[发明专利]用于肌腱/韧带骨整合的内源性干细胞激活的方法

说明书

肌腱和韧带损伤在整形外科临床实践中是常见的并且在运动和日常每日活动中导致相当大的发病率。虽然手术重建是有效的，但是大部分的患者经受长时间的恢复，这是因为肌腱‑骨界面的再生能力有限。在此，本申请的发明人已经建立了一种用于促进肌腱/韧带整合的方法。通过首先将内源性干细胞募集到损伤部位，然后体内递送骨形态发生蛋白(BMP)以促进修复。经由上述方法和组合物显著加速愈合引起快速恢复和恢复正常活动，从而提供了用于治疗累及肌腱‑骨界面的损伤的新的治疗途径。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在政府支持下根据美国国家卫生研究院(The National Institutes ofHealth)的基金号TR000124作出的。政府享有本发明的某些权利。

发明领域

本文描述了与通过使用超声波进行增强基因递送来进行骨、肌腱以及韧带修复的治疗相关的方法和组合物。

背景

肌腱和韧带损伤在整形外科临床实践中是常见的并且在运动和日常每日活动中导致相当大的发病率。膝关节的前十字韧带(ACL)和肩关节的肩袖被包括在最常受损的软组织结构中。手术重建已经是用于肌腱和韧带损伤的金标准治疗选择方案，其中将肌腱自体移植物或同种异体移植物植入并且附接到骨。尽管外科医生已经能够以可预测的成功率重建韧带，如ACL，但是这些重建的完整性仍取决于韧带与骨之间的界面的充分生物愈合。该界面的愈合是一个漫长的过程，该过程常常引起桥接这两个组织类型之间的间隙的纤维化修复组织的形成。

令人遗憾的是，当通过手术重建这些韧带时，大部分的患者经受长时间的恢复(长达1年)。实现在功能上和生物学上类似于天然解剖结构的肌腱/韧带-至-骨的愈合可能是具有挑战性的，这是因为肌腱-骨界面的再生能力有限。已经提出了几种生物学方法来增强韧带-骨整合。这些策略包括递送骨诱导性生长因子、富含血小板的血浆、编码生长因子的基因的病毒转导、以及基于细胞的治疗。尽管有一些有希望的结果，但是所有这些策略都具有缺点：生长因子由于短暂的半衰期而需要重复注射，病毒载体对于在人类中使用来说可能是危险的，并且可植入的细胞治疗需要复杂的离体操作。此外，生长因子可能是非常昂贵的并且基于细胞的治疗将可能需要USFDA的延长监管程序。鉴于这些障碍，本领域迫切需要一种增强骨-同种异体移植物整合的新的和改进的生物治疗。

先前，本申请的发明人开发了一种程序，所述程序首先涉及可生物降解的支架的手术植入以将内源性干细胞募集到损伤部位，并且使用超声波脉冲来促进成骨基因经皮递送到募集的细胞。这种方法被证明是非常成功的并且在猪模型中的临界尺寸骨缺损中引起完全骨再生。利用这种程序以增强用于ACL重建的同种异体移植物骨整合的这些成功的结果为促进愈合提供了坚实的基础。

本文描述了以下发现，向驻留干细胞进行靶向骨形态发生蛋白(BMP)基因递送在大型动物模型中将增强肌腱同种异体移植物整合到骨中。将所提出的治疗施用于猪膝关节ACL重建模型中的骨-同种异体移植物附着点部位上。在猪ACL重建模型中使用基于超声波的基因递送，利用向内源性干细胞进行的靶向BMP基因递送改善了猪模型中的肌腱同种异体移植物骨整合。由于可以使用胶原支架将内源性间充质干细胞(MSC)募集到骨损伤部位，因此基于超声波的BMP基因递送被证实能够进一步促进骨再生。BMP转基因的瞬时表达足以进行有效的局部骨再生并且向ACL重建骨隧道进行的基于超声波的基因递送在整形外科治疗中提供了显著的新进展。

附图说明

图1：引起加速的肌腱/韧带与骨的整合的两步程序。在第一个步骤中，将内源性干细胞募集到肌腱/韧带-骨界面的部位，并且在第二个步骤中，借助于超声波向募集的干细胞递送成骨基因。