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RECHTE DER
REGIERUNG
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Diese
Arbeit wurde teilweise von dem Fördermittel
Nr. HL 41221 vom National Heart, Lung and Blood Institute unterstützt.
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Diese
Patentanmeldung ist eine Teilfortsetzung der am 15. März 1993
eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 08/031 787, die ihrerseits
ein Teil der am 29. Mai 1991 eingereichten US-Patentanmeldung Nr.
07/706 919 ist, die nun erteilt worden ist und ihrerseits eine Teilfortsetzung
der am 15. Mai 1990 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 07/524
208 ist, die nun das US-Patent Nr. 5 120 649 darstellt.
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STAND DER
TECHNIK FÜR
DIE ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, um eine biologische Zusammensetzung
im Wesentlichen von darin enthaltenen entwickelten und nicht entwickelten
Viren ohne wesentliches Aufreißen
bzw. Inaktivieren von darin enthaltenen Zellen und ohne deutlichen
Verlust an labilen Proteinen oder anderen ebenfalls darin enthaltenen
wertvollen biologischen Komponenten freizumachen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Probleme, die mit der Anwendung viruzider Vorgänge auf biologische Zusammensetzungen
verknüpft
sind, und die bisherigen Anstrengungen, diese Probleme zu lösen, einschließlich der
Anwendung von Licht und chemischen Mitteln, sind kurz im US-Patent
Nr. 5 120 649 (siehe Spalte 1, Zeile 27, bis Spalte 4, Zeile 41) übersichtsmäßig dargestellt.
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Zur
Inaktivierung von Viren in zellulären Blutkomponenten sind verschiedene
photodynamische Sterilisationsverfahren untersucht worden. Obwohl
viele davon als für
die Behandlung von roten Blutzellkonzentraten als viel versprechend
erschienen (Matthews et al., "Photodynamic
therapy of viral contaminants with potential for blood banking applications", in Transfusion,
28, 81-83 (1988), O'Brien
et al., "Evaluation
of merocyanine 540-sensitized
photoirradiation as a means to inactivate enveloped viruses in blood
products", in J.
Lab. Clin. Med., 116, 439-47 (1990) und Horowitz et al., "Inactivation of viruses
in blood with aluminum phthalocyanine derivatives", in Transfusion,
31, 102-8 (1991), haben sich photodynamische Verfahren zur Virusinaktivierung,
die ausschließlich
sauerstoffabhängige
Reaktionen umfassen, bisher als für die Behandlung von Blutplättchenkonzentraten
als ungeeignet erwiesen (Proudouz et al., "Inhibition by albumin of merocyanine 540-mediated
photosensitization of plateletes and viruses", in Transfusion, 31, 415-22 (1991),
Dodd et al., "Inactivation
of viruses in platelet suspensions that retain their in vitro characteristics:
comparison of psoralen-ultraviolet A and merocyanine 540-visible
light methods",
in Transfusion, 31, 483-90 (1991) und Horowitz et al., "Inactivation of viruses
in red cell and platelet concentrates with aluminum phthalocyanine
(AIPc) sulfonates", in
Blood Cells, 18, 141-50 (1992)).
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Eine
der jüngsten
Entwicklungen ist die Verwendung photoaktiver Verbindungen. Siehe
beispielsweise das US-Patent Nr. 5 120 649 und die US-Patentanmeldung
Nr. 07/706 919, eingereicht am 29. Mai 1991. Es hat sich erwiesen,
dass Psoralen, zusammen mit UVA, Viren sowohl in Zellen enthaltenden
als auch in zellfreien Lösungen
ohne eine unerwünschte
Schädigung
der für
die Transfusion erforderlichen wertvollen Komponenten abtötet. Methylenblau,
zusammen mit sichtbarem Licht, wird zur Behandlung von Vollplasma
verwendet. Phthalocyanine und andere Hämanaloge werden zusammen mit
sichtbarem Licht auf eine Behandlung von roten Blutzellkonzentraten
und anderen Blutkomponenten untersucht.
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Eine
Behandlung mit Psoralen und langwelligem ultraviolettem Licht (UVA)
ist dafür
bekannt, dass sie verschiedene biochemische Effekte, einschließlich sauerstoffunabhängiger Wechselwirkungen
mit Nucleinsäuren
(beispielsweise Psoralen-DNA-Monoaddukt-Bildung
und DNA-Vernetzung) und sauerstoffabhängiger Reaktionen mit photodynamischem
Charakter (für
eine Übersicht
siehe Gasparro, F.P. (Hrsg.) (1988) Psoralen DNA Photobiology, Bd.
I, Bd. II, CRC Press, Boca Raton, FL), hervorruft. Im Gegensatz
zu den rein photodynamischen Verfahren, die für rote Blutzellen (siehe weiter
oben) geeignet sind, hat sich die Verwendung von Psoralenen und
UVA als viel versprechend als ein Mittel zur Photoinaktivierung
viraler Schadstoffe in Plättchenkonzentraten
erwiesen, obwohl in den meisten Studien (Lin et al., "Use of 8-methoxypsoralen
und long-wavelength ultraviolet radiation for decontamination of
plätelet
concentrates", Blood,
74, 517-525 (1989) und Dodd et al., siehe weiter oben, Aminomethyltrimethylpsoralen
(AMT)) die Kombination von einem hohen Maß an Virusinaktivierung und
der Aufrechterhaltung der Plättchenfunktion
nur möglich
war, wenn Luft vor der UVA-Bestrahlung
gegen Stickstoff ausgetauscht worden war, ein umständlicher
Vorgang mit einer ihm eigenen Schwankungsbreite. Es wurde jedoch
vor kurzem gezeigt (Margolis-Nunno et al., "Virus Sterilization in Platelet Concentrates
with Psoralen and UVA in the Presence of Quenchers", Transfusion, 22,
541-547 (1992)), dass zur Inaktivierung von = 6,0log10 zellfreiem
vesikulärem
Stomatitisvirus (VSV) durch AMT und UVA die Notwendigkeit einer
Sauerstoffverarmung als Mittel zum Schutz der Blutplättchen durch
Einbeziehung von Mannit, einem Fänger
(Quencher) von freien Radikalen, vermieden werden konnte. (Die Zugabe
von Quenchern vom Typ I (freie-Radikale-vermittelt) oder vom Typ
II (Singulettsauerstoff-vermittelt) zu photodynamischen Reaktionen
wird häufig
in anderen Zusammenhängen
angewendet, um zu unterscheiden, welche aktive Sauerstoffspezies
einen bestimmen photodynamischen Effekt hervorruft.) Unter den in jener
Studie eingehaltenen Bedingungen, d.h. 25 μg/ml AMT und 30 Minuten UVA
mit 2 mM Mannit, war die Inaktivierung von zellfreiem VSV in Luft
teilweise sauerstoffabhängig,
da eine äquivalente
Virusabtötung
(=6,0log10) mit verarmtem Sauerstoff eine
drei- bis viermal längere
UVA-Bestrahlungszeit (90 Minuten bis zwei Stunden) erforderte.
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Obwohl
mit diesen Verfahren ein hohes Maß der Abtötung von zellfreien lipidumhüllten Viren
und von sich aktiv vermehrenden zellassoziierten Viren erreicht
wurde, wurden nicht entwickelte Viren und latente zellassoziierte
Viren unter den dort mitgeteilten Bedingungen nicht in einem großen Umfang
abgetötet.
Deshalb bestand die Notwendigkeit, letztere Virusformen abzutöten, ohne
eine deutliche Schädigung
der gewünschten wertvollen
Komponenten in dem biologischen Gemisch zu verursachen. Es hat sich
gezeigt, dass Bedingungen, die zum Abtöten von =106 infektiösen Dosen
eines latenten oder nicht entwickelten Virus führen, die roten Blutzellen
und Plättchen
modifizieren und in einer verschlechterten Gewinnung labiler Proteine
wie dem Faktor VIII resultieren.
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Eines
der erfolgreichsten der zahlreichen Verfahren, die zur Inaktivierung
von Viren in biologischen Fluids entwickelt worden sind, ist die
Behandlung mit organischen Lösungsmitteln
und Tensiden, insbesondere eine Behandlung mit Tri(n-butyl)phosphat (TNBP)
und nichtionischen Tensiden wie Tween 80 oder Triton X-100. Siehe
beispielsweise US-Patent Nr. 4 540 573. Dieses Verfahren ergibt
eine ausgezeichnete Gewinnung labiler Proteine, beispielsweise der
Gerinnungsfaktoren VIII und IX, wobei ein hohes Maß der Virusabtötung, beispielsweise
das Abtöten
von =106 bis =108 ID
von entwickelten Viren, jedoch eine nur geringe Inaktivierung nicht
entwickelter Viren erreicht wird. Siehe auch US-Patent Nr. 4 481
189, worin die Virusinaktivierung durch eine Behandlung mit einem
nichtanionischen Tensid, Alkoholen, Ethern oder Gemischen davon
erfolgt.
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Weitere
Verfahren zur Virusinaktivierung, die üblicherweise auf biologische
Fluids angewendet werden, die für
eine Transfusion verwendbar sind, umfassen die Behandlung mit Hitze
bei Temperaturen von =60°C
oder eine Behandlung mit UVC zusammen mit B-Propiolacton (B-PL).
Dabei führt
jedes dieser Verfahren entweder zu einem signifikanten Verlust an
labilen Proteinen und/oder zu einer unvollständigen Virusabtötung. Siehe
beispielsweise Horowitz, B., Biotechnology of Blood, "Inactivation of viruses
found with plasma proteins",
Goldstein, J., Hrsg., Butterworth-Heinemann, Stoneham, 417-432 (1991).
Außerdem
verzögert
sich die Anwendung von B-PL aufgrund von dessen Karzinogenität. Neuere
Verfahren, mit welchen beabsichtigt wird, die Sicherheit vor Viren
zu erhöhen,
befinden sich in Entwicklung. Die Anwendung von Gammastrahlen ist
im Labor untersucht worden, wird jedoch bisher noch nicht zur Behandlung
eines kommerziell erhältlichen
Erzeugnisses angewendet. Siehe Horowitz, B. et al., "Inactivation of viruses
in labile blood derivatives 1. Disruption of lipid-enveloped viruses
by tri(n-butyl)phosphate/detergent combinations", in Transfusion, 25, 516-521 (1985)
und Singer et al., "Preliminary
Evaluation of Phthalocyanine Photosensitization For Inactivation
Of Viral Pathogens in Blood Products", [abstract] British J. Hematology,
23.-25. März
(1988, Abs. 31). Es sind Filter entwickelt worden, von welchen es
sich gezeigt hat, dass sie =106 ID50 eines jeden von einigen Viren entfernen, wobei
jedoch von kleinen Viren, beispielsweise Parvovirus oder Hepatitis-A-Virus,
nicht erwartet wird, dass sie vollständig entfernt werden. Darüber hinaus
ist es nicht bekannt, ob sich diese Filter mit der für die Virussicherheit
erforderlichen Konsistenz kommerziell herstellen lassen.
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In
EP 0 457 196 A2 ist
ein Verfahren zur Inaktivierung von Viren in biologischen Zusammensetzungen offenbart.
Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, einen Quencher mit einer photoreaktiven
Substanz zu kombinieren. Dabei lässt
jenes Dokument offen, wie die Quencher zu kombinieren sind. In Transfusion,
Bd. 32, Nr. 6, 1992, ist der viruzide und funktionelle Effekt der
Behandlung von Plättchenkonzentraten
mit langwelligem ultraviolettem Licht und einem Psoralenderivat
in Gegenwart eines Quenchers beschrieben. Trotz dieser Fortschritte
bleibt die Notwendigkeit von neuen Verfahren bestehen, die ein hohes
Maß an
Abtötung
von sowohl entwickelten als auch nicht entwickelten Viren ohne merklichen
Verlust an labilen Proteinen oder anderen wertvollen biologischen
Komponenten erreichen.
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Deshalb
liegt der Erfindung die Gesamtaufgabe zugrunde, ein hohes Maß an Inaktivierung
an sowohl entwickelten als auch nicht entwickelten Viren in biologischen
Zusammensetzungen ohne ein wesentliches Aufreißen oder Inaktivieren von Zellen,
von welchen angenommen wird, dass sie darin enthalten sind, und ohne
merklichen Verlust an labilen Proteinen oder anderen wertvollen
biologischen Komponenten, die ebenfalls darin enthalten sind, zu
erreichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Inaktivieren eines extrazellulären oder
intrazellulären
gegebenenfalls entwickelten Virus, das in einer biologischen Zusammensetzung
vorhanden sein kann, die mindestens eine einer Zellen enthaltenden
biologischen Zusammensetzung und einer fluiden biologischen Zusammensetzung
umfasst, wobei das Verfahren das Aussetzen der biologischen Zusammensetzung
einer viruziden Menge einer I) UV- oder γ-Strahlung oder II) einer UV-, γ-, Röntgen- oder
sichtbaren Lichtstrahlung und eines Sensibilisators in Gegenwart
von a) einem Gemisch aus mindestens einer Quenchingverbindung, die
photodynamische Reaktionen vom Typ I quencht, und mindestens einer
Quenchingverbindung, die photodynamische Reaktionen vom Typ II quencht,
b) einer Quenchingverbindung, die beide Reaktionstypen I und II quencht,
oder c) einem Gemisch aus einer Quenchingverbindung, die sowohl
die Reaktion vom Typ 2 als auch die vom Typ II quencht, und einer
zusätzlichen
Quenchingverbindung umfasst, wobei die Quenchingverbindung, die
sowohl eine Reaktion vom Typ I als auch eine vom Typ II quencht,
in b) und c) mit einer Konzentration von mindestens 0,2 mM vorhanden
ist und die Beibehaltung der intakten Zellfunktionsfähigkeit
und Struktur von über
70 % für
die Zellen enthaltende Zusammensetzung und die Beibehaltung der
biologischen Aktivität von über 75 %
für das
biologische Fluid erhalten wird.
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Somit
kann das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden, um Viren in Vollblut, roten Blutzellkonzentraten
und Blutplättchenkonzentraten
zu inaktivieren, ohne dabei die rote Blutzellen- bzw. Plättchenstruktur
oder -funktion zu beeinträchtigen.
Auf ähnliche
Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden, um Viren in biologischen Zusammensetzungen ohne
wesentliche Inaktivierung von erwünschten, löslichen biologischen Substanzen
(beispielsweise Gerinnungsfaktorkonzentraten und Hämoglobinlösungen),
die darin enthalten sind, zu inaktivieren.
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Entsprechend
einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal
wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise
in Gegenwart einer gegenüber
Strahlung sensibilisierenden Verbindung durchgeführt.
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Entsprechend
einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal
wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise
mit einem anderen viruziden Verfahren kombiniert, um die Virusinaktivierung
zu verstärken.
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Eine
alleinige UV-Behandlung von entweder Plasma- oder AHF-Konzentraten führt zu einem
relativ hohen Verlust der Gerinnungsfaktoraktivität unter
Bedingungen, bei welchen = 105ID50 des Virus abgetötet werden; wobei jedoch festgestellt
worden ist, dass dieser Verlust deutlich verringert wird (d.h. die
Gewinnung hoch ist), wenn vor der UV-Behandlung Quencher von photodynamischen
Reaktionen zugegeben werden. Vergleiche dazu Murray et al., "Effect of ultraviolet
radiation on the infectivity of icterogenic plasma", in JAMA, 157, 8-14
(1955) und, jünger,
Kallenbach et al., "Inactivation
of viruses by ultraviolet light" in
Morgenthaler, J.J., Hrsg., "Virus
inactivation in plasma products",
in Cum stud Hematol Blood Transfus., 56, 70-82 (1989). Somit resultiert
die erfindungsgemäße kombinierte
Behandlung in einem sehr hohen Grad der Virusabtötung, wobei die Gerinnungsfaktoraktivität in großem Maße erhalten
bleibt.
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Die γ-Bestrahlung
zellulärer
Blutkomponenten ist das Mittel der Wahl zur Verhinderung einer mit
einer Transfusion einhergehenden (TA) Implantat-gegen-Empfänger-Erkrankung
(GVHD), wie es die Bestrahlung von PCs mit UVB für die Verhinderung einer HLA-Alloimmunisierung
ist. Jedoch scheint eine gewisse Beeinträchtigung von RBC- (Kaliumaustritt
bei Lagerung) und Plättchenintegrität (gesunkene
Blutungszeitkorrektur) gegenwärtigen
Bestrahlungsvorschriften (Linden, J.V. und Pisciotto, P., "Transfusion associated
graft-versus-host
disease and blood irradiation",
Trans. Med. Rev., 6, 116-123 (1992)) eigen zu sein. Durch die Einbeziehung
von Quenchern (beispielsweise Flavonoiden) bzw. Quenchergemischen,
die sowohl Produkte von Photoreaktionen vom Typ I als auch Typ II
einfangen, bei der γ-
oder UVB-Bestrahlung wird eine Schädigung von RBCS und Plättchen unter
Bedingungen verhindert, unter welchen WBCs inaktiviert oder sonstwie
verändert
werden. Neuere Berichte über
aktive Sauerstoffspezies als Hauptverursacher von Kaliumaustritt
und Beschädigung
der roten Blutzellmembran, die bei γ-Bestrahlung auftreten (Anderson
und Mintz, 1992, und Sadrzadeh et al., 1992) unterstützen diese
Theorie und legen nahe, dass durch die Zugabe dieser Quencher der K+-Austritt durch Verbesserung der Nucleinsäurespezifität dieses
WBC-Inaktivierungsvorgangs verhindert wird.
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Zusätzlich stellt
die Bestrahlung mit γ-Strahlung
unter der Einbeziehung von Quenchern als Zusatz zu auf die Virushülle gerichteten
Virussterilisationsverfahren für
RBCCs und PCs die Inaktivierung von latenten Viren oder Proviren
in kontaminierenden Lymphocyten sicher.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 enthält
vier Diagramme, welche die Ergebnisse der Inaktivierung von VSV
und Bakteriophage M13 durch AMT und UVA in Gegenwart von Mannit,
Glycerin oder einem Gemisch aus Mannit und Glycerin zeigen. In 1a sind
die Ergebnisse für
die Plättchenfunktion
veranschaulicht. In 1b sind die Ergebnisse der Virusabtötung für die Inaktivierung
des zellfreien VSV veranschaulicht. In 1c sind
die Ergebnisse der Virusabtötung
für das
zellassoziierte VSV veranschaulicht. In 1d sind
die Ergebnisse der Virusabtötung für den Bakteriophagen
M13 veranschaulicht.
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2 enthält
zwei Diagramme, welche die Ergebnisse der Inaktivierung von VSV
durch AMT und UVA in Gegenwart von α-Tocopherolphosphat, Tryptophan oder
einem α-Tocopherol-Tryptophan-Gemisch
veranschaulichen. In 2a sind die Ergebnisse für die Plättchenfunktion
veranschaulicht. In 2b sind die Ergebnisse der Virusabtötung für VSV veranschaulicht.
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3 enthält
vier Diagramme, welche die Ergebnisse der Inaktivierung von VSV
und Bakteriophage M13 durch AMT und UVA in Gegenwart von Mannit, α-Tocopherolphosphat
oder einem Mannit-α-Tocopherolphosphat-Gemisch
veranschaulichen. In
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3a sind
die Ergebnisse für
die Plättchenfunktion
veranschaulicht. In 3b sind die Ergebnisse der Virusabtötung zur
Inaktivierung von zellfreiem VSV veranschaulicht. In 3c sind
die Ergebnisse der Virusabtötung
für das
zellassoziierte VSV veranschaulicht. In 3d sind
die Ergebnisse der Virusabtötung
für den
Bakteriophagen M13 veranschaulicht.
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In 4 sind zwei Diagramme enthalten, welche
die Ergebnisse der Inaktivierung von VSV durch AMT und UVA in Gegenwart
von Quercentin bzw. Rutin oder einem α-Tocopherolphosphat-Mannit-Gemisch veranschaulichen.
In 4a sind die Ergebnisse für die Plättchenfunktion veranschaulicht.
In 4b sind die Ergebnisse der Virusabtötung von
VSV veranschaulicht.
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5 enthält
zwei Diagramme, welche die Ergebnisse der Inaktivierung von VSV
durch AMT und UVA in Gegenwart von Quercetin, Rutin oder Mannit
veranschaulichen. In 5a sind die Ergebnisse für die Plättchenfunktion
veranschaulicht. In 5b sind die Ergebnisse der Virusabtötung von
VSV veranschaulicht.
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6 enthält ein Diagramm,
das den Einfluss der Einbeziehung von Rutin während der Virusinaktivierungsbehandlung
von Plasma durch AMT und UVA auf die Gewinnung des Gerinnungsfaktors
VIII veranschaulicht.
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7 enthält ein Diagramm,
das den Einfluss einer UVC-Behandlung
von AHF-Konzentrat hinsichtlich der Bakteriophage-M13-Infektiosität und FVIII-Gewinnung
veranschaulicht.
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8 enthält
zwei Diagramme, welche die schützende
und optimale Ascorbatkonzentration in Gegenwart von konstantem Quercetin
(8a) und von Quercetin in Gegenwart von konstantem
Ascorbat (5b) zeigen.
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9 enthält
zwei Diagramme, die den Einfluss einer UVC-Behandlung in Gegenwart von 0,5 mM Ascorbat
und 0,2 mM Quercetin auf die Bakteriophage-Ml3-Infektiosität und FVIII- Gewinnung veranschaulichen. In 9a sind
die Ergebnisse für
die Behandlung von AHF-Konzentrat gezeigt. In 9b sind
die Ergebnisse für
die Behandlung von FFP gezeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Blut
besteht aus festen (Zellen, d.h. Erythrocyten und Leukocyten, und
Plättchen)
und flüssigen
Stoffen (Plasma). Die Zellen werden beispielsweise bei der Behandlung
von Blutarmut, Gerinnungsstörungen
und Infektionen übertragen.
Weiterhin enthalten die Zellen potenziell wertvolle Substanzen wie
Hämoglobin,
und sie können
induziert werden, um andere potentiell wertvolle Substanzen wie
Interferon, Wachstumsfaktoren und andere eine biologische Antwort
modifizierende Stoffe zu erzeugen. Das Plasma besteht hauptsächlich aus
Wasser, Salzen, Lipiden und Proteinen. Die Proteine werden in Gruppen
eingeteilt, die Fibrinogen, Serumglobuline und Serumalbumin genannt
werden. Im humanen Blutplasma lassen sich typische Antikörper (Immunglobuline)
finden, einschließlich
denjenigen, die beispielsweise gegen infektiöse Hepatitis und Influenza
H gerichtet sind.
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Bluttransfusionen
werden vorgenommen, um eine Blutarmut, die aus einer Erkrankung
oder Hämorrhagie
resultiert, einen Schock, der aus dem Verlust von Plasmaproteinen
oder von Kreislaufvolumen folgt, und Erkrankungen, bei welchen ein
adäquater
Plasmaproteinspiegel nicht erhalten bleibt, beispielsweise Hämophilie,
zu behandeln und eine passive Immunisierung zu verleihen.
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Bei
bestimmten Krankheiten können
eine oder mehrere der Blutkomponenten fehlen. Somit reicht die Gabe
der richtigen Fraktion aus und werden an den Patienten die anderen
Komponenten nicht "verschwendet", die dann für andere
Patienten verwendet werden können.
Somit erlaubt es die Auftrennung des Blutes in Komponenten und deren
anschließende
Fraktionierung, die Zellen und/oder Proteine aufzukonzentrieren,
wodurch ihr therapeutischer Nutzen verbessert wird.
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Im
humanen Blut vorgefundene Zelltypen umfassen rote Blutzellen, Plättchen und
einige Arten von Leukocyten. Verfahren zur Herstellung von Zellkonzentraten,
die bei der Transfusion nützlich
sind, lassen sich finden in Kirk Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology,
3. Aufl., Interscience Publishers, Bd. 4, S. 25-37.
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Im
humanen Plasma vorgefundene Proteine umfassen Präalbumin, Retinol-bindendes
Protein, Albumin, α-Globulin, β-Globulin
und γ-Globulin
(Immunserumglobuline), die Koagulationsproteine (Antithrombin III, Prothrombin,
Plasminogen, antihämophiler
Faktor – Faktor
VIII, Fibrin-stabilisierender Faktor – Faktor XIII und Fibrinogen),
Immunglobuline (Immunglobuline G, A, M, D und E) und die Komplementkomponenten.
Zurzeit sind über
100 Plasmaproteine beschrieben. Eine umfassende Auflistung lässt sich
finden in "The Plasma
Proteins", Hrsg.
Putnam, F.W., Academic Press, New York (1975).
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In
der Blutzellfraktion vorgefundene Proteine umfassen beispielsweise
Hämoglobin,
Fibronectin, Fibrinogen, den Plättchen-abgeleiteten
Wachstumsfaktor, Superoxiddismutase und Kohlenhydrat- und Proteinstoffwechselenzyme.
Außerdem
kann die Synthese anderer Proteine wie Interferone und Wachstumsfaktoren ausgelöst werden.
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Eine
umfangreiche Liste induzierbarer Leukocytenproteine lässt sich
finden in Stanley Cohen, Edgar Pick, J.J. Oppenheim, "Biology of the Lymphokines", Academic Press,
New York (1979).
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Die
Blutplasmafraktionierung umfasst im Allgemeinen die Verwendung organischer
Lösungsmittel
wie Ethanol, Ether und Polyethylenglykol bei niedrigen Temperaturen
und kontrollierten pH-Werten, um eine bestimmte Fraktion, die ein
oder mehrere Plasmaproteine enthält,
auszufällen.
Der erhaltene Überstand
kann dann seinerseits ausgefällt
werden usw., bis der gewünschte
Fraktionierungsgrad erreicht worden ist. In jüngerer Zeit basieren Auftrennungen
auf chromatographischen Vorgängen.
Einen ausgezeichneten Überblick über die
Blutfraktionierung gibt auch Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology,
3. Aufl., Interscience Publishers, Bd. 4, S. 25 bis 62, deren gesamter
Inhalt hiermit als Bezugnahme aufgenommen wird.
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Die
Erfindung ist auch darauf gerichtet, eine biologische Zusammensetzung
wie Vollblut, rote Blutzellkonzentrate, Plättchenkonzentrate, Plättchenextrakte,
Leukocytenkonzentrate, Sperma, Bauchwasser, Milch, Lymphfluid und
Hybridomzelllinien und daraus abgeleitete Produkte einer Bestrahlung
in Gegenwart eines Quenchers oder eines Quenchergemischs zu unterwerfen.
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Dabei
sind die hier benutzten Bezeichnungen "Zellen enthaltende Zusammensetzung", "biologische Zusammensetzung" oder "biologisches Fluid" nicht so zu verstehen,
dass sie einen lebenden Organismus einschließen. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren
darauf gerichtet, in einer in-vitro-Umgebung durchgeführt zu werden, und die Zellen
enthaltende Zusammensetzung, biologische Zusammensetzung oder das biologische
Fluid, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten worden
sind, sind ein in in vitro hergestelltes Produkt, aber üblicherweise
in vivo verwendbar.
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Die
Erfindung kann angewendet werden, um das Produkt einer Zusammensetzung,
die normale oder kanzeröse
Nicht-Blut-Zellen enthält,
oder das Produkt einer Genspleißung
zu behandeln.
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Die
Bezeichnung "Bestrahlung" ist im weiteren
Sinne zu verstehen, sodass sie eine beliebige Form einer Strahlung
einschließt,
die herkömmlicherweise
zum Inaktivieren von Zellen, beispielsweise weißen Blutzellen, Viren, Parasiten
oder anderen pathogenen Organismen, beispielsweise Toxoplasma gondii,
Trypanosoma cruzi, Plasmodium malariae oder Babesia microti, entweder
allein oder zusammen mit einem anderen Mittel oder Zustand angewendet
wird. Beispiele für
die Bestrahlung umfassen UV (UVA, UVB und UVC), γ-Gammastrahlung, Röntgenstrahlung
und sichtbares Licht.
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Die
Einzelheiten der Anwendung der Strahlung, um eine Virusinaktivierung
zu erreichen, sind dem Fachmann bekannt. Typische erfindungsgemäße Energiefluenzen
betragen 5 bis 100 J/cm2 (vorzugsweise 50 bis
100 J/cm2) für UVA, 0,02 bis 2 J/cm2 (vorzugsweise 0,05 bis 0,2 J/cm2) für
UVC und 1 bis 40 kGy für γ-Strahlung. Überraschenderweise
ist nun festgestellt worden, dass die Virusinaktivierung vorteilhafterweise
verbessert werden kann, wenn die herkömmliche Strahlungsbehandlung
in Gegenwart eines Quenchers bzw. eines Quenchergemischs durchgeführt wird.
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Geeignete
Quencher für
Quenchergemische sind beliebige Substanzen, von welchen bekannt
ist, dass sie sowohl mit freien Radikalen (so genannte "Typ-I-Quencher") als auch mit reaktiven
Sauerstoffformen (so genannte "Typ-II-Quencher") reagieren.
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Repräsentative
Quencher umfassen beispielsweise ungesättigte Fettsäuren, reduzierende
Zucker, Cholesterin, Indolderivate, Azide wie Natriumazid, Tryptophan,
mehrwertige Alkohole wie Glycerin und Mannit, Thiole wie Glutathion,
Superoxiddismutase, Flavonoide wie Quercetin und Rutin, Aminosäuren, DABCO
und Vitamine.
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Der
Quencher wird in herkömmlichen
Anteilen verwendet, jedoch führt überraschenderweise
bei seiner Verwendung das Gesamtverfahren zu einer bevorzugten Schädigung des
Virus, jedoch nicht des gewünschten
biologischen Materials.
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Erfindungsgemäß wird eine überlegene
Virusabtötung
erreicht, indem sowohl photodynamische Reaktionen vom Typ I als
auch Typ II gequencht werden, d.h. unter Verwendung eines Gemischs
von Typ-I- und Typ-II-Quenchern, oder durch Verwendung von Verbindungen,
beispielsweise Flavonoiden, von welchen bekannt ist, dass sie sowohl
Typ-I- als auch Typ-II-Reaktionen quenchen. Dabei ist der Bereich
der Virusabtötung in
den meisten Fällen
breiter als derjenige, der bei Verwendung von Typ-I- oder Typ-II-Quenchern
allein erreicht wird, selbst verglichen mit erhöhten Konzentrationen von Typ-I-
oder Typ-II-Quenchern,
oder bei Verwendung von Typ-I-Quencher-Gemischen oder Typ-II-Quencher-Gemischen.
Darüber
hinaus wird dieser breitere Bereich der Virusabtötung erreicht, ohne dabei die
intakte Zellfunktionsfähigkeit
oder -struktur zu opfern.
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Quencher
werden bereits verwendet, um die Reaktionsspezifität zahlreicher
Systeme, einschließlich Röntgenbestrahlung
und lichtaktivierter Verbindungen, zu erhöhen. Die Verwendung von Quenchern
bei der UV-Behandlung von biologischen Fluids, insbesondere Blutproteinlösungen,
ist jedoch bisher noch nicht berichtet worden. Im US-Patent Nr.
4 946 648 werden UV, Lösungsmittel
und Tenside kombiniert, um von einem Virus angegriffenes AHF oder
Plasma zu behandeln, jedoch sind die Ergebnisse denjenigen unterlegen,
die erfindungsgemäß erreicht
werden. Die beste Behandlung erlaubte 5,4logs der Inaktivierung
des Kappa-Phagen, einhergehend mit einer 74%igen FVIII-Gewinnung. Demgegenüber ergab
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Inaktivierung von = 1016 ID50 von
VSV, eines entwickelten Modellvirus, und = 108 ID50 von EMCV, eines nicht entwickelten Modellvirus,
mit einer FVIII-Gewinnung
von = 80 %.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird typischerweise in einem Temperaturbereich von 0 bis 42°C, vorzugsweise
20 bis 37°C,
und am meisten bevorzugt 20 bis 25°C durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren
wird typischerweise bei pH 6,5 bis 8 und am meisten bevorzugt 7,2
bis 7,6 durchgeführt.
Die Proben werden typischerweise dem erfindungsgemäßen Verfahren
einen Zeitraum von unter 24 Stunden, und vorzugsweise weniger als
vier Stunden bei γ-
oder Röntgenstrahlung
unterworfen. Die Proben können
auch im gefrorenen Zustand behandelt werden.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die biologische Zusammensetzung einer Bestrahlung und dem Quencher
oder Quenchergemisch in Gegenwart eines Strahlungssensibilisators
unterworfen. In diesem Zusammenhang umfassen geeignete Strahlungssensibilisierungsverbindungen
für eine
erfindungsgemäße Verwendung
Phthalocyanine, Purpurine und andere Moleküle, die den Porphyrinen in
der Struktur ähnlich
sind (wie weiter oben beschrieben) sowie von ultraviolettem Licht
angeregte photoaktive Verbindungen (beispielsweise Psoralen, 8-Methoxypsoralen,
4'-Aminomethyl-4,5',8-trimethylpsoralen,
Bergapten und Angelicin), Farbstoffe, die Licht im sichtbaren Bereich
absorbieren (beispielsweise Hypericin, Methylenblau, Eosin, Fluoresceine
und Flavine) und Farbstoffe, die Röntgenstrahlung absorbieren
(beispielsweise bromiertes Psoralen, bromiertes Hämatoporphyrin
und iodiertes Phthalocyanin). Die Verwendung solcher Strahlungssensibilisatoren
ist für
den Fachmann selbstverständlich
und vorzugsweise im Wesentlichen wie in US-Patent Nr. 5 120 649 und US-Patentanmeldung
07/706 919, eingereicht am 29. Mai 1991, beschrieben, deren Offenbarungen
hiermit als Bezugnahme aufgenommen werden.
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Entsprechend
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die Behandlung der biologischen Zusammensetzung mit Strahlung
und einem Quencher oder Quenchergemisch mit einem zweiten viruziden
Verfahren kombiniert. Dabei kann das zweite viruzide Verfahren ein
beliebiges Verfahren sein, das herkömmlicherweise zur Inaktivierung
von entwickelten und/oder nicht entwickelten Viren angewendet wird,
beispielsweise eine gegebenenfalls trockene Wärmebehandlung, pH-Wert-Veränderung,
Behandlung mit Lipidlösungsmitteln
und/oder -tensiden, getrennte Strahlungsbehandlung, beispielsweise
mit γ-Strahlung, oder
Behandlung mit chemischen Mitteln, beispielsweise Formaldehyd.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das zweite viruzide Verfahren eine Lösungsmittel/Tensid-Behandlung
wie die im US-Patent
Nr. 4 540 573 offenbarte. In dieser Ausführungsform wird das biologische
Fluid mit einem Dialkylphosphat oder einem Trialkylphosphat mit
Alkylgruppen, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome, speziell 2 bis 10 Kohlenstoffatome,
enthalten, in Berührung
gebracht. Beispiele von Trialkylphosphaten für eine erfindungsgemäße Verwendung
umfassen Tri-(n-butyl)phosphat, Tri-(t-butyl)phosphat, Tri-(n-hexyl)phosphat, Tri-(2-ethylhexyl)phosphat
und Tri-(n-decyl)phosphat,
um nur einige zu nennen. Ein besonders bevorzugtes Trialkylphosphat
ist Tri-(n-butyl)phosphat. Mischungen aus verschiedenen Trialkylphosphaten
sowie Phosphate mit Alkylgruppen mit unterschiedlichen Alkylketten,
beispielsweise Ethyl-di(n-butyl)phosphat, können ebenfalls verwendet werden.
Auf ähnliche
Weise können
die jeweiligen Dialkylphosphate verwendet werden, einschließlich denjenigen
mit anderen Alkylgruppengemischen des Dialkylphosphats. Weiterhin
können
Di- und Trialkylphosphat-Gemische verwendet werden.
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Di-
oder Trialkylphosphate für
eine erfindungsgemäße Verwendung
werden mit einem Anteil von zwischen etwa 0,01 mg/ml und etwa 100
mg/ml und vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mg/ml und etwa 10 mg/ml verwendet.
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Das
Di- oder Trialkylphosphat kann gegebenenfalls unter Zusatz von Benetzungsmitteln
verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, Di- oder Trialkylphosphat
zusammen mit einem Benetzungsmittel zu verwenden. Ein solches Benetzungsmittel
kann entweder bevor, gleichzeitig mit oder nachdem das Di- oder
Trialkylphosphat mit dem biologischen Fluid in Berührung gekommen
ist, zugegeben werden. Dabei besteht die Funktion des Benetzungsmittels
darin, den Kontakt des Virus in dem biologischen Fluid mit dem Di-
oder Trialkylphosphat zu verbessern. Das Benetzungsmittel allein
inaktiviert das Virus nicht adäquat.
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Bevorzugte
Benetzungsmittel sind nicht-toxische Tenside. Brauchbare nichtionische
Tenside umfassen diejenigen, die bei der vorherrschenden Temperatur
mindestens 0,1 Gew.-% des Fetts in einer wässrigen Lösung, die dieses enthält, dispergieren,
wenn 1 Gramm Tensid auf 100 ml Lösung
zugegeben worden ist. Insbesondere sind Tenside geeignet, die Polyoxyethylenderivate
von Fettsäuren,
beispielsweise partielle Ester von Sorbitanhydriden, die kommerziell
als "Tween 80", "Tween 20" und "Polysorbat 80" bekannt sind, und
nichtionische öllösliche Wassertenside
wie diejenigen, die kommerziell unter der Handelsmarke "Triton X 100" (oxyethyliertes
Alkylphenol) vertrieben werden, umfassen. Ebenfalls geeignet sind
Natriumdeoxycholat sowie die "Zwittergentien", die synthetische
zwitterionische Tenside sind, die als "Sulfobetaine" bekannt sind, wie N-Dodecyl-N,N-dimethyl-2-ammonio-1-ethansulfonat
und dessen Verwandte oder nichtionische Tenside wie Octyl-β-D-glucopyranosid.
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Der
Anteil des Benetzungsmittels, falls es eingesetzt wird, ist nicht
entscheidend, so können
beispielsweise etwa 0,001 bis etwa 10 % und vorzugsweise etwa 0,01
bis 1,5 % verwendet werden.
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Di-
und Trialkylphosphate können
zusammen mit anderen inaktivierenden Mitteln wie Alkohol oder Ethern,
gegebenenfalls bei gleichzeitigem Vorhandensein von Benetzungsmitteln,
gemäß US-Patent
Nr. 4 481 189 verwendet werden.
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Die
Behandlung der biologischen Fluids mit Trialkylphosphat wird bei
einer Temperatur von zwischen –5
und 70°C
und vorzugsweise zwischen 0 und 60°C durchgeführt. Der Zeitraum einer solchen
Behandlung (Kontakt) beträgt
mindestens 1 Minute, vorzugsweise mindestens 1 Stunde, und im Allgemeinen
4 bis 24 Stunden. Die Behandlung wird normalerweise bei Atmosphärendruck
durchgeführt,
obwohl ein unteratmosphärischer
und ein überatmosphärischer
Druck auch angewendet werden kann.
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Normalerweise
werden nach der Behandlung das Trialkylphosphat und die anderen
Inaktivierungsmittel, beispielsweise Ether, entfernt, obwohl dies
abhängig
vom Charakter der virusinaktivierenden Mittel und der beabsichtigten
weiteren Verarbeitung des biologischen Fluids nicht in allen Fällen erforderlich
ist.
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Di-
oder Trialkylphosphat und nichtionische Tenside können wie
folgt entfernt werden:
- (1) Extraktion mit physiologisch
verträglichen Ölen (US-Patent
Nr. 4 789 545),
- (2) Diafiltration unter Verwendung von etherunlöslichen,
beispielsweise "TEFLON", mikroporösen Membranen,
welche die Plasmaproteine zurückhalten,
- (3) Absorption der gewünschten
Plasmakomponenten an chromatographischen oder affinitätschromatographischen
Trägern
und
- (4) Ausfällung,
beispielsweise durch Aussalzen der Plasmaproteine.
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Insbesondere
kann die Entfernung aus AHF durch Ausfällung von AHF mit 2,2molalem
Glycin und 2,0 M Natriumchlorid durchgeführt werden. Die Entfernung
aus Fibronectin kann durch Binden des Fibronectins an eine Säule aus
unlöslich
gemachter Gelatine und Auswaschen des von dem Reagens freien gebundenen Fibronectins
durchgeführt
werden.
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Beispiele
für lipidumhüllte humanpathogene
Viren, die erfindungsgemäß inaktiviert
werden können, umfassen
das vesikuläre
Stomatitisvirus (VSV), Moloney-Sarcomavirus, Sindbisvirus, humane
Immunschwächeviren
(HIV-1 und HIV-2), humane T-Zell-lymphotorophische Virus-I (HTLV-I),
Hepatitis-B-Virus,
Non-A- und Non-B-Hepatitis-Virus (NANB) (Hepatitis C), Cytomegalovirus,
Epstein-Barr-Viren, Lactatdehydrogenaseerhöhende Virus, Viren der Herpesgruppe,
Rhabdoviren, Leukoviren, Myxoviren, α-Viren, Arboviren (Gruppe B), Paramyxoviren,
Arenaviren und Coronaviren. Beispiele für nicht entwickelte Viren,
die erfindungsgemäß inaktiviert
werden können,
umfassen das Parvovirus, Poliovirus, Hepatitis-A-Virus, enterische
Non-A- und Non-B-Hepatitis-Virus, den Bakteriophagen M13 und Satelliten-adenoassoziierte
Virus (AAV).
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Zellen
enthaltende Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß zu behandeln sind, haben ≥ 1·108 Zellen/ml, vorzugsweise ≥ 1·109 Zellen/ml, und am meisten bevorzugt ≥ 1·1010 Zellen/ml. Weiterhin haben Zellen enthaltende
Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß zu behandeln sind, vorzugsweise > 4 mg/ml Protein, besonders
bevorzugt > 25 mg/ml
Protein, und am meisten bevorzugt 50 bis 60 mg/ml Protein (ungewaschene Zellen).
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Keine
Zellen enthaltende Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß zu behandeln
sind, haben ≥ 0,1 mg/ml
und vorzugsweise ≥ 5
mg/ml Protein.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
werden mindestens 104 und vorzugsweise 106 infektiöse
Einheiten von Virusparasiten oder anderen Pathogenen inaktiviert.
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Die
erfindungsgemäß behandelten
biologischen Zusammensetzungen, die zunächst ≥ 1000 infektiöse Viruseinheiten/l enthielten,
haben, nachdem das Virus inaktiviert und die erfindungsgemäße Behandlung durchgeführt worden
ist, bei Zellen enthaltenden Zusammensetzungen eine Beibehaltung
der intakten Zellfunktionsfähigkeit
und -struktur von mehr als 70 %, vorzugsweise mehr als 80 %, und
am meisten bevorzugt von mehr als 95 %. Bei biologischen Fluids
kann eine Beibehaltung der biologischen Aktivität von mehr als 75 %, vorzugsweise
mehr als 85 %, und am meisten bevorzugt von mehr als 95 % erreicht
werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Inaktivierungsverfahren
werden die meisten, wenn nicht tatsächlich alle der enthaltenen
Viren inaktiviert. Ein Verfahren zur Bestimmung von Infektiositätsgraden
durch Beimpfung von Schimpansen (in vivo) wird diskutiert von Prince,
A.M., Stephen, W., Bortman, B. und van den Ende, M.C., "Evaluation of the
Effect of Betapropiolactone/Ultraviolet Irradiation (BPL/UV) Treatment
of Source Plasma on Hepatitis Transmission by Factor IX Complex
in Chimpanzees",
Thrombosis and Hemostasis, 44, 138-142 (1980).
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Erfindungsgemäß wird die
Virusinaktivierung bis zu dem Grad von mindestens "4logs" und vorzugsweise ≥6logs erhalten,
d.h., dass das Virus in der Probe bis zu dem Maße vollständig inaktiviert worden ist, das
durch Infektiositätsstudien
ermittelt wird, in welchen das Virus in der unbehandelten Probe
in einer solchen Konzentration vorhanden ist, dass selbst nach einer
Verdünnung
auf 104 (oder 106)
die Virusaktivität
gemessen werden kann.
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Erfindungsgemäß werden
die Viren inaktiviert, während
gleichzeitig die funktionellen und strukturellen Merkmale labiler
Blutzellen erhalten bleiben.
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Die
Funktionsfähigkeit
von Blutplättchen
wird von deren Fähigkeit,
in Gegenwart bestimmter biologischer Agentien zu aggregieren, und
ihrer Morphologie bestimmt. Die strukturelle Integrität der Plättchen wird durch
das in-vivo-Überleben
nach Radiomarkierung mit Indium-111 und Identifizierung des Vorhandenseins spezifischer
Plättchenantigene
bestimmt.
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Nach
Behandlung mit der photoreaktiven Verbindung kann überschüssige photoreaktive
Verbindung durch Zentrifugieren, Waschen, Dialyse und/oder Adsorption
an hydrophoben Matrizen entfernt werden.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die Zellen enthaltende Fraktion, die durch das erfindungsgemäße Verfahren
behandelt worden ist, übertragen
oder dem Spender, beispielsweise einem Menschen, von welchem die
ursprüngliche
Zellen enthaltende Fraktion erhalten worden ist, zurückgegeben.
Auf diese Weise wird die Menge des im Spender zirkulierenden Virus
verringert, wodurch die Fähigkeit
des Spenders zur Vernichtung des Virus und/oder die Wirksamkeit
antiviraler Arzneimittel verbessert wird/werden.
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Die
Wirksamkeit der Gerinnungsfaktoren VIII und IX wird durch Bestimmung über den
Korrekturgrad der APTT-Zeit von Faktor-VIII- bzw. Faktor-IX-defizitärem Plasma
bewertet. J.G. Lenahan, Philips und Philips, Clin. Chem., Bd. 12,
269 (1966).
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Die
Aktivität
von Proteinen, die Enzyme sind, wird durch Messung ihrer Enzymaktivität bestimmt.
Die Aktivität
des Faktors IX kann auch durch dieses Verfahren gemessen werden.
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Die
Aktivität
von Bindungsproteinen kann durch Bestimmung ihrer Kinetik und Affinität der Bindung
an ihre natürlichen
Substrate gemessen werden.
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Die
Lymphokinaktivität
wird biologisch in Zellsystemen gemessen, typischerweise durch Bestimmung ihrer
biologischen Aktivität
in Zellkulturen.
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Die
Proteinaktivität
wird im Allgemeinen durch bekannte, standardisierte Verfahren zur
Messung der Aktivität
des beteiligten Proteins bzw. Proteintyps bestimmt.
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Die
Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert.
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BEISPIELE
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Materialien
und Verfahren
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Blut
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Vollblut
war typischerweise vor Verwendung weniger als 48 Stunden alt. Vor
Verwendung wurde es bei 4°C
aufbewahrt.
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Plättchenkonzentrate (PCs)
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PCs,
die nach routinemäßigen Blutbanktests
freigegeben worden waren, waren typischerweise 24 bis 48 Stunden
alt, wenn sie behandelt wurden. Vor der Behandlung wurden die PCs
bei 22 bis 24°C
in Beuteln (PL 732, Fenwal Laboratories, Deerfield, IL), in welchen
sie gesammelt worden waren, aufbewahrt und in einem Plättchenrührer (Helmer
Labs, St. Paul, MN) konstant gerührt.
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Psoralenlösungen
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4'-Aminomethyl-4,5',8-trimethylpsoralen
(AMT) wurde von HRI Assoc. Inc., Concord, CA, bezogen. AMT-Stammlösungen (4
mg/ml) wurden in destilliertem Wasser hergestellt.
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Virusmodellstudien
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Die
Inaktivierung folgender Viren wurde untersucht: vesikuläres Stomatitisvirus
(VSV), ein lipidumhülltes
RNA-Virus, Encephalomyocarditisvirus (EMC), ein proteinumhülltes RNA-Virus, humanes Immunschwächevirus
(HIV), ein humanes pathogenes Retrovirus, Hepatitis-A-Virus, ein
nicht entwickeltes RNA-Virus,
adeno-assoziiertes Virus, ein nicht entwickeltes DNA-Virus, M13, ein nicht
entwickelter Bakteriophage, und Poliovirus, ein nicht entwickeltes
RNA-Virus.
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Der
pHM175-Stamm von HAV wurde sich in einschichtigen Nierenzellenkulturen
(BS-C-1) der afrikanischen Grünen
Meerkatze vermehren gelassen, wie von Jansen et al., 1988 (Jansen,
R.W., J.E. Newbold und S.M. Lemon, Virology, 163, 299-307 (1988)) beschrieben.
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Die
Quantifizierung der Virusinfektiosität basierte auf der autoradiographischen
Detektion von Fokussen, die sich in Zellschichten entwickelt hatten,
die unter 0,5 Agarosedeckschichten gehalten worden waren, mit anschließender Fixierung
der Zellen mit 80%igem Aceton und Anfärbung mit mit I-125-markiertem
Antikörper
(IgG) gegen HAV.
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Es
wurden zehnfache Serienverdünnung
von HAV im MEM-Kulturmedium,
ergänzt
mit 2%igem Rinderfötusserum,
hergestellt; jede Verdünnung
wurde verwendet, um zwei 60-mm-Corning-Schalen mit BS-C-1-Zellen
zu beimpfen. Nach 5- bis 7tägiger
Inkubation bei 35°C
in einer feuchten Umgebung mit 5 % CO2 wurden
Fokusse, die sich von der einzelnen Virusteilchenvermehrung abgeleitet
hatten, sichtbar gemacht, gezählt
und die Ergebnisse als Radioimmunofokus-bildende Einheiten (RFU)
des Virus angegeben.
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Subkonfluente
293-Zellen wurden mit 10 PFU von Ad5 und 10fachen Reihenverdünnungen
von AAV in DMEM, ergänzt
mit 2%igem Rinderfötusserum,
in 24-Loch-Platten coinfiziert. 48 Stunden nach Infektion und Inkubation
bei 37°C
in einer feuchten Umgebung mit 5 % CO2 wurden
die Zellen aus den Vertiefungen gekratzt, gewaschen, denaturiert
und an einer AAV-(32P)DNA-Sonde hybridisiert,
und es wurde, wie von Carter et al., Virology, 128, 505-516 (1983)
beschrieben, eine Autoradiographie durchgeführt. Nach Entwicklung des Röntgenfilms
und Auszählung
wurden cpm-Standardkurven aus dem bekannten Virusvorrat gezogen
und zur Bestimmung der AAV- Konzentration
in jeder Verdünnung
der unbekannten Probe verwendet.
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VSV
wurde in humanen A549-Zellen kultiviert. EMC-Vorräte wurden
in Maus-L929- oder humanen A459-Zellen hergestellt. Das Poliovirus
wurde in humanen HeLa-Zellen gezüchtet.
Die Kultivierungs- und Untersuchungsvorgänge waren ähnlich den von Horowitz, B.,
Wiebe, M.E., Lippin, A. und Stryker, M.H., "Inactivation of Viruses in Labile Blond
Derivatives", Transfusion,
25, 516-522 (1985) beschriebenen. Die Infektiosität von VSV,
EMC und Poliovirus wurde durch 10fache Reihenendpunkt-Verdünnungen
im DMEM-Kulturmedium (Gibco Laboratories, Grand Island, New York)
mit 10%igem Rinderfötusserum
(FCS, MA Bioproducts, Walkersville, Maryland) bewertet. Jede Verdünnung wurde
verwendet, um achtmal humane A549-(VSV- oder EMC-) oder HeLa-(Poliovirus-)Zellen
in 96-Loch-Mikrotiterplatten
zu beimpfen. Die virusinduzierte Cytopathologie wurde nach 72-stündiger Inkubation
bei 37°C
in 5 % CO2 bewertet. Der berichtete Virustiter
wurde berechnet unter Anwendung der Spearman-Karber-Methode (Spearman,
C., "The Method
of Right and Wrong Cases' ('Constant Stimuli') Without Gauss's Formula", Br. J. Psychol.,
2, 227-242 (1908)) und zeigt die Menge des Virus, die 50 % der Gewebekulturvertiefungen
(TCID50) infiziert.
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Zellassoziiertes
VSV wurde durch Inkubieren einer konfluenten Monoschicht aus humanen
A549-Zellen mit 5 ml 107 ID50/ml
VSV in serumfreiem DMEM eine Stunde lang bei 37°C unter 5 % CO2 in
150-cm2-Gewebekultur-Kolben hergestellt.
Die Vervielfachung der Infektion unter diesen Bedingungen betrug
etwa 2,1 TCID50/Zelle. Nach Abdekantieren
der Flüssigkeit
wurden die anhaftenden Zellen dreimal abgewaschen, um das freie
Virus mit 50 ml PBS pro Waschgang zu entfernen. Danach wurden 40
ml DMEM, das 5 % FCS enthielt, zugegeben und die Zellen weitere
4 3/4 Stunden inkubiert. Die anhaftenden Zellen wurden dreimal mit PBS
abgewaschen und durch eine 10 Minuten lange Behandlung mit einer
normalen Kochsalzlösung,
die 0,01 % Trypsin enthielt (Cooper Biomedical, Freehold, New Jersey,
zweimal umkristallisiert) und 5 μg/ml
EDTA enthielt, freigesetzt. Die freigesetzten Zellen wurden durch
Zentrifugieren gesammelt, dreimal mit PBS gewaschen und in PBS resuspendiert.
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Zur
Bewertung der Virusinaktivierung wurde die viruzide Reaktion durch
10fache Verdünnung
in DMEM, das 5 Rinderfötusserum
enthielt, beendet und die Zellen, falls vorhanden, durch 10 Minuten
langes Zentrifugieren mit 1 500 U/min entfernt. Die fehlende Virusinaktivierung
bei dieser Verdünnung
oder in Abwesenheit einer Bestrahlung wurde für die untersuchten Inaktivierungsbedingungen
nachgewiesen. Die Proben wurden steril filtriert (Swinnex filters,
Millipore Corp., Bedford, Massachusetts) und bis zum Versuch bei –70°C oder darunter
eingefroren.
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Die
Verfahren zur Beurteilung der Inaktivierung des zellassoziierten
VSV waren ähnlich
denjenigen des zellfreien VSV, außer, dass alle Versuche mit
zellassoziiertem VSV unter vollständig kontrollierten aseptischen
Bedingungen durchgeführt
wurden. Bei Beendigung des Versuchs wurden die infizierten A549-Zellen durch
Zentrifugieren isoliert, dreimal mit PBS durch Zentrifugieren gewaschen,
in 1 ml PBS resuspendiert und sofort auf VSV-Infektiosität durch
10fache Reihen-Endpunktverdünnungen
wie beim zellfreien Virus untersucht.
-
Beispiel 1: Wirkung der
Einbeziehung von Typ-I-Quenchern während der Behandlung eines
Plättchenkonzentrats
mit AMT und UVA
-
Aliquote
(3 ml) aus einem Plättchenkonzentrat
wurden mit 25 μg/ml
4'-Aminomethyl-4,5',8-trimethylpsoralen
(AMT) und 7,5 mW/cm2 UVA die Zeiträume lang,
die für
Anwesenheit oder Abwesenheit von verschiedenen Typ-I-Quenchern angezeigt
waren, behandelt. Vor der Behandlung wurde das zellfreie vesikuläre Stomatitisvirus
(VSV), das zellassoziierte VSV oder der nicht entwickelte Bakteriophage
M13 separat zu den Plättchenkonzentrataliquoten
zugegeben. Nach der Behandlung wurden die das Virus enthaltenden
Proben auf Virusinfektiosität
untersucht, die Proben ohne Virus über Nacht aufbewahrt und danach
auf Aggregation als Reaktion auf 20 μg/ml Collagen in einem BioData-Aggregometer
untersucht. Durch die in der Tabelle angegebene Aggregationsreaktion
wird der ursprüngliche
Aggregationsanteil in der behandelten Probe mit dem in der unbehandelten
Kontrolle festgestellten verglichen.
-
Die
in Tabelle I aufgeführten
Ergebnisse des Beispiels 1 zeigen, dass bei der 30minütigen UVA-Bestrahlungszeit,
die für
die vollständige
Inaktivierung des zellfreien VSV (≥ 6,0log10) durch AMT erforderlich ist, durch die
Zugabe bestimmter Typ-I-Quencher
(beispielsweise 2 mM Mannit und 4 mM Glycerin) die Plättchenaggregationsfunktion
von etwa 70 % auf mehr als 90 der Kontrollgehalte verbessert wurde.
Es gab jedoch eine nur geringe Inaktivierung von zellassoziiertem
VSV oder M13 bei einer 30minütigen
Behandlung, unabhängig
davon, ob Typ-I-Quencher
vorhanden waren. Bei UVA-Bestrahlungszeiten von 60 Minuten oder
länger, die
für eine
mehr als 1log10-Abtötung des zellassoziierten oder
nicht entwickelten Virus erforderlich waren, wurde die Plättchenfunktion
geopfert (der Aggregationsanteil betrug 60 % oder weniger, selbst
in Gegenwart von Typ-I-Quenchern mit einer Konzentration bis zu
50 mM).
-
Die
Daten in Tabelle I zeigen auch, dass die Einbeziehung von Typ-I-Quenchern
mit einer Konzentration von bis zu mindestens 10 mM keinen sichtbaren
Effekt auf die Inaktivierung von zellfreiem oder zellassoziiertem
VSV oder M13 durch AMT und UVA hatte. Tabelle
I: Zugabe von Typ-I-Quenchern: Wirkungen auf die Plättchenaggregation
und Virusabtötung
Tabelle
I (Fortsetzung)
- (1) Minuten UVA-Exposition,
- (2) n.v. = nicht verfügbar,
- (3) soweit nichts anderes angegeben, sind nur Virusergebnisse
mit 30 Minuten UVA mitgeteilt, da längere Behandlungszeiten die
Plättchenintegrität schädigten,
- (4) Abtötungsergebnisse
mit 60 Minuten UVA,
- (5) Abtötungsergebnisse
mit 90 Minuten UVA.
-
Beispiel 2: Wirkung der
Einbeziehung von Typ-II-Quenchern während der Behandlung eines
Plättchenkonzentrats
mit AMT und UVA
-
Ein
Plättchenkonzentrat
(3 ml) wurde mit 25 μg/ml
AMT und 11 mW/cm2 UVA, gegebenenfalls in
Anwesenheit verschiedener Typ-II-Quencher,
die angegebenen Zeiträume
lang behandelt. Die Plättchenaggregation
und Inaktivierung von zellfreiem und zellassoziiertem VSV und M13
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und mitgeteilt.
Die Ergebnisse (Tabelle II) zeigen, dass bei 30 Minuten UVA-Bestrahlung
durch das Vorhandensein von Typ-II-Quenchern die Inaktivierung von
zellfreiem VSV durch AMT abnahm, und diese Unterdrückung der
Abtötung
mit steigender Typ-II-Quencher-Konzentration zunahm. Da die Plättchenfunktion nicht
durch Einbeziehung eines Typ-II- Quenchers
geschützt
wurde, zeigte sich die effektive Virusabtötung mit AMT und UVA in Plättchenkonzentraten
durch die Zugabe von Typ-II-Quenchern verschlechtert.
-
Aus
Tabelle II geht auch hervor, dass, obwohl die Inaktivierung des
lipidumhüllten
Virus VSV gehemmt wurde, die Abtötung
des nicht entwickelten Bakteriophagen M13 durch die Einbeziehung
von Typ-II-Quenchern unverändert
war. Tabelle
II: Zugabe von Typ-II-Quenchern: Wirkungen auf Plättchenaggregation
und Virusabtötung
Tabelle
II (Fortsetzung)
- (1) Minuten UVA-Exposition,
- (2) n.v. = nicht verfügbar,
- (3) soweit nichts anderes angegeben, sind nur Abtötungsergebnisse
mit 30 Minuten UVA mitgeteilt,
- (4) Abtötungsergebnisse
mit 60 Minuten UVA,
- (5) Abtötungsergebnisse
mit 90 Minuten UVA.
-
Beispiel 3: Wirkung der
Einbeziehung von Typ-I-Quencher-Gemischen
auf ein Plättchenkonzentrat
während der
Behandlung mit AMT und UVA
-
Plättchenkonzentrataliquote
(3 ml) wurden mit 25 μg/ml
AMT und 11 mW/cm2 UVA die angegebenen Zeiträume lang
in Abwesenheit oder in einzelner Anwesenheit der Typ-I-Quencher
Mannit (2 mM) oder Glycerin (4 mM) oder in Anwesenheit des Gemischs
aus diesen zwei Typ-I-Quenchern behandelt. Die Ergebnisse (1) sind für die Plättchenfunktion (1a)
und für
die Inaktivierung des zellfreien (1b) und
zellassoziierten (1c) VSV und M13 (1d),
die wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht worden waren, gezeigt.
-
Die
Wirkungen der Zugabe des Gemischs aus den Typ-I-Quenchern Mannit
und Glycerin auf die Plättchenfunktion
(1a) und die Virusabtötung (1b, 1c, 1d)
sind ähnlich
den wie in Beispiel 1 beschriebenen Wirkungen der Zugabe der einzelnen
Typ-I-Quencher. Die Virusabtötung
ist in Abwesenheit oder Anwesenheit des Typ-I-Quencher-Gemischs
gleich, und die Plättchenfunktion
nach der 30-minütigen
UVA-Behandlung, die eine vollständige
Abtötung
des zellfreien VSV ergab, wird von Typ-I-Quenchern verbessert. Jedoch
wird bei den Behandlungszeiten von 60 Minuten oder länger, die
für eine
mehr als 1log10-Abtötung von zellassoziiertem Virus
oder M13 erforderlich sind, die Plättchenfunktion verschlechtert,
ob nun Typ-I-Quencher allein oder in Kombination enthalten sind
oder nicht.
-
Andere
Typ-I-Quencher-Gemische, beispielsweise 2 mM Mannit oder 4 mM Glycerin,
kombiniert mit 2 mM Glutathion (nicht gezeigt), ergaben Ergebnisse,
die gleich denjenigen waren, die mit der Kombination von Mannit
und Glycerin erhalten worden waren, und gaben den Plättchen nicht
mehr Schutz als einer der Typ-I-Quencher,
aus welchen das Gemisch bestand.
-
Beispiel 4: Wirkung der
Einbeziehung von Typ-II-Quencher-Gemischen
auf ein Plättchenkonzentrat
während der
Behandlung mit AMT und UVA
-
Ein
Plättchenkonzentrat
(3-ml-Aliquote) wurde mit 25 μg/ml
AMT und 11 mW/cm2 UVA 30, 60 oder 90 Minuten
lang in Anwesenheit oder Abwesenheit des Gemischs aus den Typ-II-Quenchern α-Tocopherolphosphat
(1 mM) und Tryptophan (5 mM) oder in Anwesenheit eines einzelnen
Quenchers davon behandelt. Die Ergebnisse (2)
für die
Plättchenfunktion
(2a) und die Virusabtötung des zellfreien VSV (2b)
wurden wie in Beispiel 1 untersucht und beschrieben mitgeteilt.
-
Die
Einbeziehung von Typ-II-Quenchern, ob nun einzeln oder mit anderen
Typ-II-Quenchern kombiniert, ergab für die Plättchen keinen Schutz (2a).
Außerdem
wurde durch das Vorhandensein von Typ-II-Quenchern der durch AMT
und UVA abgetötete
Anteil von zellfreiem VSV an Luft gesenkt, wobei diese verringerte
Abtötung
bei kombinierten Typ-II-Quenchern eine additive war. Nach 30 Minuten
ohne Quencher war die Abtötung
vollständig
(≥6,0log10), während
bei dem einzelnen Vorhandensein von 1 mM α-Tocopherol oder 5 mM Tryptophan
die Abtötung
nur etwa 4,2log10 betrug und bei dem kombinierten
Vorhandensein dieser Quencher die Abtötung weiter auf etwa 2,8log10 (2b) verringert
wurde. Andere Gemische von Typ-II-Quenchern, beispielsweise Tryptophan
oder α-Tocopherol
zusammen mit 5 mM Histidin (nicht gezeigt), hatten ähnliche
Wirkungen; sie schützten
die Plättchenfunktion
nicht und ihre kombinierte Einbeziehung verursachte eine Verringerung
der Abtötungsquote
des zellfreien VSV, die größer war
als bei jedem der einzelnen Quencher. Somit wurde die Plättchenfunktion
unter allen Bedingungen der AMT- und UVA-Behandlung in Gegenwart
von Typ-II-Quenchern
(allein oder in Kombination), bei welchen ≥ 6log10 zellfreie
VSV inaktiviert worden waren, verschlechtert.
-
Beispiel 5: Wirkung der
Einbeziehung von Typ-I-Typ-II-Quencher-Gemischen auf ein Plättchenkonzentrat während der
Behandlung mit AMT und UVA
-
Plättchenkonzentrataliquote
(3 ml) wurden mit 25 μg/ml
AMT und 11 mW/cm2 UVA 30, 60 oder 90 Minuten
lang in Gegenwart eines Gemischs aus dem Typ-I-Quencher Mannit (2
mM) und dem Typ-II-Quencher α-Tocopherolphosphat
(1 mM) oder in Gegenwart von nur Mannit oder α-Tocopherol behandelt. Die Plättchenfunktion
(3a) und Virusabtötung (3b, 3c, 3d)
wurden wie in Beispiel 1 untersucht und mitgeteilt.
-
Bei
30-minütiger
Bestrahlung wurde die Plättchenfunktion
(3a) entweder bei Zugabe des einzelnen Typ-I-Quenchers
(Mannit) oder der Kombination aus Mannit (Typ 2) und α-Tocopherolphosphat
(Typ II) erhalten. Bei 60-minütiger
oder längerer
UVA-Bestrahlung wurde durch das kombinierte Vorhandensein von Mannit
und α-Tocopherolphosphat
die Plättchenaggregation
(von etwa 70 % bis zu mehr als 90 % der Kontrolle bei 60 Minuten
UVA) verbessert, während
das Vorhandensein von nur einem dieser Quencher dies nicht tat. Die
Funktionsergebnisse unter Verwendung von Glycerin als Typ-I-Quencher waren ähnlich denjenigen
für Mannit
zusammen mit α-Tocopherol. Bei allen
getesteten Typ-I- plus Typ-II-Kombinationen
waren die Ergebnisse der Virusabtötung mit kombinierten Quenchern
dieselben wie diejenigen bei dem Typ-II-Quencher allein, und die Abtötungsquote
des zellfreien (3b) und zellassoziierten (3c)
VSV war etwas verringert, während
die von M13 (3d) durch die Typ-II-Quencher-Zugabe unbeeinflusst
blieb.
-
Längere Bestrahlungszeiten,
die durch die Zugabe der Kombination aus den Typ-I- und Typ-II-Quenchern
Mannit (oder Glycerin) und α-Tocopherol
ermöglicht
worden waren, vergrößerten den
wirksamen Bereich der Virusabtötung
durch AMT und UVA in Plättchenkonzentraten.
-
Beispiel 6: Wirkung der
Einbeziehung von Verbindungen, die sowohl photodynamische Reaktionen
vom Typ I als auch Typ II quenchen, auf ein Plättchenkonzentrat während der
Behandlung mit AMT und UVA
-
Plättchenkonzentrataliquate
(3 ml) wurden mit 25 μg/ml
AMT und UVA (11 mW/cm2) 30, 60 oder 90 Minuten
lang in Abwesenheit oder Anwesenheit von 0,25 mM Quercetin bzw.
0,25 mM Rutin oder mit dem Gemisch aus 1 mM α-Tocopherolphosphat und 2 mM
Mannit behandelt. Plättchenfunktion
und Virusinaktivierung wurden wie in Beispiel 1 untersucht und mitgeteilt
(4).
-
Die
Wirkungen der Einbeziehung der Flavonoide Quercetin oder Rutin,
Verbindungen, die dafür
bekannt sind, dass sie sowohl photodynamische Reaktionen vom Typ
I als auch vom Typ II effizient quenchen, waren ähnlich denjenigen, die erhalten
wurden, wenn Typ-I-Typ-II-Quencher-Gemische bei der Behandlung eingesetzt
wurden. Die Abtötungsquote
von VSV (4b), aber nicht die von M13
(nicht gezeigt, siehe 3d), sank, und die Plättchenfunktion
(4a) wurde geschützt, selbst bei den längeren Bestrahlungszeiten,
die für
die vollständige
Abtötung
des zellfreien VSV erforderlich waren.
-
Beispiel 7: Flavonoid-Wirkungen
auf die Plättchenaggregation
-
Die
Collagen-ausgelöste
Aggregation ist ein empfindlicher Indikator für die Plättchenfunktion, und die Ergebnisse
mit Collagen korrelieren üblicherweise
gut mit denjenigen für
die Plättchenmorphologie
und -aktivierung und Thromboxan- und ATP-Freisetzung sowie mit der von anderen
Agonisten ausgelösten
Aggregation. Die Aggregationsreaktion (Umfang und anfänglicher
Anteil der Aggregation, verglichen mit der unbehandelten Kontrolle)
auf Collagen nach Behandlung mit 25 μg/ml AMT und 90 Minuten UVA
sind mitgeteilt (Tabelle III). Tabelle III ist zu entnehmen, dass
jedes der untersuchten Flavonoide die Collagen-ausgelöste Aggregationsreaktion
schützte. Tabelle
III: Wirkungen der Flavonoidzugabe auf die Plättchenaggregationsreaktion
nach Behandlung mit AMT und UVA
- (1) Vor der Aufbewahrung über Nacht
wurde die Probe mit 25 μg/ml
AMT und 90 Minuten UVA gegebenenfalls in Anwesenheit des angegebenen
Flavonoids behandelt.
-
Beispiel 8: Wirkung der
Einbeziehung von Verbindungen, die sowohl photodynamische Reaktionen
vom Typ I als auch Typ II quenchen, auaf ein Plättchenkonzentrat während der
Behandlung mit UVA und erhöhten AMT-Konzentrationen
-
Da
nur 3log10 des zellassoziierten VSV bei
Verwendung einer AMT-Konzentration von 25 μg/ml inaktiviert worden waren,
wurden die Wirkungen höherer
AMT-Konzentrationen mit und ohne Zusatz verschiedener Quencher untersucht.
Es wurden Plättchenkonzentrataliquote
(3 ml) mit UVA (11 mW/cm2) 90 Minuten lang
in Gegenwart von AMT mit einer Konzentration von 25, 50 oder 100 μg/ml mit
oder ohne Zusatz von 0,7 mM Rutin, 0,7 mM Quercetin oder 2 mM Mannit
behandelt. Die Plättchenaggregation
als Reaktion auf das Collagen (5a) und
die Inaktivierung des zellassoziierten VSV wurden wie in Beispiel
1 beschrieben untersucht und mitgeteilt.
-
Bei
der Plättchenbehandlung
mit 90 Minuten UVA und 25 μg/ml
AMT betrug die Aggregationsreaktion auf Collagen nur etwa 35 % der
Kontrolle und schützte,
wie weiter oben festgestellt, die Mannitzugabe die Plättchenfunktion
bei dieser Bestrahlungsbehandlung nicht. Die Aggregation wurde weiter verringert
(auf weniger als 30 % mit 50 μg/ml
und bis auf überhaupt
keine Reaktion mit 100 μg/ml
AMT) bei steigender AMT-Konzentration,
ob nun Mannit vorhanden war oder nicht. Als in die Behandlung 0,7
mM Rutin einbezogen wurde, wurde die Aggregationsfunktion auf mehr
als 80 % der Kontrolle bei allen untersuchten AMT-Konzentrationen (5a)
erhöht.
Zellfreies VSV (nicht gezeigt) wurde unter allen diesen Behandlungsbedingungen
vollständig inaktiviert,
und die Inaktivierung des zellassoziierten VSV betrug bei 100 μg/ml AMT
und 0,7 mM Rutin (oder Quercetin) fast 6log10 (5b).
Somit wurde durch die Einbeziehung von Verbindungen (beispielsweise
Flavonoiden wie Rutin), die sowohl photodynamische Reaktionen vom
Typ I als auch Typ II quenchen, während der Behandlung eines
Plättchenkonzentrates
mit Psoralenen und UVA die Plättchenaggregationsfunktion
gut unter Bedingungen aufrechterhalten, unter welchen fast 6log10 zellassoziiertes Virus in Gegenwart von
Sauerstoff inaktiviert wurden.
-
Beispiel 9: Wirkungen
der Desoxygenierung während
der Behandlung eines Plättchenkonzentrates
mit AMT und UVA, verglichen mit der Rutinzugabe
-
Plättchenkonzentrataliquote
wurden mit AMT mit der angegebenen Konzentration und 90 Minuten UVA
behandelt, entweder an Luft, gegebenenfalls in Anwesenheit von Rutin,
oder mit der Luft in dem Reagenzglas, die gegen eine Kombination
aus Stickstoff (95 %) und CO2 (5 %) ausgetauscht
worden war. Die Plättchenaggregation
wurde nach Aufbewahrung über
Nacht an Luft wie in Beispiel 1 bewertet. In Tabelle IV ist gezeigt, dass
bei einer AMT-Konzentration von 50 μg/ml, obwohl sowohl die Desoxygenierung
als auch die Rutinzugabe in der Lage war, die Plättchenfunktion nach AMT/UVA-Behandlung
zu verbessern, die Ergebnisse mit Rutin von Versuch zu Versuch konsistent
waren, während
die mit Gasaustausch schwankender waren und häufig überhaupt keinen Vorteil zeigten.
-
Tabelle
IV: Plättchenaggregation
nach 90 Minuten AMT- und UVA-Behandlung.
Wirkung von Rutin gegen Sauerstoffentfernung auf die Übereinstimmung
der Ergebnisse
-
Beispiel 10: Verbesserte
Gewinnung von Gerinnungsfaktoren bei der Behandlung von Plasma mit
AMT und UVA unter Einbeziehung von Verbindungen, die sowohl photodynamische
Reaktionen vom Typ I als auch vom Typ II quenchen
-
Humanes
Plasma (3-ml-Aliquote) wurde mit 25, 50, 100 oder 200 μg/ml AMT
und 90 Minuten langer Bestrahlung mit UVA (11 mW/cm2)
behandelt. Es wurde die Gewinnung des Gerinnungsfaktors VIII (antihämophiler
Faktor, AHF) in Proben, die mit oder ohne Einbeziehung von 1, 2
oder 5 mM Rutin behandelt worden waren, verglichen. Die Ergebnisse
sind in 6 gezeigt. Bei der Behandlung
des Plasmas mit 25 μg/ml
AMT und 90 Minuten UVA betrug die AHF-Gewinnung ohne Rutin nur 27
% der unbehandelten Kontrolle, dieser niedrige Wert sank weiter
mit erhöhter
Psoralen-Konzentration, und bei 200 μg/ml AMT-Behandlung betrug die Gewinnung
nur 7 %.
-
Bemerkenswerterweise
wurde die AHF-Gewinnung auf 83 % oder mehr wieder hergestellt, wenn
Rutin in die Behandlung einbezogen wurde (Konzentrationen von 2
mM oder höher
bei AMT-Konzentrationen
von bis zu 100 μg/ml
oder von 5 mM bei einer AMT-Konzentration von 200 μg/ml) und
mit ≥ 25 μg/ml AMT
waren diese Behandlungsbedingungen ausreichend, um mindestens 4log10 des nicht entwickelten Bakteriophagen M13
zu inaktivieren).
-
Somit
kann durch die Zugabe von Rutin, einer Verbindung, die dafür bekannt
ist, dass sie sowohl photodynamische Reaktionen vom Typ I als auch
Typ II quencht, während
der Behandlung von Plasma mit Psoralenen und UVA eine deutliche
Erhöhung
der Gewinnung des Gerinnungsfaktors VIII bei vorhandenem Sauerstoff
unter Bedingungen erreicht werden, unter welchen ein nicht entwickeltes
Virus inaktiviert werden kann.
-
Der
nächste
Satz Beispiele, die anschließend
erläutert
werden, nimmt Bezug auf die "Lösungsmittel-Tensid-" und/oder "SD"-Behandlung. In jedem Fall war die Vorschrift
für diese
Behandlung wie folgt: AHF-Konzentrate wurden mit 0,3 % Tri(n-butyl)phosphat (TNBP)
und 1 % Tween 80 6 Stunden lang bei 24°C behandelt, wonach die zugegebenen
Reagenzien, wo angegeben, durch Ionenaustauschchromatographie entfernt
wurden. Das Plasma wurde mit 1 % TNBP und 1 % Triton X-100 4 Stunden
lang bei 30°C
behandelt, wonach die zugegebenen Reagenzien durch hydrophobe Chromatographie
an einem C18-enthaltenden Harz entfernt
wurden.
-
Beispiel 11: UV-Behandlung
von AHF-Konzentrat ohne den Zusatz von Quenchern
-
Der
Phage M13, ein nicht entwickeltes Virus, wurde einem AHF-Konzentrat zugegeben.
Das Gemisch wurde in einer Quarzfließzelle durch einen veränderlichen
Durchfluss einer variierenden UV-Strahlungsdosis unterworfen. Die
UV-Lichtquelle war eine BLEIT155-Birne (Spectronic Co., Westbury,
NY). Vor und nach der Bestrahlung wurde die Phagen-M13-Infektiosität durch
einen Plaque-Versuch auf JM101-Wirtszellen gemessen; die AHF-Aktivität wurde
in einem Blutgerinnungsversuch gemessen. Die in 7 dargestellten
Ergebnisse zeigen, dass unter Bedingungen, unter welchen eine 5log10-Inaktivierung des Phagen M13 erreicht
wurde, die Faktor-VIII-Gewinnung geringer als 50 % war.
-
Beispiel 12: UV-Behandlung
von Plasma in Gegenwart von Quercetin und Ascorbat
-
Der
nicht entwickelte Phage M13 wurde zu dem Plasma zugegeben. Die Behandlung
des Gemischs in Gegenwart von 0,75 mM Ascorbat und 0,20 mM Quercetin
(Endkonzentration) mit 0,073 J/cm
2 bis 0,134 J/cm
2 UV führte
zur Inaktivierung von 6,2 bis 6,5log
10 (ID
50) M13, während die Gewinnung von FVIII
und FIX 82 bis 97 bzw. 81 bis 94 %, wie in Tabelle V gezeigt, betrug. Tabelle
V
-
Es
ist festzustellen, dass die Faktor-VIII- und Faktor-IX-Gewinnung in Gegenwart
von Quenchern deutlich höher
ist, während
die Zugabe eines Quenchers auf die Virusabtötung keine signifikante Wirkung
hat.
-
Beispiel 13: UV-Behandlung
von AHF-Konzentrat in Gegenwart von Quercetin und Ascorbat
-
AHF
wurde vor der Lösungsmittel-Tensid-Inaktivierungsstufe
im Herstellungsverfahren mit UV bei 0,086 J/cm2 nach
Zugabe von EMC oder VSV behandelt. Die anderen Bedingungen waren
dieselben wie in Beispiel 12 beschrieben. Tabelle VI ist zu entnehmen,
dass ≥ 7,0log10 EMC und VSV inaktiviert wurden. Die entsprechende
FVIII-Gewinnung betrug 80,0 %, wenn bei der Bestrahlung Quencher
vorhanden waren. Dies ist zu vergleichen mit 33 % ohne Quencher.
-
-
Beispiel 14: Kombinierte
Behandlung von Plasma mit UV und SD
-
Das
Virus wurde zu dem mit Lösungsmittel-Tensid
behandelten Plasma gegeben und mit UV mit 0,083 J/cm2 behandelt.
-
Tabelle
VII ist zu entnehmen, dass die Abtötung von EMC ≥ 7,7, VSV ≥ 6,5 und AAV ≥ 3,0 betrug,
während
die Gerinnungsfaktorgewinnung im Allgemeinen 79 bis 105 % und die
Fibrinogenausbeute 107 bis 113 % betrug, wenn Quencher vorhanden
waren. Diese Werte sind 30 bis 50 % besser als ohne Quencher. Auch
hier wieder war unter diesen Bedingungen die Virusabtötung nicht
beeinflusst. Tabelle
VII
-
Beispiel 15: Kombinierte
Behandlung von AHF-Konzentrat mit UV und SD
-
Ein
mit Lösungsmittel/Tensid
behandeltes Faktor-VIII-Konzentrat,
das in 10,0 ml Wasser pro Reagenzglas rehydratisiert worden war,
wurde mit dem Poliovirus Typ II, das ein nicht lipidumhülltes kleines
Markervirus ist, beimpft. Eine Behandlung mit UV mit 0,083 J/cm
2 führte
zu ≥ 5,0log
10-Inaktivierung.
FVIII-Ausbeute betrug 81 bis 94 %. Die entsprechenden Werte ohne
einen Quencher waren 30 bis 40 % niedriger. In einem weiteren Beispiel,
in welchem AHF-Konzentrat,
das mit HAV (Hepatitis-A-Virus) beimpft worden war, behandelt wurde, betrug
die HAV-Abtötung ≥ 4log, während die
FVIII-Gewinnung ähnlich
wie zuvor war. Die Ergebnisse sind in Tabelle VIII zusammengefasst. Tabelle
VIII
-
Beispiel 16: Behandlung
von Plasma mit UVC in Gegenwart unterschiedlicher Quencher
-
Plasma
wurde mit UV mit 0,064 bis 0,09 J/cm
2 in
Gegenwart verschiedener Quencher behandelt. In Tabelle IX ist die
Gewinnung von verschiedenen Faktoren und Fibrinogen unter den Behandlungsbedingungen gezeigt.
Basierend auf dem Vorhergehenden ist die Erhaltung von Gerinnungsfaktoren
und Fibrinogen-Aktivität
am besten, wenn die UV-Behandlung in Gegenwart der Flavonoide, gegebenenfalls
mit zugegebenem Ascorbat oder Histidin, stattfindet. Dabei ist es
wichtig festzustellen, dass durch das Vorhandensein dieser Quencher
die Abtötung
der getesteten Markerviren nicht verschlechtert wurde. Tabelle
IX
-
Beispiel 17: FVIII-Gewinnung
in UV-behandeltem Plasma mit verschiedenen Quencherkonzentrationen
(Ascorbat und Quercetin)
-
Lösungsmittel/Tensid-behandeltes
Plasma wurde mit UV mit 0,0865 J/cm2 in
Gegenwart verschiedener Quercetinkonzentrationen (0 bis 1,75 mM)
behandelt, während
die End-Ascorbatkonzentration im Plasma auf 0,50 mM konstant gehalten
wurde. Umgekehrt wurde die End-Quercetinkonzentration auf 0,20 mM
konstant gehalten, während
verschiedene Ascorbatkonzentrationen (0 bis 1,50 mM) zugegeben wurden.
Das Ziel bestand darin, die besten – optimalen – Gehalte
dieser Verbindungen zu bestimmen. Die in den 8a und 8b dargestellten
Ergebnisse zeigen, dass alle diese Stabilisatoren selbstbegrenzend
waren. Quercetin hatte einen Peak bei 0,20 mM. Ascorbat hatte ein
breiteres Maximum bei 0,75 bis 1,25 mM.
-
Beispiel 18: Kinetik der
Virus-(M13-)Abtötung
in Plasma und Plasmaderivat (Lösungsmittel/Tensid-behandelter AHF)
bei verschiedenen UV-Dosen (254 nM)
-
Frisch
eingefrorenes Plasma und Lösungsmittel/Tensidbehandelter
AHF wurden unabhängig
voneinander mit dem Phagen M13 beimpft und danach mit verschiedenen
UV-Dosen (0 bis 0,6 J/cm2) in Gegenwart von
Quenchern (0,75 mM Ascorbat und 0,2 mM Quercetin) behandelt. Der
Durchfluss variierte mit jeder UV-Dosis. Die Ergebnisse, die in
den 9a (behandeltes AHF-Konzentrat) und 9b (behandeltes
FFP) veranschaulicht sind, zeigen, dass bei der Behandlung mit 0,04
bis 0,13 J/cm2, in welcher eine mindestens 5log10-Inaktivierung des Phagen M13 erhalten
wurde, die Faktor-VIII-Gewinnung besser als 80 % war.
-
Beispiel 19: Behandlung
eines roten Blutzellkonzentrats mit Röntgenstrahlung und einem bromierten
Sensibilisator
-
Ein
rotes Blutzellkonzentrat wurde in Gegenwart eines bromierten Hämatoporphyrinderivats
mit Röntgenstrahlung
behandelt. Durch das Vorhandensein von 1 mM Rutin wurde die rote
Zellhämolyse
von 8 % auf weniger als 2 % gesenkt. Die wie bei M13 gemessene Virusabtötung überstieg
in jedem Fall 5log10.
-
Beispiel 20: Behandlung
eines Plasmas mit Gammastrahlung
-
Frisch
eingefrorenes Plasma wurde mit 40 kGy Gammastrahlung behandelt.
Die Gewinnung des Gerinnungsfaktors IX betrug 77 % ohne Rutin und
90 % in Gegenwart von 2 mM Rutin. Die VSV-Abtötung überstieg
in jedem Fall 5log10.
-
Beispiel 21: Quencher-verstärkte Photoinaktivierung
von Viren
-
Das
Folgende sind zusätzliche
Beispiele, welche die Schlussfolgerung unterstützen, dass die Spezifität der Virusabtötung in
Zellkomponenten und Proteinlösungen
durch photoaktive Vorgänge
entweder durch ein Typ-I-Typ-II-Quencher-Gemisch oder einen bifunktionellen Quencher
verbessert werden kann.
(AlPcS
4, Aluminiumphthalocyanintetrasulfonat; AMT,
Aminomethyltrimethylpsoralen; MB, Methylenblau, Quer., Quercetin;
Asc., Ascorbat)
-
Unter
Voraussetzung des bisher Bekannten, wird die Virusabtötung wie
folgt abgeleitet: Vorhergesagte
Virusabtötung
bei kombinierter S/D-UV-Behandlung
-
Die
für die
UV-Behandlung angegebenen Werte wurden in Gegenwart von 0,75 mM
Ascorbat und 0,20 mM Quercetin und einer Energiefluenz von 0,086
J/cm2 erhalten. Die Gerinnungsfaktorgewinnung
betrug 80 bis 90 %.
-
Beispiel 22: Lymphocyteninaktivierung
und Erhaltung von RBC- und
Plättchenintegrität
-
1. Bestrahlung
mit γ-Strahlen
-
- a) γ-Bestrahlung
von RBCCs: RBCCS wurden durch γ-Bestrahlung
mit einer Dosis von 15, 25 oder 50 Gy (1 Gy = 1 Gray = 100 Rads)
unter Verwendung einer Cobalt-60-Quelle, gegebenenfalls in Anwesenheit
von 0,5, 1 oder 2 mM Rutin, behandelt. Die Lymphocyteninaktivierung
wurde durch Messung der 3H-Thymidin-Aufnahme
nach Mitogen-(2 % PHA Endkonzentration)Stimulierung bestimmt. Extrazelluläres (Plasma-)Kalium
wurde nach sieben Tagen Aufbewahrung bei 4°C gemessen und mit nicht bestrahlten
Kontrollen verglichen.
Bestrahlte Lymphocyten behielten nur
1,5 % ihrer 3H-Thymidinaufnahme nach einer Bestrahlung
mit 15 Gy und keine nach 50 Gy, wobei dies unabhängig von dem Vorhandensein
oder der Konzentration eines Quenchers (Rutin) war. Das extrazelluläre Kalium
stieg mit der sich erhöhenden
Strahlungsdosis und sank auf die Kontrollgehalte durch das Vorhandensein
von 2 mM Rutin. Bei 50 Gy γ-Strahlung
waren die Lymphocyten vollständig
inaktiviert, und Plasma-K+ betrug 80 mM
ohne Quencher und 40 mM, wenn 2 mM Rutin während der Behandlung vorhanden
waren. Somit können
Quencher verwendet werden, um die Spezifität einer γ-Bestrahlung von RBCCs für eine Lymphocyteninaktivierung
zu erhöhen.
- b. RBC-Proben wurden zunächst
mit AlPcS4 und Licht und anschließend durch γ-Strahlung
in Gegenwart von Flavonoiden behandelt: Nach Behandlung eines RBCC
(verdünnt
mit demselben Volumen PBS) mit 6,5 μM AlPcS4 mit
44 J/cm2 sichtbarem Licht in Gegenwart von
4 mM GSH wurden die Proben mit 25 Gy γ-Strahlung in Anwesenheit oder
Abwesenheit von 1 mM oder 2 mM Rutin bestrahlt. Plasmakalium wurde nach
zwei und nach sieben Tagen Aufbewahrung nach der Behandlung gemessen
und mit unbehandelten Kontrollen und mit nur mit AlPcS4 behandelten
RBCs verglichen. (Zusätzlich
wurde, um die Wirkung der Rutinzugabe auf den K+-Austritt
bei Aufbewahrung nach AlPcS4-Behandlung
zu untersuchen, eine mit AlPcS4 behandelte
Probe, die nicht mit γ-Strahlung
behandelt worden war, in Gegenwart von 2 mM Rutin aufbewahrt.) Die
Lymphocyteninaktivierung und der K+-Austritt
wurden wie zuvor in a. gemessen.
Durch die zur AlPcS4-Behandlung zusätzliche γ-Bestrahlung wurde die RBC-Schädigung erhöht (Plasma-K+ nach zwei Tagen betrug 75 mM mit und 60
mM ohne γ-Bestrahlung),
sofern das Flavonoid Rutin während
der γ-Bestrahlung
und Aufbewahrung (25 mM bei zwei Tagen, 40 mM bei sieben Tagen)
nicht vorhanden war. Zusätzlich
zeigten, wenn die Aufbewahrung nach der Behandlung in Gegenwart
von 2 mM Rutin erfolgte, RBCs einen geringeren Kaliumaustritt nach
AlPcS4-Behandlung mit oder ohne zusätzliche γ-Bestrahlung.
- c. PCs: PCs wurden mit γ-Strahlung
mit einer Dosis von 15, 25 oder 50 Gy unter Verwendung einer Cobalt-60-Quelle
in Anwesenheit oder Abwesenheit von 1 bzw. 2 mM Rutin behandelt.
Die Lymphocyteninaktivierung wurde durch die 3H-Thymidinaufnahme
nach Mitogenstimulation wie weiter oben in 1a. bestimmt. Die Plättchenintegrität wurde
durch die Aggregationsreaktion (Anfangsanteil, verglichen mit der unbehandelten
Kontrolle) auf 40 μM
Arachidonsäure
und 10 μg/ml
ADP am ersten und dritten Tag nach der Aufbewahrung bestimmt.
Wie
bei RBCCs behielten die bestrahlten Lymphocyten in PCs nur 1,5 %
ihrer 3H-Thymidinaufnahme nach einer Bestrahlung
mit 15 Gy und keine nach 50 Gy, wobei dies unabhängig vom Vorhandensein einer
Rutinkonzentration war. Die Plättchenaggregation,
die mit steigender Strahlungsdosis abnahm (90 % bei 15, 80 % bei
25 und 70 % der Kontrolle bei 50 Gy nach 1 Tag) wurde durch das
Vorhandensein von 2 mM Rutin nahe an die Kontrollanteile (95 %)
zurückgebracht.
Bei 50 Gy γ-Strahlung
waren die Lymphocyten vollständig
inaktiviert und betrug der Aggregationsanteil nach drei Tagen Aufbewahrung
50 % der Kontrolle ohne Quencher und 80 % der Kontrolle, wenn während der
Behandlung 2 mM Rutin vorhanden waren. Somit können Quencher zur Erhöhung der
Spezifität
der γ-Bestrahlung
von PCs für
eine Lymphocyteninaktivierung verwendet werden.
-
2. UVB-Bestrahlung von
PCs:
-
PCs
von Hunden wurden mit 36 mJ/cm2 UVB (eine
Dosis, von welcher bekannt ist, dass sie eine HLA-Alloimmunisierung
verhindert; Slichter et al., Blood, 69, 414–418 (1987)) in Anwesenheit
oder Abwesenheit von 2 mM Rutin bestrahlt. Die behandelten Blutplättchen wurden
radiomarkiert (51Chrom) und infusioniert. Das Überleben
von UV-exponierten Spenderplättchen
war auf 2,5 Tage verringert, wenn die Behandlung ohne Rutin durchgeführt wurde,
das Überleben
war jedoch dasselbe wie in unbehandelten autologen Hundeblutplättchen (5
Tage), wenn die Bestrahlung in Gegenwart von Rutin durchgeführt wurde.