[发明专利]通过化学修饰抗原性碳水化合物稳定生物假体组织的方法

说明书

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2010年6月17日提交的美国临时申请号61/355,948的优先权。

领域

本文提供的方法涉及生物假体植入物的领域，更具体而言，涉及处理生物假体组织以减少宿主对象中的植入后的抗原性和钙化。

背景

由动物组织制成的生物假体植入物的主要限制是移植受体中超急性排斥反应的发生。这种反应主要是由移植组织内抗原性碳水化合物（糖类，carbohydrate）表位的存在而驱动，最常见的抗原性碳水化合物表位是α-GAL糖蛋白表位：D半乳糖(α1-3)半乳糖(β1-4)N乙酰基葡糖氨-R-基序(α-GAL)，其被发现于除旧大陆猴(old world monkey)、大猿和人以外的所有物种的血管内皮组织上。在移植到人中以后，α-GAL在收获的动物供体组织上的存在引起直接和强烈的免疫反应，其会迅速毁坏周围组织和/或器官。排斥反应的迅速是由于在人对象中非常高水平的预形成的抗-α-GAL抗体(人血液中几乎所有抗体的1%是抗-α-GAL抗体)。高水平的抗-α-GAL是对在人消化道中普遍存在的携带α-GAL表位的细菌的适应性反应。

用于异种(xenographic)生物假体组织的最常见的组织源是马科动物（马）、绵羊、猪和牛组织，其均携带α-GAL表位并且潜在地是抗原性性的。用于限制生物假体组织的抗原性的一种途径是化学修饰（改变，modify）抗原性表位，以便它们不再被宿主抗体识别。这通常通过化学固定完成，所述化学固定包括使生物假体组织暴露于固定剂(或鞣剂)，其在组织的多肽内形成交联(分子内交联)和/或在组织的多肽间形成交联(分子间交联)。用于处理生物假体组织的固定剂的实例包括：甲醛、戊二醛、双醛淀粉、六亚甲基二异氰酸酯和聚环氧化合物。戊二醛是最广泛使用的固定剂，并且，戊二醛处理是当前用于稳定临床有用的生物假体组织的标准方法。戊二醛固定的生物假体心瓣膜的实例包括Carpentier-带支架的猪生物假体、Carpentier-围心生物假体和EdwardsPRIMA Plus^TM无支架主动脉生物假体，其均可从Edwards Lifesciences,Irvine,Calif.92614得到。

尽管化学固定可以很大程度地限制生物假体组织的抗原性，但固定的组织，尤其是戊二醛固定的组织存在若干缺点。例如，戊二醛固定的保护作用在生物假体植入物的预期使用期限内由于不稳定的席夫碱（Schiff Base）交联而趋于退化，导致免疫原性提高以及长期稳定性和性能受损。另外，戊二醛处理使生物假体组织更容易受到钙化，尤其在植入物保留在适当的位置持续延长的时间段(例如，大于10年)时，这是由于其高水平的残留醛基团。结构性瓣膜退化(SVD)是早期瓣膜外植的最常见原因，其中组织钙化是生物假体植入物失败的主要原因。这些戊二醛衍生的醛伴随着高水平的钙矿化。

Levy和Vyavahare的美国专利号6,861,211描述了通过化学交联稳定生物假体组织的方法，所述化学交联通过用剂诸如高碘酸盐处理组织而受影响，所述剂氧化葡胺聚糖(GAG)的碳水化合物部分以产生醛，然后，用与碳水化合物醛以及邻近蛋白质上的反应基团反应的双官能剂处理组织，以使GAG交联到周围组织基质。像常规戊二醛固定一样，该方法产生残留的反应性醛基团，其充当潜在的钙结合位点，因而由于最终损害材料的生物机械性能而使组织不稳定。

美国专利号6,383,732(Stone)，描述化学修饰的替代方案，其利用酶α-半乳糖苷酶(galactosiadase)破坏α-GAL表位来限制生物假体组织的抗原性。酶方法遭受酶制备的普遍高成本以及这样的事实，即，大尺寸的α-半乳糖苷酶和其它酶防止这些蛋白质结构深深穿透到组织诸如围心生物假体组织的胞外基质。因此，基于酶的处理并不消除由酶靶向的所有表位，尤其在生物假体植入物内部。另外，α-半乳糖苷酶和其它酶对于特定的表位是特异性的(例如，在α半乳糖苷酶的情况下，α-GAL)，致使其非常难以限制包含多个和/或未知表位的组织的抗原性。酶促去除细胞组分和组织结构也会使组织的生物机械特性退化。此外，这些酶处理不能与戊二醛固定的组织一起应用，因为酶的蛋白质结构将与残留的醛反应并与材料共价结合。结果是外源蛋白质增加和组织性能的进一步退化。

因此，在本领域中仍需要开发新的和改进的方法，用于减小抗原性和限制异种组织的钙化，从而增强组织的耐用性、稳定性和性能。这些增强的特性与体内生物假体组织的要求一致，其包括维持，例如心脏瓣膜的结构、机械和生物相容性质。

发明简述