用于進行組織保存的組合物以及方法
【專利說明】用于進行組織保存的組合物以及方法
[0001] 本申請是2008年2月19日遞交的申請號為200880011995. 4,發明名稱為"用于 進行組織保存的組合物以及方法"的分案申請
[0002] 相關的美國申請
[0003] 本申請要求享有申請日為2007年2月17日的USSN60/901,844、申請日為2007年 2月20日的USSN 60/902, 587、以及申請日為2007年8月27日的USSN 60/966, 511的優 先權,上述每篇申請均完整的在此引入作為參考。
[0004] 發明所屬技術領域 [0005] 本發明涉及組織保存。
[0006] 發明的【背景技術】
[0007] 心臟移植的主要障礙在于供體心臟的可利用性有限以及供體心臟的質量不好,這 種質量不好歸因于在存儲過程中的退化。利用當前的實踐以及保存溶液,所述的保存時間 的極限是4-6個小時,并且在美國,所有的心臟異體移植物都是從剛剛發生腦死亡的、參與 到生命支撐體系中的心臟搏動的供體處獲得的。而且,當前的實踐導致了被移植心臟的加 速的血管病變的顯著發病率的產生。照此,目前緊迫的需要一類長期存儲的溶液,能夠保存 供體心臟的結構完整性以及生理學完整性。
[0008] 發明概述
[0009] 本發明提供了一種溶液,所述的溶液在進行植入之前對一種從人類處收集的器官 或者從與人類相容處收集的器官進行保存,所述的收集到的器官需要在一段保存過程中或 者鑒定過程中被保存或者復蘇,其中所述的植入包括移植或者復植。本發明所述的溶液還 能夠允許所述的器官在所述的保存過程中被進行運輸,從而改變其地理位置。本發明提供 了用于進行器官存儲的經過改進的組合物、方法、以及裝置,所述的組合物、方法、以及裝置 保存了所述器官的功能完整性,并且重建了無功能性器官或者退化器官的功能。增加心臟 停搏(NBH)供體的使用以及更長時間的儲存供體心臟能夠在本質上增加所述的供體庫的 大小,并且允許供體心臟在更長的距離內進行運輸,從而增強接受者的可利用性。作為所述 的經過改進的存儲方法的結果,完整無缺的、具有功能性冠狀動脈內皮的心臟的移植能夠 使血管病變最小化,所述的血管病變是在使用當前的技術進行心臟移植之后發生的。
[0010] 本發明提供了用于保存或者復蘇生物組織的組合物。所述的組合物中含有一種生 理鹽溶液以及下述組分中的至少一種,至少兩種,至少三種,至少四種,或者至少五種:用于 生成三磷酸腺苷(ATP)的底物,用于消耗氨的底物,用于緩沖細胞內酸度的試劑,用于淬火 (quench)活性氧組分的試劑,和/或用于平衡組織水腫/脫水的試劑。
[0011] 在一個方面,所述的組合物中含有一種生理鹽溶液以及一種用于生成三磷酸腺苷 的底物。任選的,所述的用于生成三磷酸腺苷的底物是磷酸肌酸,肌酸乙酯,二肌酸蘋果酸, 肌酸葡糖酸,果糖,蔗糖,核糖,己糖或者戊糖。可以選擇的,所述的用于生成三磷酸腺苷的 底物是肌酸乳清酸,一水合肌酸,腺苷,或者葡萄糖。
[0012] 所述的用于保存或者復蘇生物組織的組合物中含有一種生理鹽溶液以及一種用 于消耗氨的化合物。任選的,所述的用于消耗氨的化合物是鳥氨酸或者羧基磷酸。可以選 擇的,所述的用于消耗氨的化合物是L-瓜氨酸蘋果酸。
[0013] 在另外一個方面,所述的用于保存或者復蘇生物組織的組合物中含有一種生理鹽 溶液以及一種用于緩沖細胞內酸度的試劑。在一個方面,所述的用于緩沖細胞內酸度的試 劑是組氨酸,谷氨酰胺,色氨酸,賴氨酸,或者牛磺酸。可以選擇的,所述的用于緩沖細胞內 酸度的試劑是碳酸氫鈉,Tris-羥甲基氨基甲烷(THAM),或者L-肌肽。
[0014] 任選的,所述的用于保存或者復蘇生物組織的組合物中含有一種生理鹽溶液以及 一種用于淬火活性氧組分的試劑。在一個方面,所述的用于淬火活性氧組分的試劑是二硫 蘇糖醇(DTT),β -巰基乙醇,乙酰半胱氨酸,α -硫辛酸,牛磺酸,白藜蘆醇(Resveratr0I), 葉黃素,硒,甲硫氨酸,或者生育酚/維生素 Ε。
[0015] 在另外一個方面,所述的用于保存或者復蘇生物組織的組合物中含有一種生理鹽 溶液以及一種用于平衡組織的水分含量(水腫/脫水)的試劑。所述的用于平衡組織的水 分含量的試劑包括甘露醇,尿素,丙三醇,異山梨醇,或者五水合蜜三糖。任選的,所述的用 于平衡組織的水分含量的試劑是五水合蜜三糖的penta片段。
[0016] 所述的溶液被用來對存活的供體心臟、用于移植而臨時存儲的存活的供體心臟、 以及尸體供體的心臟進行復蘇,并且允許對存活的、存儲的、或者尸體的器官例如心臟進行 延長的臨時存儲。存活的供體心臟以及尸體心臟的心肌細胞的功能得以保存,并且所述的 存活的供體心臟以及尸體心臟的冠狀動脈以及腔室的內皮功能也得以保存。當在死亡之后 的短時間內將所述的器官與本發明所述的溶液進行接觸并且將器官存儲于所述的溶液中 時,所述的溶液還能夠介導代謝性變化以及退化性變化的逆轉,并且能夠對所述心臟(以 及其他器官)中的細胞死亡以及細胞存活能力的惡化進行抑制。通過維持三磷酸腺苷的水 平,線粒體的功能,心肌細胞的收縮性,預防酸中毒,抑制細胞凋亡的誘發,從而維持代謝功 能。通過調節鈣離子、鈉離子、鉀離子以及氯離子來維持變力性(inotrophy)以及變松性 (lusitropy)。所述溶液的緩沖能力能夠預防酸中毒。所述的溶液保存了所述器官中的鈣 動員,一氧化氮的生成,并且維持了所述冠狀動脈的內皮依賴性血管收縮功能以及內皮不 依賴性血管收縮功能。通過調節離子濃度以及水通道蛋白(aquaporin)通道,在再灌注時 預防了脫水以及隨后的過度水合(水腫),并且預防了缺血性再灌注損傷。所述的溶液以及 存儲系統是一種自我持續性的再生系統,用于生成三磷酸腺苷以及一氧化氮的底物。
[0017] 所述的組合物能夠預防缺血性再灌注損傷。這項功能是由抗壞血酸以及谷胱甘 肽,肉堿(通過預防乙酰輔酶A的積累,所述的積累能夠導致自由基-缺血性再灌注損傷的 發生),肌肽以及α-硫辛酸來介導的,上述物質均是自由基(羥基自由基,純態氧,過氧化 氫自由基以及超氧化物)清除劑。所述的組合物中含有氯化鈣,氯化鉀,磷酸鉀,硫酸鎂,碳 酸氫鈉,D-葡萄糖,腺苷,谷胱甘肽,胰島素,以及用于預防器官和/或組織的脫水和/或水 腫的試劑。所述的溶液中還含有其他的鹽類包括氯化鎂,氯化鈉,和/或磷酸氫二鈉。
[0018] 通過對鈉離子(較少)以及鉀離子(較多)(即,同滲容摩)進行調節,可以對所述 心臟的脫水(在存儲過程中)以及經過再灌注之后的過度水合或者水腫進行控制。所述的 溶液是輕微低滲的以及輕微低同滲容摩(hyposmolar)的,因此能夠在存儲過程中驅使水 進入所述的心臟內并且在再灌注過程中進行平衡。外部氯化鉀濃度的增加彌補了所述的鉀 電流(接近于能斯特電勢)并且防止鉀隨水向外運動(鉀離子的水合殼層)。還可以通過 對所述的水通道蛋白通道進行的調節來對脫水/水腫進行控制,其中所述的對于水通道蛋 白通道進行的調節是經由所述的離子電流完成的。同樣的,外部的鉀可能延遲/降低了鈣 離子向所述細胞內的運動,因而經由鈣激活的鉀通道來預防脫水。例如,所述的溶液中含有 125毫摩鈉以及7毫摩鉀。在一個方面,所述的組合物中含有氯化鈣,氯化鉀,磷酸鉀,硫酸 鎂,碳酸氫鈉,D-葡萄糖,腺苷,谷胱甘肽,胰島素,以及一種用于生成三磷酸腺苷的底物。例 如,所述的用于生成三磷酸腺苷的底物是肌酸乳清酸,一水合肌酸,腺苷,或者葡萄糖。二氯 乙酸通過對能夠使丙酮酸脫氫酶(PDH)發生磷酸化的激酶進行抑制致使其失活來增加三 磷酸腺苷的生成。二氯乙酸通過促進所述的三羧酸(TCA)循環來誘導三磷酸腺苷的合成。
[0019] 在所述的瓜氨酸蘋果酸-精氨酸循環中,蘋果酸鹽(從瓜氨酸中分裂出來)進入 所述的三羧酸循環從而生成更多的三磷酸腺苷。同樣的,瓜氨酸蘋果酸轉化成精氨酸以及 延胡索酸鹽;延胡索酸鹽進入所述的三羧酸循環從而促進更多的三磷酸腺苷的生成。在三 羧酸循環中,蘋果酸鹽以及延胡索酸鹽都能夠引發更多三磷酸腺苷的生成。
[0020] 所述的組合物中含有氯化鈣,氯化鉀,磷酸鉀,硫酸鎂,碳酸氫鈉,D-葡萄糖,腺苷, 谷胱甘肽,胰島素,以及一種用于緩沖酸度的試劑。用于緩沖細胞內酸度的試劑是肌酸乳清 酸,其通過促進肌肽的合成來緩沖細胞內酸度。一水合肌酸通過增加能量的產生并且減少 乳酸鹽的積累來緩沖酸度。酸度還可以通過碳酸氫鈉、Tris-三羥甲基氨基甲烷(THAM)、以 及L-肌肽來進行緩沖(細胞內酸度)。二氯乙酸通過降低被保存的器官中的乳酸鹽的水平 來控制酸度,因此所述的溶液也如此。L-肉堿能夠促進心肌乳酸鹽的產量的降低,因此能夠 降低酸度。
[0021] 所述的組合物中含有氯化鈣,氯化鉀,磷酸鉀,硫酸鎂,碳酸氫鈉,D-葡萄糖,腺苷, 谷胱甘肽,胰島素,以及一種用于消耗氨的底物。例如,所述的用于消耗氨的底物是L-瓜氨 酸蘋果酸。氨與羧基磷酸混合后形成瓜氨酸蘋果酸,這形成了一氧化氮以及三磷酸腺苷的 底物。
[0022] 所述的組合物中含有氯化鈣,氯化鉀,磷酸鉀,硫酸鎂,碳酸氫鈉,D-葡萄糖,腺苷, 谷胱甘肽,胰島素,以及一種用于預防器官和/或組織的脫水和/或水腫的試劑,一種用于 生成三磷酸腺苷的底物,一種用于緩沖酸度的試劑,以及一種用于消耗氨的底物。優選的, 所述的組合物中包括下述化合物以及濃度:
[0023] 大約0· 147克/升氯化鈣(1毫摩)
[0024] 大約0· 52克/升氯化鉀(7毫摩)
[0025] 大約0· 06克/升磷酸鉀(一鉀鹽)(0· 44毫摩)
[0026] 大約0· 11克/升氯化鎂(六水合物)(0· 50毫摩)
[0027] 大約0· 125克/升硫酸鎂(五水合物)(0· 50毫摩)
[0028] 大約7. 30克/升氯化鈉(125毫摩)
[0029] 大約0· 35克/升碳酸氫鈉(4. 2毫摩)
[0030] 大約0· 05克/升磷酸鈉(二鈉鹽;五水合物)(0· 19毫摩)
[0031] 大約1. 98克/升葡萄糖/D-葡萄糖(11毫摩)
[0032] 大約0· 27克/升腺苷(1毫摩)
[0033] 大約0· 46克/升谷胱甘肽(還原態;L 5毫摩)
[0034] 大約0· 18克/升抗壞血酸(1毫摩)
[0035] 大約0· 21克/升L-精氨酸(1毫摩)
[0036] 大約0· 27克/升肌酸乳清酸(0· 5毫摩)
[0037] 大約0· 30克/升一水合肌酸(2毫摩)
[0038] 大約0· 15克/升L-瓜氨酸蘋果酸(1毫摩)
[0039] 大約0.08克/升二氯乙酸(0.5毫摩)
[0040] 大約2. 3克/升L-肌肽(10毫摩)
[0041] 大約2.0克/升L-肉堿(10毫摩)
[0042] 大約0.021克/升α-硫辛酸(〇· 1毫摩)
[0043] 大約〇· 50毫升/升胰島素(10暈克/毫升)
[0044] 用于調整pH的THAMCTris-羥甲基氨基甲烷;100毫摩儲備液,12. 1克/升)
[0045] (大約1升蒸餾水)。
[0046] 將上述的成分混合在一起,從而形成一種溶液。在混合了其余的成分之后,任選的 加入胰島素。例如,在將一種器官浸沒于所述的溶液之前的幾分鐘的時間里或者幾小時的 時間里加入胰島素,所述的幾分鐘時間例如是〇. 5分鐘,1分鐘,2分鐘,5分鐘,所述的幾小 時時間例如是〇. 5小時,1小時,2小時,3小時,4小時,或者5小時。
[0047] -種優選的組合物中包括存在于下述劑量范圍內的化合物,從而形成一種具有期 望比例的組合物:
[0048] 0· 1-0. 5克/升氯化鈣
[0049] 0· 25-0. 75克/升氯化鉀(7毫摩)
[0050] 0· 01-0. 5克/升磷酸鉀(一鉀鹽)
[0051] 0· 01-0. 5克/升氯化鎂(六水合物)
[0052] 0· 01-0. 5克/升硫酸鎂(五水合物)
[0053] 5. 0-10. 0克/升氯化鈉(125毫摩)
[0054] 〇· Ol-O. 5克/升碳酸氫鈉
[0055] 0· 01-0. 5克/升磷酸鈉(二鈉鹽;五水合物)
[0056] 1. 0-5. 0克/升D-葡萄糖/葡萄糖(11毫摩)
[0057] 0· 01-0. 5克/升腺苷(1毫摩)
[0058] 0· 01-0. 75克/升谷胱甘肽(還原態;1. 5毫摩)
[0059] 0· 01-0. 5克/升抗壞血酸(1毫摩)
[0060] 〇· 01-0. 5克/升L-精氨酸(1毫摩)
[0061] 〇· 01-0. 5克/升肌酸乳清酸(0· 5毫摩)
[0062] 0· 01-0. 5克/升一水合肌酸(2毫摩)
[0063] 0· 01-0. 5克/升L-瓜氨酸蘋果酸(1毫摩)
[0064] 0· 01-0. 5克/升二氯乙酸(0· 5毫摩)
[0065] 0· 23-2. 3 克 / 升 L-肌肽(1-10 毫摩)
[0066] 0· 20-2. 0 克 / 升 L-肉喊(1-10 暈摩