JPH08193031A - 水性液体からの腫瘍壊死因子αおよび細菌リポ多糖の同時除去方法 - Google Patents
水性液体からの腫瘍壊死因子αおよび細菌リポ多糖の同時除去方法Info
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Abstract
る血液、血漿または血清からの、腫瘍壊死因子α(TN
Fα)および/または細菌リポ多糖の除去方法であっ
て、必要ならば血液の血球成分を除去した後、(a)体
液のpH値をpH<6に調整し、(b)ポリアニオンの
形態の沈殿試薬を添加し、(c)沈殿物質を濾過および
/または遠心分離によって除去し、そして(d)生成液
をアニオン交換体に通す、ことを含む方法。 【効果】 本発明の方法によれば、体外灌流システムに
おいて、単純で効果的な操作によって、患者の血液から
敗血症状の2つの主なメディエーターを除去することが
初めて可能となる。その結果、もし処置をしなければ、
大部分の場合患者の死につながる致命的カスケードが、
阻止される。
Description
くは体液、特に体外灌流システムにおける血液、血漿ま
たは血清からの、腫瘍壊死因子αおよび/またはLPS
の除去方法に関するものである。
α)および/または細菌リポ多糖(LPS、同意語:エ
ンドトキシン)の選択的除去は、医学的観点から、特に
損傷器官灌流、低血圧症または多臓器不全を伴う重症敗
血症の治療のために、必要とされる("Intensiv-therap
ie bei Sepsis und Multiorganversargen",Schuster,
H. P. et.,1993,Springer Verlag,Berlin)。現在の治
療水準においては、敗血症ショックの予後は悪い。すべ
ての治療努力によっても、致死結果は患者の50%に上る
と予測しなければならない。米国における敗血症ショッ
クを原因とする死亡者数はこれまでおよそ100000人/年
と概算される(Parillo,J.E., "Septic Shock in Human
s"in:Annals of Internal Medicine,Vol.113,No.3,199
0,227-242)。
に感染した後発症する。細菌が血流中に侵入すると、そ
の細菌が分解したときに細菌の細胞外壁からLPSが遊
離する。細菌リポ多糖は桿状形態で、構造的に異なる3
つの領域で構成されている。毒性の担体はリピドAであ
る。分子量 2000 ダルトンのこのサブ領域は、数種の長
鎖脂肪酸がエステルまたはアミド様形式で連結してい
る、リン酸化D−グルコサミン−ジサッカライドである
( Bacterial Endotoxic Lipopolysaccharides,Morriso
n,D.C.,Ryan,J.L. eds.,1992,CRC Press)。
ポ多糖(LPS)は敗血症ショックの発病において最も
重要な毒性物質である。敗血症の臨床像は、ほとんどの
場合、患者の血液中のLPS濃度の推移および数値に関
連性がある( Nitsche,D.etal.,Intensive Care Med.,1
2 Suppl.,1986,185 ff )。リポ多糖はマクロファージ
と称される組織中の食細胞を刺激して、TNFαを生成
および放出させる。
イトカインの部類に属する。TNFαの生物学的に活性
な形態は3つの同一のポリペプチド鎖(157 アミノ酸、
分子量:17.4×103 ダルトン)の凝集体で構成されてい
る(Ziegler,E.J,N.Engl.J.Med. 318,1988,1533ff.)。
サイトカインの中で、TNFαは敗血症ショックの病因
に関してかぎとなる役割を有している。
においては、血漿中のTNF濃度と敗血症ショックの重
症度およびその後の死の到来との間に関連性がある(Gr
au,G.E.et al.,Immunol.Rev.112,1989,49 ff.)。寄生
虫症および他の感染症においても、血漿TNF濃度の増
加が見られる(Scuderi,P. et al.,Lancet II,1986,122
9 ff.)。
となる血液成分であるLPSおよびTNFαの選択的除
去が必要とされる。これは、例えば強い効果がある抗生
物質(Schenep,J.L.,Morgan,K.A.,J.Infect.Dis.150,19
84,380 ff.)、免疫グロブリン(Schedel,F.et al.,Cri
t.Care Med.19,1991,1104 ff. )またはLPSおよびT
NFαに対するモノクローナル抗体(Werdan,K., Inten
sivmed. 30, 1993,201ff. )の投与が予後(生存率)を
効果的に改善することができなかったため、特に必要で
ある。
ン)を除去するため、これまで、例えば化学的修飾ポリ
マー(US 3,959,128, US 4,491,660, EP 0 362 876)、
活性炭および誘導体(DE 32 30 540 A1 )、ポリエチレ
ンイミン被覆パールセルロース(DE-OS 41 14 602 A1)
および固定化ポリミキシンBを有する多孔性支持体(US
4,661,260, US 4,576,928)などの多孔性吸着材が述べ
られている。しかし、LPSの他に非病原性および防護
性の血漿成分も除去されるので、これらの物質は、体外
灌流システムでの使用には不適切である。環状デカペプ
チドポリミシンBで修飾された物質は一方において所望
の選択性を有するが、他方、このリガンドは高腎毒性お
よび神経毒性物質であるため、臨床適用には非常に問題
が大きい(Barkow,D.in : "Intensivtherapie bei Seps
is und Multi-organversagen", Schuster,H. -P.,ed.,1
993,132 ff.,Springer Verlag,Berlin)。
/または除去に関して、現在までのところ、カチオン交
換体特性を有する多孔性吸着材のみが述べられてきた
(Bak,S.J. et al.,Korea 9209520,Boos,K.-S. et al.,
DE 43 31 358 A1 )。体外的敗血症治療のこれまでの実
際に実用可能な方法のすべてが、ただ1種の病原のみを
除去するという大きな欠点を有している。
な影響を及ぼすためには、病原生理学上および治療上の
観点から、患者の循環血液から病原血液成分の両方(L
PSおよびTNFα)を同時に除去することが必要であ
る。この処置は、生物学的メディエーターのカスケード
を初期に阻止し、2つの病原体、LPSおよびTNFα
の致命的な相乗効果を効果的に回避する。
727, EP 0 074 601, EP 0 180 720およびUS 4,935,204
に記載された、患者の血漿から血液成分の低密度のリポ
タンパク(LDL)およびフィブリノーゲンを選択的に
除去するのに使用することができる、臨床アフェレーシ
ス法(ヘパリン誘導体外LDL沈殿;HELP)に本質
的に類似している。したがって、本方法を設計する可能
性に関するこれらの文献の開示事項は、引用してここに
取り入れるものとする。
常症、重症一次高コレステロール血症の患者の長期治療
に使用されてきた。これらの患者は心臓冠疾患の結果き
わめて高い早期死亡の危険性を有している。すでに約26
0 名の患者に対し、50000 回以上のHELP法を伴う治
療が実施されてきた(Seidel,D., The HELP Report199
4,MMV "Medizin Verlag, Munchen(1994) )。
れた患者の血漿に、最初、ヘパリン(100 IU/ml)存在
下において、 0.2M 酢酸塩−酢酸緩衝液(pH4.85)を
1:1の割合で混合する。pH5.12においてこの条件下
で生成するLDL、ヘパリンおよびフィブリノーゲンの
沈殿を、再循環条件下でポリカーボネートキャンドルフ
ィルターで定量的に分離する。次のステップにおいて、
過剰の沈殿試薬ヘパリンがDEAE−セルロースアニオ
ン交換体に選択的に吸着されることによって、除去され
る。続いて、pH値、容積および酢酸塩含有量を生理的
条件に調整するため、血漿−緩衝液混合物を炭酸水素塩
透析および限外濾過する。続いて、処理した血漿に血球
を混合し、患者に戻す。現在のところ、血漿3リットル
までHELP法で処理することが可能である。LDLお
よびフィブリノーゲンは処理した血漿から定量的に除去
される。
液、血清または血漿からLPSおよびTNFαの両方の
因子を体外で同時に除去するための有効な方法を提供す
ることである。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、敗血症ショックの事
態まで達した敗血症の臨床像を示す患者の血液、血清ま
たは血漿の体外処置において、HELP法に類似した手
段を使用することにより、病原血液成分のLPSおよび
TNFαの両方を同時に効果的に除去し得ることを見い
出し、本発明を完成した。
システムにおける血液、血漿または血清からの、腫瘍壊
死因子α(TNFα)および/または細菌リポ多糖の除
去方法であって、必要ならば血液の血球成分を除去した
後、(a)体液のpH値をpH<6に調整し、(b)ポ
リアニオンの形態の沈殿試薬を添加し、(c)沈殿物質
を濾過および/または遠心分離によって除去し、そして
(d)生成液をアニオン交換体に通す、ことを含む方法
である。以下、本発明を詳細に説明する。
または無機ポリアニオンおよび特にヘパリンの添加によ
ってきわめて効果的なTNFαの沈殿が得られ、その
後、濾過または遠心分離によって除去される。第二ステ
ップにおいて、過剰のポリアニオンをアニオン交換体と
結合させることによって除去するが、この交換体は、驚
くべきことに、本発明の目的のLPSをもまた同時にき
わめて効果的に除去する。したがって、本発明の方法を
実施することによって、血液から敗血症の原因物質また
は随伴物質の両方をきわめて効果的に除去することが可
能である。
0〜5.8、特にきわめて好ましくは5.05〜5.25の間の値に
調整することが望ましい。緩衝液、特にクエン酸緩衝
液、乳酸緩衝液、酢酸緩衝液またはこれらの混合物を使
用して、この値を達成するのが好都合である。これらの
添加緩衝液による血漿の希釈は緩衝溶液に対する体液の
割合を1:5〜5:1とするのが好ましい。
ン、加水分解ヘパリン、硫酸化グルコサミノグリカンま
たは硫酸化多糖を含有する物質またはこれらの物質の混
合物からなる群から選択することができる。ポリアニオ
ンとしてヘパリンが特に好ましく使用される。ポリアニ
オンは体液中に存在するTNFαが可能なかぎり定量的
に除去される程度の量を使用する。これは好ましくは0.
001〜10 mg/体液 ml であり、ヘパリンおよびその誘導
体の場合には、特に10〜400 IU/体液 ml の量である。
によって除去する。このためには、体外灌流システムに
適したフィルターおよびフロースルー遠心機のすべてを
使用することができる。キャンドルフィルターがこの沈
殿物質を特に確実に効果的に分離するので、特に好まし
い。この場合、0.01〜1.0 μm の平均孔径を有するフィ
ルター材を使用するのが特に好ましい。
LPSの選択的分離は、アニオン交換体を使用して実施
する。本発明の範囲において、アニオン交換体は、有機
ポリマーまたはコポリマーでコーティングした多孔性ガ
ラスおよび/またはシリカゲル、架橋炭水化物および/
または有機ポリマー若しくはコポリマーで構成される基
本支持材を有するものが好ましく使用される。
然、合成若しくは半合成ポリカチオン鎖(このカチオン
鎖は直鎖でも分枝状でもよい)を含有する材料をアニオ
ン交換体として使用するのが好ましい。カチオンまたは
ポリカチオン鎖としては3級および/または4級アミン
を使用するのが特に好ましい。特に好ましいアニオン交
換体は、架橋および/または微小顆粒状ジアルキルアミ
ノアルキル−、ジアルキルアミノアリル−、トリアルキ
ルアンモニウムアルキル−またはトリアルキルアンモニ
ウムアリル−セルロースおよび/またはジアルキルアミ
ノアルキル−、ジアルキルアミノアリル−、トリアルキ
ルアンモニウムアルキル−またはトリアルキルアンモニ
ウムアリル−修飾有機ポリマーまたはコポリマーであ
る。この場合、DEAE−セルロースおよびEMD−フ
ラクトゲルが特に好ましい化合物である。
質TNFαおよびLPSの完全除去後、液体の当初の水
分含有量を限外濾過によって復元させ、および/または
生理的pH値を追加の透析ステップおよび/または炭酸
水素塩緩衝液などの好適な緩衝液の添加によって再現す
る。pH値を緩衝液によって調整すると、血液または血
漿はそのままでは患者に戻すことができないほど希釈さ
れる。したがって、透析を実施するのが好ましく、特に
その透析は、ステップ(e)において炭酸水素塩緩衝液
に対して実施される。血液または血漿を患者に戻す前
に、液体の水分含有量もまた元にもどさなければならな
い。したがって、限外濾過を実施するのが特に好ましい
が、体液中の当初の水分含有量にもどす他のどんな方法
でも適用することができるであろう。
をその後患者に戻す際に、体外灌流システムを無菌条件
下で操作しなければならないことは、当業者にとって明
らかである。その装置の設計に関して、特に EP 0 180
720 を参照する。以下の実施例によって、本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されない。
TNFαおよび細菌リポ多糖の除去 健康なドナーから採血した直後のヘパリン添加(ヘパリ
ン濃度3 IU/ml)ヒト全血(ヘマトクリット 44%) 2
100ml を、ヒト組換えTNFα(Serva Company,Heidel
berg)360 pg/ml および細菌リポ多糖(E.coli 055:B5
エンドトキシン,BioWhittaker Company,Walkersvill
e,USA )3.40 EU/ml(242 pg/ml)と混合した。
ト−セキュラ(Plasmat-Secura)アフェレーシス装置お
よび専用の滅菌使い捨て器具を使用し、再循環条件下で
(図1)、全血に通常のHELP処置を行なった。この
方法において、全血を中空繊維血漿分離器(Haemoselec
t,表面積 0.2 m2,Braun Company,Melsungen)に 70 ml/
分の割合で注入し、血球と血漿画分に分離した。得ら
れた血漿を混合室に流量 25 ml/ 分で送り、ヘパリン
(100 IU/ml)を含有する 0.2 M 酢酸緩衝液(pH4.8
5)と1:1の割合で混合した。最終pH値 5.12 にお
いて生成した沈殿物の構成成分は、周知のように、低密
度リポタンパク質およびフィブリノーゲンのヘパリン付
加物であり、そして本発明によれば、ヘパリン−TNF
α付加物もある。
沈殿フィルター、表面積 1.7m2、孔径 0.4μm ,Braun C
ompany,Mulsungen)を使用する濾過によって、沈殿物を
定量的に除去する。続いて清澄化された血漿−緩衝液混
合物はアニオン交換体(DEAE−セルロース、ヘパリ
ン吸着剤、Braun Company Melsungen )中を流速 50ml/
分で流れる。本方法のこのステップにおいて、既知の
操作法によって、過剰の沈殿剤ヘパリンの吸着および除
去が行なわれ、また同時に、本発明における、細菌リポ
多糖(エンドトキシン)の吸着および除去が行なわれ
る。
ml/分で炭酸水素塩透析および限外濾過(表面積 1.2 m
2,Braun Company,Melsungen)し、これによって、生理
的pH、電解質および容積条件を復元する。処理した血
漿を続いて流量 25 ml/分で血球画分と合流させ、全血
バッグ中に送り込む。最初に保存した全血中に含まれる
血漿量に相当する血漿1200 ml を再循環灌流した後、ヘ
マトクリット値を基準にして希釈分を補正し、TNFα
濃度 190 pg/mlおよびリポ多糖(エンドトキシン)濃度
1.36 IU/ml (97 pg/ml)と測定された。TNFαの定
量測定はMedgenix Company, Ratingen)の酵素免疫検定
TNFα−ELISAを使用して実施した。リポ多糖
は、Chromogenix AB Company,Molndal, Sweden のリミ
ュラス・アメボサイト(Limulus amoebocyte)溶菌液
(LAL)による呈色および動力学テストを使用して定
量した。
およびマクロポーラスアニオン交換体を使用した、ヒト
血漿からの細菌リポ多糖およびヘパリンの除去 ヒト血漿(ヒト新鮮血漿CPD) 500 ml を細菌リポ多
糖(E.coli 055:B5エンドトキシン,BioWhittaker Com
pany, Walkersville, USA ) 11.6 EU/ml (0.82ng/ml
)と混合し、HELP法にしたがって、ヘパリン(100
IU/ml )を含有する0.2 M 酢酸塩緩衝液(pH4.85)
と1:1の割合で混合した。最終pH5.12において生成
した低密度リポタンパク質およびフィブリノーゲンのヘ
パリン付加物の沈殿を 3000 g で10分間遠心分離した。
ml 、pH5.12)を、発熱物質を含まない 0.9%生理食
塩水 2000 mlで前調整しておいたアニオン交換体 Lewa
tit(登録商標) OC 1070(Bayer AG Company,Leverkusen
)を入れたカートリッジ(充填容量:380 ml)に、50
ml /分の流速で注入した。灌流溶出液中のリポ多糖お
よびヘパリンの定量測定によれば、アニオン交換体に結
合することによって、ヒト血漿からリポ多糖の99%以上
およびヘパリンの98%以上が除去されたことがわかっ
た。
での、Lewatit(登録商標) アニオン交換体への血漿タン
パク質の吸着 HELP法と同様にして、ヒト血漿(ヒト新鮮血漿CP
D) 500 ml を、ヘパリン(100 IU/ml )を含有する0.
2 M 酢酸塩緩衝液(pH4.85)と1:1の割合で混合し
た。最終pH5.12において生成した低密度リポタンパク
質およびフィブリノーゲンのヘパリン付加物の沈殿を 3
000 g で10分間遠心分離した。
合物、pH5.12)を、発熱物質を含まない 0.9%生理食
塩水 2000 mlで前調整しておいたアニオン交換体 Lewa
tit(登録商標) OC 1070(Bayer AG Company,Leverkusen
)を入れたカートリッジ(充填容量:380 ml)に、50
ml /分の流速で注入した。カートリッジのデッドボリ
ュームに残った血漿/緩衝液混合物を 0.1 M 酢酸塩緩
衝液(pH5.12,1000ml ,流速:50 ml/分)を使用して
除去した。
した血漿タンパク質を、流動方向を逆にして、2 M 生理
食塩水(300 ml)によって流速30 ml/分で再循環条件下
(30分)で脱着させた。表1にあげた種々の血漿タンパ
ク質の定量測定によれば、総タンパク質のわずか 1.77
g、すなわち未処理血漿/緩衝液混合物の含有量のわず
か6.1 %が吸着結合したことがわかった。試験したタン
パク質の内、プレアルブミン、セルロプラスミン、レチ
ノール−結合タンパク質およびα1-グリコプロテインの
みが有意な程度まで除去された。しかし、これらの血漿
タンパク質はきわめてすみやかに体内合成で置換される
こと、そして一時的に減少しても、生理学的に不都合な
反応は引き起こされないことが知られている。
5;1:1)1000 ml 当たりの吸着量 b 初期値に対する百分率
ムにおいて、単純で効果的な操作によって、患者の血液
から敗血症状の2つの主なメディエーターを除去するこ
とが初めて可能となる。その結果、もし処置をしなけれ
ば、大部分の場合患者の死につながる致命的カスケード
が、阻止される。
Claims (17)
- 【請求項1】 水性液体、特に体外灌流システムにおけ
る血液、血漿または血清からの、腫瘍壊死因子α(TN
Fα)および/または細菌リポ多糖の除去方法であっ
て、必要ならば血液の血球成分を除去した後、(a)体
液のpH値をpH<6に調整し、(b)ポリアニオンの
形態の沈殿試薬を添加し、(c)沈殿物質を濾過および
/または遠心分離によって除去し、そして(d)生成液
をアニオン交換体に通す、ことを含む方法。 - 【請求項2】 ステップ(a)において、水性液体のp
H値を4.0〜5.8、特に5.05〜5.25に調整する、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 ステップ(a)において、緩衝液によっ
てpH値を調整する、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 クエン酸緩衝液、乳酸緩衝液、酢酸緩衝
液またはこれらの混合剤を使用する、請求項3記載の方
法。 - 【請求項5】 1:5〜5:1の割合の緩衝液によって
体液を希釈する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項6】 ステップ(b)において、ポリアニオン
として、ヘパリン、加水分解ヘパリン、ヘパリン誘導体
または断片、硫酸化グリコサミノグリカンまたは硫酸化
多糖またはこれらの混合物を使用する、請求項1〜5の
いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 ポリアニオンとしてヘパリンを使用す
る、請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 ステップ(b)において、ポリアニオン
がヘパリンまたはその誘導体の場合、体液の量に対し、
それぞれ0.001〜10mg/mlまたは10〜400mg/mlの量を使用
する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 ステップ(c)において、平均孔径が0.
01〜1.0μm のフィルターを使用して濾過することによ
り、沈殿物質を除去する、請求項1〜8のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項10】 キャンドルフィルターを使用する、請求
項9記載の方法。 - 【請求項11】 ステツプ(c)において、フロースルー
遠心分離器を使用して遠心分離することにより、沈殿物
質を除去する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項12】 有機ポリマーまたはコポリマーでコーテ
ィングした多孔性ガラスおよび/またはシリカゲル、架
橋炭水化物および/または有機ポリマー若しくはコポリ
マー製の基本支持材を有するアニオン交換体を使用す
る、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項13】 官能基としてカチオンまたは天然、合成
若しくは半合成ポリカチオン鎖(このカチオン鎖は直鎖
でも分枝状でもよい)を含有する材料をアニオン交換体
として使用する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項14】 カチオンまたはポリカチオンとして3級
および/または4級アミンを使用する、請求項13記載の
方法。 - 【請求項15】 アニオン交換体として、架橋および/ま
たは微小顆粒状ジアルキルアミノアルキル−、ジアルキ
ルアミノアリル−、トリアルキルアンモニウムアルキル
−またはトリアルキルアンモニウムアリル−セルロース
および/またはジアルキルアミノアルキル−、ジアルキ
ルアミノアリル−、トリアルキルアンモニウムアルキル
−またはトリアルキルアンモニウムアリル−修飾有機ポ
リマーまたはコポリマーを使用する、請求項1〜14のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項16】 ステップ(e)液体の当初の水分含有量
を限外濾過によって元にもどし、および/または生理的
pH値を透析および/または例えば炭酸水素塩緩衝液な
どの好適な緩衝液の添加によって再現すること、をさら
に含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項17】 ステップ(e)における透析を炭酸水素
塩緩衝液に対して行なう、請求項1〜16のいずれか1項
に記載の方法。
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