JPS60142862A - 細胞を照射処理するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細胞を照射する分野に関するものでちゃ、よ
シ詳細には、血球のＵ、Ｖ、光による体外処理に関する
ものである。

人の多くの病的状態が、リンパ球を含むある種の白血球
の過剰産生によって特徴づけられる（一般には全血を含
むその他の細胞集団に比べて）ことはよく知られている
。過剰のリンパ球集団は、患者に対して器官の機能的損
傷を含む多くの悪影響を与え、死をよびおこすこともお
る。

エデルソン（Ｅｄｅｌｓｏｎ）の米国特許第４，３２１
，９１９号は、全血を処理し、そのような集団を減らす
方法を記載している。一般的にはその方法は、約３２０
−４００ｎｍ領域のＵ、Ｖ、Ａ、　（長波長紫外線）の
存在下でＤＮＡと光−付加物を形成することのできる種
類の溶解プソラレンで全血を処理することから成る。ブ
ソラレンとリンパ球核酸との間に生成する共有結合は、
こうして処理したリンパ球の代謝阻害をおこす。これら
の細胞はその後患者に戻される。

このシステムは、生命をおびやかす状態にある患者によ
って大きな救いとなるとはいえ、多くの実際的問題がま
だ残っている。特に、エデルソンは経済的方法で細胞を
照射する適当な装置を用意することができなかった。

本発明の目的は、体外で用意された細胞に照射の実際的
共役を与える装置を提供することである。

本発明が簡単に作られ、最低の訓練しか受けていない人
でも使用できることが、関連目的である。

従来の技法は、フラスコ、カラム、スペクトロフォトメ
ーター、キュベツトおよびべ１・９皿を含む複数の装置
に基づいていた。照射すべき試料はこれらのコンテナー
に入れられ、コンテナーは照射光源に隣接して置かれた
。そのようなシステムは、特に有用な波長の光線が、自
己ブロッキング（ｓｅｌｆ　−ｂｌ’ｏｃｋｌｎｇ）効
果および外部層での吸収によってコンテナー内に含まれ
る細胞全部に透過することができないことがよくあると
いう点で制限される。更にそのシステムはバッチに制限
があシがちで、それによって臨床的環境における重要な
考察に全体として悪影響を与える。

そのような装置に頼ることを避け、細胞を連続的に処理
並びに循環して、照射できるような装置およびその使用
法を提供することが、本発明の目的である。

他の種類の装置では、試料を、照射光源から照射を光学
的にリレーする複数の繊維の周囲を通過させる。しかし
これらの装置が有効に働くためには、繊維の光学的機能
が非常に低くて、光線が繊維壁を通って”失われ″、そ
れによって細胞が照射されることが必要である。更にそ
のようなシステムは、不完全なエネルギー共役が特徴で
あるから、非常に大きい、高価な照射光源が必要でおる
。

細胞エネルギー共役装置に、相対的１／Ｃ逼かに効率的
な光源を具備することによって、そのような高価な光源
の必要をなくすることが本発明の目的でおる。

本発明の目的に従って、いわゆるブラックライト螢光ラ
ンプのような市販の光源から供給される光線を共役させ
るだめの装置が提供される。一実施例において、典型的
には管形の、螢光ブラックライトランプが、よシ大きい
直径をもったチューブに同軸的にと９つけられ、前記外
側チューブの端は光源によシ封じられる。外側チューブ
には、照射すべき細胞を受け取る入口と、照射された細
胞を放出する出口もある。好ましい実施例において、や
はシ直径のよシ大きい第二の外側チューブが、前述の装
置に同軸的にと９つけられ、その端も密封状態で第一の
外側チューブと連絡する。第二のチューブも入口と出口
を含み、それらはそれぞれ照射すべき細胞を受け取シ、
照射ずみの細胞を放出する。第二の実施例において、光
源と密封状態で配置される内側チューブによって形成さ
れる室は、冷却室として役立ち、パルプの熱効果を減ら
す。

最も好ましい実施例において、多数の前述のチューブを
配列して、好ましくは使い捨て可能のカセットを形成す
る。流れは前述のチューブ配列の各々を通って連続的に
おこシ、一種のブーペンチン構造様に行われるのが好ま
しく、それによって各チューブ装置は好ましくは垂直に
保持され、力強い血流がそこを垂直に通過し、そのため
空気泡等は効果的に流し出される。その実施例はカセッ
トの一端に血液の入口と出口を備える、より詳細には、
その実施例において入口は第一のチューブ型装置の最も
底の部分に具備されるのが理想的である。こうして血液
の出口は、−香道後の円柱状照射装置のてっぺんとつな
がるのが好都合である。

このようにして、前記の装置で照射処理すべき体細胞を
体からと９出し、照射光源をとシ巻く室を通過させ、そ
れから体内に戻す。このような処理は、光源からの照射
で活性化される、ブノラレン群中にあるような化合物と
照射するべき細胞とを接触させることを含んでもよい。

こ＼で用いる「活性化される」という用語は、その化合
物が照射前はほとんど何の影響ももたず、その後の照射
が、区別可能且つ検出可能の方法で処理細胞に影響を与
えることを意味する。そのような区別可能で検出可能の
方法とは、例えば、細胞膜統合性の破壊、細胞内のＤＮ
Ａの変化等、こうして処理した細胞の有効性又は生活力
の本質的喪失をおこすようなものを含む。

ブソラレン群では多数のＵ、Ｖ、活性化化合物が知られ
ているが、８−メトキシブソラレンが最もすぐれた化合
物である。この化合物、および一般には多くのプソラレ
ンにとって有効な照射は、約３２０〜４００ｎｍ範囲の
紫外線スペクトルである。

そのようなスペクトル（Ｕ、Ｖ、Ａ）を与える光源は、
シルバニアＦ８ＴＳ／ＢＬＢ　８Ｗ　ブラックライトチ
５ブルーバルブである。はとんど同じものが、ジェネラ
ルエレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ）のような他の製造会社からも入手できる。これらの
パルプは、伝統的に、適当な電気的ソケットおよび電力
供給が容易に行える小さい”螢光２型管配列にある。

第１図を参照すると、そのような光源１ｏが同軸的に装
架されたチューブ１１および１３と共に示される。更に
第２図を参照すると、内側チューブ１１は、好ましくは
スペーサリング１６を一端に具備し、光源１０と同軸の
配置を維持する。エポキシ接着剤のような適当な密封−
又は接合剤、又は種々のプラスチックスを「溶接する」
のに特に有用な塩化メチレンのような溶剤を用いること
によって永久的密封連結が可能である。内側チューブに
はオリフィス１２がと９つけられ、室を通って対向流が
自由に流れ、それによって光源１゜を冷やす。装置が作
動する周囲の条件によっては、強制空気等のような適当
な手段によって室を通る空気流を増加することが望まし
いかも知れない。

最も好ましい実施例において、内側チューブ１１は、ア
クリル、トリアセチルセルロース、又ハ適当な硬質ｐｖ
ｃのような実質的にＵ、Ｖ、を透過する材料から作られ
る。コストおよび利用性並びにＵ、Ｖ。

透過性の面からみてアクリルが最も好ましい材料であシ
、従って最善の実施例において理想的に使用される。

更に第１および２図を参照して、外側チューブ１３が内
側チューブ１１に、好ましくはスペーサ１５によって同
軸的にと９つけられる。スペーサ１５を用いるとシっけ
は、典型的には外側チューブ１３、スペーサ１５および
内側チューブ１１を一緒に化学的に「溶接する」のに適
した溶媒を使用することによって密封状態に行われる。

外側チューブ１そ上には照射するべき液体試料をそれぞ
れ受け取ったシ放出したシする入口および出口１４がと
９つけられる。好ましい実施例においてはこれらの口１
４はリアー型コネクターである。

スペーサ１５は突き出た°指”状の突起をもつのが認め
られる、これは入口１４および出口１４の反対側の壁に
位置するのが好ましい。そのような突起は、流れない−
その場所に蓄積することになったかも知れない一流量を
都合良く減らす。そのような突起は実際にはいかなる形
をとってもよいことは明らかであシ、所望ならばすべて
を削除してもよい。

第３図は、本発明の又別の実施例を描いたものでアシ、
こ＼では単一の室がバルブ１ｏと同軸方向のチューブ１
１によって形成され、その末端１７はエポキシのような
適当な材料で封じられる。この場合、光源１ｏのガラス
および材料１１に密着的に接着することができ、照射す
るべき細胞を含む試料とほとんど相互作用しない材料が
適しているとされる。チューブ１１には、液体材料を受
け取ったシ放出したシする入口および出口１４が備えつ
けられる。室内の流れの方向は重要でなく、どちらの方
向に流れてもよいが、もし第１図又は第３図に示す型の
どちらかを多数用いるような場合には、第４図に示すよ
うに垂直に並べることが好ましく、流れは底から頂部へ
進むように設計される。１本の装置を使う場合であって
も、これは空気の泡を除去するために好ましい流れの配
置でおって、これらの泡は、除去されない別の配置では
捕獲されてたまる〇 第４図はカセットとじてこ＼に引用した最も好ましい実
施例である。カセットは複数の照射室２０をもち、その
各々は第１図に示した実施例と、構造上ははソ同じでお
る。理想的な配置はそのような照射室２０を６個もつが
、実際的構造的制約および使い易さを考慮して、そのよ
うな室をそれよシ多く、又はそれよシ少く使ってもよい
。照射管の数がふえ、血液をその各々の管を強制的に流
すようになると、そこを流れる液に当たる照射量が増加
することは容易に理解される。

第４図に示すカセットで、血液は入口２１を通して照射
室２０に連絡する。入口２１はルアーロックであるか、
溶媒溶接のような何らかの適当な手段によってチュービ
ングセットが付着している単なる入口バイブであるかど
ちらかである。照射するべき液はそれから一般には上方
へ流れ、それから出口２３を次の照射室の入口２４につ
なげるフレキシブル又はフレキシブルでないチューブ系
から成る交叉結合手段２２によって下方へ流れる。

このプロセスは、矢印の方向にサーベンティン流（ｓｕ
ｒｐｅｎｔｉｎｅ　ｆｌｏｗ）を生成する。これは空気
泡のようなものを除くのによシ有効であることがわかっ
た。照射室２０を通過する液流が、流れの方向にか＼わ
らずランプ２５からの照射によって等しく影響を受ける
ならば逆方向を用いてもよいことは明らかである。最後
に液は最後の照射室２ｏの出口２３に達し、カセット出
口２７を通ってカセットから放出される。第４図でこの
出口は、出口連結チューブ２８を経て、カセット人口２
１と同じ側に示される。この配列は連結および操作を容
易にする、というのはすべてこのような連結はカセット
の片方の端で行われるからである。別法として、カセッ
ト出口２７がカセット入口２１と同じ形式で、直接、最
後の出口２３に必っでもよい。

各照射室２０は、照射室内に位置する照射ランプ２５を
支えるタブ２９をもつ。タブ間の開口は内壁２６と組み
合ってランプ２５を取シ巻く空気スペースを形成せしめ
、それは大気と自由に連絡して、第２図のチューブ１１
によって形成される内部冷却室と同様の方法で冷却する
。

第４図には個々に交叉する連結チューブ手段２２が示さ
れているとはいえ、適当な成型プロセスを用いてそのよ
うな手段がカセット自身の固有の部分になるようにして
もよいことは当然である。そのような配列は、連結線を
少くして、不都合な漏れのおこる機会を減らさなければ
ならないという観点からは好都合である。ポンプ３１か
らチューブセット（図示されていない）を経由するヘパ
リン又はその他の凝固阻止溶液の流れ、および遠心分離
器３３からポンプ３２を通る血液の流れは、コントロー
ルパネル３９によって順番ニコントロールされるクラン
プ３６Ａ、Ｂ、およびＣによってコントロールされる。

遠心分離器３３は、操作者がポート３４から見て、全血
の富白血球部分が生成した時を決定する、連続フロータ
イブである・すべての溶液は、パネル３８に接する内側
につシ下がっているバッグ（図示されていない）に集め
られる。処理後、処理血液と未処理血液はドリップスタ
ンド３５につシ下げられ、患者に戻される。

実験例１ 両端をＯ−リングとエポキシ材料との組み合わせで封じ
た、第３図に示すような装置を、シルバニアＦ８Ｔ５／
ＢＬＢランプと共に用いた。簡単な再循環システムが、
血液を入れ、垂直に置かれた装置の底部と連絡するフレ
キシブルバッグを含んで成るように作られた。血液はラ
ンプの周囲を流れ、室を上方に流れ、出口オリフィスか
ら出て、バッグに戻された。結合は、ローラーベアリン
グタイプポンプを通り抜けるフレキシブルバッグプ（タ
イボンチュービング：　Ｔｙｇｏｎ　ｔｕｂｉｎｇ）に
よって行われた。回路容量は、８メトキシプンラレン６
２ｎｙ／ｍＡを含む希釈新鮮ヒト血液１５０　ｍｌであ
った。

赤血球濃度は６．７　Ｘ　１０６７ｍ１’、　％そして
白血球製置は１．４　Ｘ　１０ｊ／ｍ／！であった。装
置のプライミング容量は２５−で血液層の厚さは０．０
７０インチ（約０．１７８ｃＩｎ）、即ちパルプと、周
囲ジャケット又はチューブの内面との距離が０．０フイ
ンチ（約０．１７８ｃｒｎ）であった。血流速度は１分
間５０ゴに維持された。前処理試料を、Ｕ、Ｖ、被曝の
前に採取した。

それから−試料を、中に一装置をもつ上述のような回路
を通過させ、その試料を６３ジユール／ゴで照射した。

全く同じシステムで、■シリーズに３本のチューブが使
われている点だけが異なるシステムを作った。各チュー
ブを通過する流れは底部からてっぺんへと流れ、１分間
に１９０ジユールの照射が行われる。白血球は４日間は
生活力をもつことが認められた。その生活力は、当業者
には周知の方法であるトリブザンブルーの色素による処
理と検鏡検査によシ決定された。得られた結果を下に１
表に示す〇 ０　１００　１００　１００ １’１００　８５　７２ ２　９７　６０　３２ ３　９５　５０　１７ ４　９３　４４　５ （数字はパーセントである） 実験例２ 第１図に示したものと同様の装置３ケを垂直に配列し、
一系列になるように連結する。Ｆｅ　ｎｗａ　１１３５
０ｃｃ運搬バツク（その入口は血液ポンプに突き通って
いる）の出口が第一の装置＋”ｒの入口に結合された。

怖液ポンプは、５０　ｍｌ／ｍｊｎの流れ分維持する。

光源はシルバニアＦ８Ｔ５／ＢＬＢランプである。ラン
プをとシ巻いて、外側直径７／３”　（約２．２２　ｃ
ｍ　）のＵ、Ｖ、透過性内側チューブがある。テスト回
路に２０分間燐酸塩緩衝食塩水（ＰＢＳ）を流し込み、
それから排除した。第１図に示す装置を３ヶ含む滅菌回
路系に、リューコフォレス処理（ｌｅｕｋｏｐｈｏｒｅ
ｓｃｅｄ）の２時間前に８−メトキシプソラレンを経口
的に摂取した患者からの、リューコフォレス処理された
血液１７５ｃｃを流し込んだ。この血液試Ｈの細胞濃度
は、２゜８×１０８赤血球／　ｍｌおよび３．８×１０
６白血球／ゴであった。この血液を２０分間、ランプを
つけずに、５０　ｄ／ｍｉｎの速度でシステムを循環さ
せた。前処理した試料をとった（Ｔｏ）。ランプをつけ
、１時間２５分血液を循環させ、試料Ｔ１をとった。そ
の後運搬バックを回路から除去し、静脈系と動脈系をつ
なげ、血液溶液を更に１時間２０分循環させ、この時点
で試料Ｔ２を得た。

ａ胞１個あた少の有効表面８ｔ／／Ｊ、１６３　ｃｙｎ
２、有効長さ２３．５　ｃｍ、細胞１細心たシのプライ
ミング容置２Ｂｍ５血液層の厚さ約１．６ｍ＋ｎ、細胞
１個あた９の平均パワー５．５ミリワツト／ｃｒｎ２と
計算された。試料Ｔ１は細胞が９４ジユール／　ｍｌＶ
で照射されたことを示し、Ｔ２は１９０ジユ一ル／ｍｅ
で照射されたことを示す。

細胞の生活力ｔよ０臼目から４日目まで認められた。細
胞は、増殖培地対細胞の比が１：ｌになるように増殖培
地を加えることによって体外で保持される。増殖培地は
、ウシ胎仔血渭３０％および７０％ＲＰＭＩを含み周知
の組織培養培地である。

得られた結果を以下の２表に示す。

２表−白血球生活カチ 日　前処理　９４ジユール／ｄ　１９０ジユ一ル／ｍ７
！０　１００　１００　１００ １　９８　６６　５４ ２　９６　３３　７ ３　９３　２０　４ ４　９１　６　２ （数字はパーセンテージで、２回の読みの平均値である
） 液体試料を含む室の厚さ、そこを通る試料のθＩＬ速、
ランプのパワー出力および細胞ｆｕ度は、要求される効
果を得るために液体試料に所望のエネルギーを当てるた
めに、好都合に設ｊｊｌ’　Ｌ／でよいことは、当業者
には明白である。従って本発明は、あらゆるタイプの光
源の使用にも考慮され、実施例に用いた広いＵ、Ｖ、ス
ペクトル帯に限られるものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は好ましい実施例を図であられす斜祝図である。 第２図は第１図の分解斜視図である。 第３図は単一の室をもつ別の実施例の斜視図である。 第４図はカセットの最も好ましい実施例の斜視図である
。 第５図は第４図の装置を用いる器具を示す斜視図である
。 １０・・・光源、１１・・・内側チューブ、１３・・・
外側チューブ、１５・・・スペーサ、１６・・・スペー
サリング、１７・・・末端、２０・・・照射室、２１・
・・入口、２２・イ：交叉結合手段、２３・・出口、２
４・・・入口、２５・・・ランプ、２６・・・内壁、２
Ｔ・・・出口、３１．３２・・ポンプ、３３・・・遠ノ
し分離機、３４・・ボート、３５・・・ドリップスタン
ド、３８・・・パネル、３９・・コントロールパネル。 特許出願人　エクストラコーポリアル・メディカル・ス
ペシャルテイーズ・インコーポレイテッド手続補正書（
方式） 持許庁長官殿 ］　、　”Ｉ＜件の表示　持腐Ｉ昭５９−２０２１３３
号２、発明の名称 細胞を照射処理するための装置 ３　補正をする占 事件との関係　′１１，１′１出１ｇ１１人ｆ主　所 名　称　エクストラコーポリアル・メディカル・スペシ
ャルテイーズ・インコーホレイテッド ４、代　理　人　郵便音号　１０５ 住　所　東京都港区四着ｉ僑１丁１１４番１０号５、補
正命令の日付 昭和６０年１月２９日 ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）液体試料を体外照射するための装置であって、 ａ）第一の直径をもつ細長い照射光源とｂ）前記第一の
   直径よシ大きい第二の直径をもち、前記細長い光源の周
   囲に同軸的に配置され、その両端は前記光源と密封状態
   にかみ合っている第一のチューブであって、前記第一の
   チューブ上に、第一のチューブの内側表面と光源の外側
   表面との間に形成される第一の室と連絡する入口および
   出口手段を含んで成る第一のチューブ とから成る装置。 （２）第二の直径よシ大きい第三の直径をもち、前記光
   源および前記第一のチューブと同軸的に配置された第二
   のチューブと、 前記第二のチューブの端を前記第一のチューブの外側表
   面と共に密封し、それによって前記第一のチューブの外
   側表面と前記第二のチューブの内側表面との間に第二の
   室を形成せしめる手段とを含み、前記第二のチューブは
   前記第二の室と連絡する入口および出口手段をもち、そ
   れによって空気がそのように形成された装置のどちらの
   室でも通過することができ、液体はもう一つの室を通過
   することになる をさらに備えた特許請求の範囲第１項記載の装置。 （３）液体試料を体外照射するための装置でろって、 ａ）第一の直径をもつ複数の細長い光源とｂ）前記第一
   の直径よシ大きい第二の直径をもち、前記細長い光臨の
   各々の周囲に同軸的に配置される複数の第一のチューブ
   であって、この第一のチューブは前記光源と密封状態に
   かみ合う両端をもち、前記第一のチューブの各々の上に
   各前記第−のチューブの内側表面と各前記光源の外側表
   面との間に形成された第一の室と連絡する入口および出
   口、およびこうして形成された室と連絡する結合手段と
   を含んで成る複数の第一のチューブ とから成る装置。 （４）液体試料の体外照射のための装置であって、ａ）
   第一の直径をもつ複数の細長い光源と、ｂ）第一の直径
   よシ大きい第二の直径をもつ複数の第一のチューブであ
   って、両端は前記光源と密封状態にかみ合い、その他に
   前記第一のチューブの各々の上に、前記第一のチューブ
   の各々の内側表面と、前記光源の各々の外側表面との間
   に形成される第一の室と連絡する入口および出口手段を
   含んで成る複数の第一のチューブと、 Ｃ）第二の直径よυ大きい第三の直径をもち、前記光源
   および前記第一のチューブの各々ど同軸的に配置される
   第二のチューブと、 ｄ）前記第二のチューブの端を前記第一のチューブの外
   側表面と共に密封し、それによって前記第一のチューブ
   の外側表面と前記第二のチューブの内側表面との間に第
   二の室を形成するための手段であって、前記第二のチュ
   ーブは更に前記第二の室と連絡する入口および出口手段
   をもつ、という手段と ｅ）第二のチューブの出口手段と次の第二チューブの入
   口手段とを連絡し、それによって液体が前記第二の室の
   各々を通って次々に流れて行くことのできる結合手段 とから成る装置。 （５）前記第一の室が大気と連絡している、特許請求の
   範囲第２項記載の装置。 （６）光源が、可視、赤外、　Ｕ、ｖ、Ｃ（短波長紫外
   線）　、　Ｕ、Ｖ、Ｂ　（中波長紫外線）　、　Ｕ、Ｖ
   、Ａ　（長波長紫外線）スペクトル放射光源から成る群
   から選択される、特許請求の範囲第１．２，３．４およ
   び／又は５項記載の装置。 （力　光源がシルバニアＦ８Ｔ５／ＢＬＢジンプである
   、特許請求の範囲第１項、第２項２ｍ１３項、第４項ま
   たは第５項記載の装置。 （８）第一のチューブが実質的にＵ、Ｖ、透過性である
   、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項また
   は第５項記載の装置。 （９）生物細胞を照射する方法であって、ａ）体外で照
   射する生物細胞を用意することと、 ｂ）前記のフレイムのいづれかに記載の装置をつくるこ
   とと、 Ｃ）光源にエネルギーを与えることと、ｄ）前記細胞を
   装置の室を通過させることとから成る方法・ ００）　更に、前記細胞を、通過段階に先立ってるる波
   長の照射によって活性化される化合物と接触させる段階
   を含み、その時装置の光源はその化合物を活性化する波
   長を与えるように選ばれる、特許請求の範囲第９項記載
   の方法。 Ｕ　生物細胞が白血球である、特許請求の範囲第９項寸
   たけ第１０項記載の方法。 （Ｉ２）化合物が８−メトキシプソラレンで、光源が約
   ３２０−４００ナノメーター範囲ノ’ｕ、ｖ、光スペク
   トルを与える、特許請求の範囲第９項、第１θ項または
   第１１項記載の方法。 （１３通過段階が前記生物細胞を複数の前記選択された
   装置を通過させることを含んで成シ、装置の数は光源の
   パワー出力、細胞が通過する室の厚さおよび前記室を前
   記細胞が通過する流れ速度に依って、１７　ｉ　必たシ
   の有効エネルギーが前記細胞にあたるように選択される
   、特許請求の範囲第９項、第１０項、第１１項または第
   １２項記載の方法。