JP2003507149A - 循環流体を生物学的に処理するための神経膠星状細胞装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、生物学的流体から毒素を除去するために使用される、神経膠星状細胞（１１８）を有している容器（１００）に関する。容器（１００）は、生物学的流体を受け入れるための第１ポート（１２０）と、生物学的流体が容器（１００）から流出するために経由する第２ポート（１２２）とを有する。また、本発明は、生物学的流体と神経膠星状細胞とを接触させることによって、生物学的流体を処理するための方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 肝機能不全は、患者の血液中にアンモニアのような毒素の蓄積にもたらす。こ
のような血液毒素を除去するための装置（肝機能補助システムとも呼ばれる）は
、従来から開発されており、受動型あるいは生理活性型にグループ化される。受
動型装置は、一般に、血液透析、血液吸着あるいは血漿交換法によって、毒素を
除去する。一方、生理活性型装置は、血液毒素を除去あるいは変換するための生
きている細胞を有する。肝細胞を有する生理活性型肝機能補助システムの一例が
、米国特許第５，６４３，７９４号に記載されている。

【０００２】 発明の要旨 本発明は、神経膠星状細胞（astrocyte）が生物学的流体から毒素（toxin）を
除去できることを発見したことに基づいている。したがって、本発明は、神経膠
星状細胞を使用して流体を処理することによって、生物学的流体から毒素を除去
するためのシステムを特徴とする。本システムは、生物学的流体を受け入れるた
めの第１ポートと、生物学的流体が流出するために経由する第２ポートとを有す
る第１容器と、第１容器に配置（residing）されている神経膠星状細胞とを有す
る。本システムは、流体の一部を第１および第２ポートを経由して、連続的に容
器内を通過させることによって、容器によって保持されている容量に比べて非常
に大量の流体を、神経膠星状細胞に接触させる手段を提供する。したがって、上
記容器を有する持続流システムは、処理される流体の容積に比べて、小さくする
ことができる。

【０００３】 上記のシステムは、以下の特徴を１以上有している。例えば、本システムは、
生物学的流体を循環させるための、第１ポートと第２ポートとに連結される導管
を、さらに有することも可能である。導管は、システムにとって付加的なエレメ
ントを、システムに連結することを可能にする。これらのエレメントは、（１）
導管の内部に連結され、導管を経由して生物学的流体を循環させるために適応さ
れたポンプと、（２）導管の内部に連結され、生物学的流体を一定の温度範囲に
維持するために適応されたヒータと、（３）導管の内部に連結され、酸素を生物
学的流体に供給するために適応された人工肺（oxygenator）と、（４）生物学的
流体を外部システム（例えば、血漿分離器（plasma separation machine））か
ら受け入れるように構成されたインレット、および、生物学的流体の一部を外部
システムに戻すように構成されたアウトレットと、（５）作動されると、導管と
外部システムとの間で生物学的流体が流れることを防ぐためのバイパス構造とを
含んでいる。このように、毒素を除去するための本システムは、例えば、生物学
的流体からデブリおよび固形物を毒素除去システムに導入される前に分離するた
めの外部システムに、連結することができる。バイパス構造は、容器に破局故障
が存在する場合において、システムから生物学的流体を分岐させるために有効で
ある。このような故障は、バイパス構造が存在しない場合、神経膠星状細胞と流
体とを混合させ、流体を汚染させる虞がある。

【０００４】 実施の形態の一例において、本システムは、導管の内部に連結され、生物学的
流体を受け入れるための第３ポートと、生物学的流体が流出するために経由する
第４ポートとを有する第２容器と、第２容器に配置されている非神経膠星状細胞
（例えば、肝細胞）とを有する。あるいは、非神経膠星状細胞は、神経膠星状細
胞と共に、第１容器に配置されることも可能である。非神経膠星状細胞は、生物
学的流体から毒素を除く際に、神経膠星状細胞を補助できる。第１あるいは第２
容器は、米国特許第５，６４３，７９４号に記載されている中空ファイババイオ
リアクタとすることができる。この場合、生物学的流体は、中空ファイバのルー
メン空間を通過し、また、細胞は、ルーメン空間の外側に配置される。中空ファ
イバは、直径が約２μｍ未満（例えば、約０．１μｍ〜１μｍ）の細孔を有する
半透膜によって形成することできる。一般的に、適切な膜は、アルブミンのよう
なタンパクおよび他の分子を含んでいる溶質を輸送し、細胞に到達させ、細胞が
、複合型毒素（アルブミン結合毒素）を除去することを可能にする。

【０００５】 中空ファイバの上記形態は、容器からの細胞の損失および細胞による生物学的
流体の汚染を防ぐ。しかし、中空ファイバのようなバリアは、このような損失ま
たは汚染を防ぐために必要ではない。例えば、細胞は、容器の内面に付着する可
能性があり、それによって、細胞の損失および流体の汚染が防がれる。また、細
胞をカプセル封入することも可能である。

【０００６】 本発明の別の様相は、生物学的流体を受け入れるための第１区画と、第１区画
に隣接する第２区画と、第１区画を第２区画から分離するための、第１多孔性バ
リアとを有する容器を、特徴とする。第１多孔性バリアは、第２区画に配置され
ている神経膠星状細胞に対する不浸透性を有する。

【０００７】 容器は、第１区画あるいは第２区画に隣接している第３区画と、第３区画を、
第１区画あるいは第２区画から分離するための第２多孔性バリアとを有すること
が可能である。なお、第２多孔性バリアは、非神経膠星状細胞に対して不浸透性
であり、また、非神経膠星状細胞（例えば、肝細胞）は、第３区画に配置されて
いる。あるいは、非神経膠星状細胞は、第２区画に配置することも可能である。
この場合、第１多孔性バリアは、神経膠星状細胞および非神経膠星状細胞に対し
て不浸透性である。非神経膠星状細胞（例えば、肝細胞）は、生物学的流体から
の類似あるいは異なる毒素の除去を容易にする、あるいは、神経膠星状細胞の生
存力（viability）または機能を促進することができる。この容器の用途に適し
ている多孔性バリアは、神経膠星状細胞あるいは他の細胞がバリアを通過するこ
とを遮断できる十分小さな細孔を有するメタルメッシュを含んでいる。多孔性バ
リアの別の一例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、テフロ
ン（登録商標）、セルロース誘導体（例えば、酢酸セルロース）、ポリスルホン 、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコールまたはポリアクリロニトリルか ら構成される膜を含んでいる。

【０００８】 また、本発明は、生物学的流体に神経膠星状細胞を接触させ、神経膠星状細胞
から生物学的流体を分離し、生物学的流体を動物に（例えば、静脈内に）投与す
ることによって、動物に投与するのに適した、生物学的流体を処理するための方
法を含んでいる。本方法の選択可能な特徴は、生物学的流体に非神経膠星状細胞
（例えば、肝細胞）を接触させ、非神経膠星状細胞から生物学的流体を分離させ
ることを含んでいる。この方法は、例えば、患者の血管から上記システムに直接
流入し、患者に戻される血液を、処理するために使用することが可能であり、そ
れによって、全血あるいは成分（例えば、血漿）を処理（例えば、毒素を除去）
する。

【０００９】 上記システム、容器、および方法において処理可能な生物学的流体は、動物、
特に人間から得られた、あるいは、送入するのに適した流体でもある。このよう
な流体は、全血、血漿、漿液、リンパ液、脳脊髄液、および、人工的あるいは合
成的血液製剤を含んでいる。本発明を実施するために使用される神経膠星状細胞
は、哺乳類の神経膠星状細胞、例えば、ウシ、豚、マウス、ラット、霊長類、お
よび人類の神経膠星状細胞を含んでいる。

【００１０】 肝機能不全（特に、急性肝機能不全）における最も大きな副作用のうちの１は
、数日のうちに昏睡または死を導く可能性を有する脳腫脹である。残念なことに
、この腫脹を引き起こす化合物は、広く知られていない。本発明の主な特徴は、
神経膠星状細胞の使用であり、血漿のような生物学的流体から毒素（例えば、ア
ンモニア）を除去するための装置および方法における、細胞タイプの有用性は、
以前においては認識されていない。したがって、神経膠星状細胞は、肝機能不全
に罹っている患者の血漿から毒素を除去し、それによって、脳腫脹を軽減するた
めに、特に有益である。

【００１１】 本発明の他の特徴および効果は、以下の図面および詳細な説明から、さらには
請求項から明らかとなるだろう。

【００１２】 図面の簡単な説明 図１は、本発明の生物学的流体を処理するためのシステムの略図である。

【００１３】 図２Ａは、図１に示されるシステムの断面平面図である。

【００１４】 図２Ｂは、図２Ａに示されるシステムの一部を拡大した図である。

【００１５】 図２Ｃは、図２Ｂに示されるシステムの一部を拡大した図である。

【００１６】 図３は、図１に示されるような生物学的流体を処理するためのシステムを利用
する肝機能補助システムの略図である。

【００１７】 図４Ａは、本発明の容器の概略平面図である。

【００１８】 図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線に沿って切断された容器の概略断面側面図で
ある。

【００１９】 発明の詳細な説明 本発明は、生物学的流体から毒素を除去するための神経膠星状細胞を有するシ
ステムおよび容器に関する。本発明はまた、生物学的流体を神経膠星状細胞と接
触させることによって生物学的流体を処理する方法を含んでいる。このようなシ
ステム、容器および方法は、肝性脳症、つまり急性肝機能不全に関連して頻発す
る致命的な状態を、治療あるいは防止するために使用することが可能である。

【００２０】 さらに労することなく、当業者が上記の開示および下記の説明に基づいて本発
明をその最大限度まで利用することができると考えられる。以下の説明は、当業
者が本発明をいかに実施し得るかを単に示すものとして解釈されるべきであり、
いかなる形であれ、開示の残部が制限されるものではない。ここでの開示で引用
されるいかなる刊行物または特許出願も、参照されてここに組み入れられている
ものとする。

【００２１】 神経膠星状細胞を有する中空ファイバ容器 生物学的流体から毒素を除去するのに適した中空ファイバ容器１００が、図１
に示されている。中空ファイバ容器１００は、半透膜で作られている多数の中空
ファイバ１０４が内部に配置されるハウジング１０２を含んでいる。容器１００
の各端部に近接する領域において、中空ファイバ１０４間の空間には、例えば、
エポキシまたはポリカーボネートからなる液体不浸透性の注封材料１０６が充填
されている。注封材料（potting material）１０６は、中空ファイバ１０４を適
切に保持しており、容器１００の全断面を占めている。注封材料１０６は、中空
ファイバ１０４の端部に関して、容器１００内に平均的に配置されており、中空
ファイバ１０４の端部が、注封材料１０６と容器１００の端部との間に配置され
る。こうして、エンクロージャ１０８（図２Ｃも参照）が、ハウジング１０２の
内面、中空ファイバ１０４の外面、および容器１００の各端部に近接する注封材
料１０６によって、形成される。エンクロージャを構成している容器１００のこ
の領域は、外殻空間、あるいは、代替的に、細管外空間として言及される。

【００２２】 ハウジング１０２は、例えば、ポリスチレンまたはポリアクリロニトリルなど
のプラスチックである、任意の適切な生物学的互換性を有する材料から構成する
ことがでる。また、ハウジング１０２は、プラスチックのエンドキャップ１１０
を含んでいる。ハウジング１０２は、神経膠星状細胞１１８および洗浄液バッフ
ァ（図示せず）を、エンクロージャ１０８（図２Ｃ）に導入するための、２つの
横方向に配置されたポート１１４および１１６を有する。容器１００の使用の準
備ができると、神経膠星状細胞１１８はエンクロージャ１０８（図２Ｃ）に配置
される。また、ハウジング１０２の各端部に、縦方向インレット１２０および縦
方向アウトレット１２２を示している。縦方向インレット１２０およびアウトレ
ット１２２は、中空ファイバ１０４のルーメン空間１１２に導かれる。したがっ
て、生物学的流体は、インレット１２０を経由して容器１００へ流入し、アウト
レット１２２を経由して容器１００から流出することとなり、エンクロージャ１
０８に配置されている神経膠星状細胞１１８の働きにより、小分子毒素を浄化す
ることが可能である。

【００２３】 容器１００を組み立てるために、中空ファイバ１０４は、容器１００の長さに
適合する長さに切断され、比較的高密度あるいは束にされたパッキングの状態で
、ハウジング１０２内に配置される。注封材料１０６は、横方向ポート１１４，
１１６の中に導入され、例えば、容器１００を遠心分離することによって、ハウ
ジング１０２の端部に近接する領域に導かれる。

【００２４】 容器１００内の中空ファイバ１０４が、エンクロージャ１０８およびルーメン
空間１１２を生成するように配置される方法は、図２Ａ−２Ｃに示されている。
容器１００の中空ファイバ１０４は、ハウジング１０２の側壁と概ね平行な方向
に、容器１００内で長手方向に伸延している。中空ファイバ１０４は、およそ、
２７０μｍの内径×３１０μｍの外径×４５０ｍｍの長さを有している。総数約
４３００個の中空ファイバを、容器１００内に配置することが可能である。中空
ファイバ１０４は、ルーメン空間１１２内の生物学的流体から神経膠星状細胞を
完全に締め出す細孔寸法（例えば直径約０．１５μｍ）を有する膜で作られてい
るが、中空ファイバ１０４（図２Ｃ）のルーメン空間１１２の中への個々の分子
の通過を可能とする。

【００２５】 図２Ａは、ハウジング１０２および約４３００個の中空ファイバ１０４を示し
ている容器１００の断面スライス図である。また、図２Ａには、神経膠星状細胞
がエンクロージャ１０８に導入されるポート１１４が示されている。図２Ｂおよ
び図２Ｃは、個々の中空ファイバ１０４を含んでいる周辺領域を順次拡大した図
である。図２Ｃは、エンクロージャ１０８と中空ファイバ１０４のルーメン空間
１１２とを示す。容器１００のさらなる詳細は、米国特許出願第０９／０５９２
７５号において理解できる。

【００２６】 神経膠星状細胞を含む肝機能補助システム 図１および２Ａ−２Ｃと関連して上述したように、容器１００は、血漿から有
害物質を除去するための肝機能補助システムの一部として使用することが可能で
ある。例えば、図３を参照し、容器１００は、血漿を循環させるためのディスポ
ーザブルなプラスチックチューブ（例えばＰＶＣ）で作られている導管６を有す
る肝機能補助システム５内に、連結することが可能である。一定の応用において
は、導管６は、血漿分離器７などの外部システムに、肝機能補助システム５を連
結するために使用されるチューブ（１１，１３，７０，７４）の部分を含んでい
てもよい。導管６内に、連続した配列で連結されているのは、蠕動ポンプ１４、
オプションの木炭（charcoal）フィルタ１６，１８、人工肺／熱交換ユニット２
０、容器１００、および貯蔵バッグ２８であり、その各々について以下にさらに
詳細に説明する。本実施の形態において、肝機能補助システム５は、使用時にお
いて、導管６内に配置される約１２０ｍｌを含む、約６５０ｍｌの流体をサポー
トする。肝細胞を含んでいるオプションの第２容器１００´もまた、血漿からの
毒素の除去を容易にするために、容器１００に連続して連結することができる。
肝細胞によって除去される毒素は、神経膠星状細胞によって除去される毒素と、
同一あるいは異なる可能性がある。

【００２７】 血漿を肝機能補助システム５に導入する前に、生理食塩水（または他の適切な
流体）が、システムのコンポーネントおよび導管６を完全に充填するために使わ
れる。また、貯蔵バッグ２８は、導入される流体のためのバッファを提供するた
めに十分に充填されており、肝機能補助システムが完全に充填されてプライム（
prime）されていることを示す。このプロセスは、以下に説明する方法を使用し
て、システムを洗浄してプライムするための清浄プロセスの一部である。

【００２８】 一般に、血漿は、チューブ１１経由でインレットポート１０において、肝機能
補助システム５に提供され、また、システムを通過して、ポンプ１４によって、
矢印で示される方向に、導入される。フィルタ１６，１８は、毒素を有する血漿
を前もってろ過する。一方、人工肺／熱交換ユニット２０は、酸素を付加し、所
定の温度範囲内に、血漿の温度を維持する。その後、血漿は、容器１００によっ
て受け入れられる。貯蔵バッグ２８は、システムを経由して再循環して戻される
前に、処理された血漿を受け入れる。

【００２９】 肝機能補助システム５は、一般に、多くのタイプの細胞を容器１００または１
００´に提供する細胞接種（inoculation）装置２００（後述）とともに使用さ
れる。接種された細胞は、血漿から有害物質を除去または改変することができる
。あるいは、細胞は、装置内の他の細胞の解毒作用または生存力を、促進する可
能性がある。

【００３０】 図３において、肝機能補助システム５は、処理のために血漿を肝機能補助シス
テム５に供給する外部の血漿分離器７に連結される、オンラインシステムの一部
として示されている。血漿分離器７からの血漿は、チューブ１１から導管６に提
供され、チューブ１３を経て、肝機能補助システム５から戻る。

【００３１】 血漿分離器７は、肝機能不全をわずらっている患者の全血から、処理されるべ
き血漿を分離する。他のオンライン応用において、外部システムは患者であって
もよく、患者の全血が循環させられて、肝機能補助システム５において生物学的
処理が行われる。肝機能補助システム５は、処理されるべき血漿ソースが、例え
ば、バッグで提供され、肝機能補助システム５のインレットポート１０に連結さ
れることによって、オフライン操作において使用できることに留意することもま
た重要である。この場合、未処置の血漿は、肝機能補助システム５を経由して循
環させることで解毒されて、それからシステムのアウトレットポートにおいて分
配される。

【００３２】 導管６内に、ポンプ１４が配置される。ポンプ１４は、チューブ１１からの血
漿を、矢印で示される方向に導管６を経由して流すための、充分な駆動力を提供
する。血漿は、５０ｍｌ／分から１０００のｍｌ／分の間（例えば４００ｍｌ／
分）で、ユーザーが選択可能な流速で流れる。システムは、血漿が容器１００に
提供される前に、血漿を前もってろ過するための一対の木炭フィルタ１６，１８
を有している。フィルタ１６，１８の一方のみが、常時使用され、他方は、フィ
ルタの一方が交換される必要があるときに、システム５の連続した使用を可能と
するために、利用される。クランプ（図示せず）は、フィルタ１６，１８の一方
を通過する流れを、許容および／または制限するために使われる。木炭フィルタ
１６，１８のいずれか一方は、チューブ１７あるいは１９の長さによって置き換
えて、システム５の使用時に、木炭フィルタ１６あるいは１８の周囲にバイパス
経路を提供することも可能である。

【００３３】 フィルタ１６，１８を経由して流れる血漿は、血漿に酸素を供給する人工肺２
２とヒータ２４とを有する人工肺／熱交換ユニット２０へ進む。人工肺２２は、
インレット２２ａで、外部のガス源（図示せず）から加圧無菌ガス（例えば、３
０％のＯ₂、５％のＣＯ₂、６５％のＮ₂）を受け入れる。血漿は、人工肺２２内
に配置される半浸透性の中空ファイバを通過し、容器１００内で神経膠星状細胞
１１８（および、もし存在するならば他の細胞）によって必要とされる酸素を、
収集する。容器１００に対して流入および流出する血漿の酸素含有量の相違を測
定するために、オプションの酸素計測システムを使用することも可能であり、人
工肺２２の有効性についての指標を提供することができる。人工肺に提供される
加圧ガスは、インレット２２ａおよびアウトレット２２ｂにそれぞれ配置される
疎水性膜を通過する。

【００３４】 ヒータ２４を経由して流れる血漿は、熱伝導によって所定の温度（例えば３７
℃）に維持され、また、人工肺２２内部の熱交換器を通過する。外部の温水ヒー
タ／再循環器（図示せず）からの加熱水は、ヒータのインレット２４ａで受け入
れられ、アウトレット２４ｂを経て、再加熱のために戻る。クランプ（図示せず
）を備えるバイパスライン２５は、人工肺／熱交換ユニット２０をバイパスして
システムを通過するために提供されており、人工肺／熱交換ユニット２０の洗浄
または置換を可能とする。

【００３５】 人工肺／熱交換ユニット２０からの血漿は、容器１００により受け入れられる
。手動のクランプを有するバイパスライン２６は、例えば、容器１００が置換、
メンテナンスまたは洗浄（後述）を必要とするときに、容器１００をバイパスす
るために提供される。肝機能補助システム５の操作の間、廃棄物バッグ３１、３
３（後述）に取り付けられるチューブ２９は、ピンチバルブ２７によって、血漿
の流れから切り離される。

【００３６】 その後、処理された血漿は、システムを経由して再循環させられる前に、血漿
貯蔵バッグ２８へ運ばれ、また、その一部は、血漿分離器７に戻される。貯蔵バ
ッグ２８は、ＰＶＣプラスチックなどの強度が高くて柔軟な材料で作られている
。貯蔵バッグ２８は、バッグの下端に、インレット３０、および一対のアウトレ
ット３２，３４を含んでいる。アウトレット３２は、さらに処理するために、容
器１００への流体の戻しを提供する。一方、アウトレット３４は、血漿分離器７
に繋がっている。インレット３０およびアウトレット３２，３４間の分割仕切り
３６は、一対の区画３８，４０を定める。区画３８は、インレット通路を提供し
、区画４０は、流体の容量（例えば１００ｍｌ）を保持するためのオーバーフロ
ータンクを提供する。区画３８，４０間の分割仕切り３６は、血漿内に存在する
可能性のある粒状物質を、区画３８にトラップすることを保証する。したがって
、肝機能補助システム５に戻って、導管６あるいはシステムの他のコンポーネン
トの詰まりを引き起こすことを、防止する。（インレット３０の断面積に対する
）区画３８の増加した断面積に起因して、貯蔵バッグ２８に流入する血漿の速度
は減少する。したがって、粒状物質を、区画３８の下部に沈殿させることができ
る。区画４０へ溢れ出る血漿は、肝機能補助システム５または血漿分離器７へ再
循環させられる前に、一時的に保持される。また、貯蔵バッグ２８は、血漿の脈
動（surging）を調節するのに役立つ。

【００３７】 貯蔵バッグ２８は、インレット３０およびアウトレット３２、３４間で、多数
の区画を含むことが可能であり、血漿が１つの区画から次に区画へ溢れ出すとき
に各区画の底部に、粒状物質を沈殿させることができる。

【００３８】 ベント４８は、フィルタ（図示せず）まで伸延するチューブによって、貯蔵バ
ッグ２８の最上位に設けられている。

【００３９】 貯蔵バッグ２８内の血漿の液面は、バッグからの血漿の流れを手動で開放また
は制限することができるシステムのオペレータによって、視覚的に観察すること
が可能であり、例えば、ライン１５を使用して、バッグ内における血漿の適切な
レベルが維持される。また、この液面は、肝機能補助システムのポンプ１４およ
び／または血漿分離器７のポンプを制御する電子装置を利用することで、維持す
ることが可能である。

【００４０】 バイパス１２を有するオプショナルのフィルタ９は、外部システムに戻る血漿
から粒状物質をフィルタリングするために、チューブ７０内に含むことが可能で
ある。フィルタ９は、容器１００における中空ファイバ１０４の破局故障が生じ
た際に、細胞を捕らえて、導管６に放出される細胞の循環を、防止するために機
能する。バイパス１２は、フィルタ９が詰まって置換を必要とする場合、血漿の
流路を提供する。

【００４１】 また、肝機能補助システム５は、閉じられたオフラインシステムの運転におい
て使用することが可能であり、貯蔵バッグ２８は、システム５に導入される血漿
のソースとして機能する。この場合、貯蔵バッグ２８は、一般に、サイズがより
大きく、例えば、２リットルとなる。

【００４２】 図３の右下方の挿入図を参照して、細胞接種装置２００は、接種のために収穫
された細胞が保持されるプラスチック（例えば、ＰＶＣ）によって形成される可
撓性の接種（seeding）バッグ２０２を含んでいる。細胞が、神経膠星状細胞（
グリア神経膠細胞ないしグリア細胞とも呼ばれる）の補充である場合、公知技術
の方法を使用して収穫することが可能である。例えば、ブーハー（Booher）等に
よる「Neurobiology 2: 97-105, 1972」を参照。細胞接種装置２００は、細胞懸
濁液を接種バッグ２０２内に計量分配するために経由するインレット２１２と、
例えば、肝機能補助システム５のインレットチューブ６０に連結されるアウトレ
ット２０６とを含んでいる。アウトレット２０６は、接種バッグ２０２の底部に
伸延するチューブ２０８に連結されており、細胞懸濁液の除去を最大にする。接
種バッグ２０２は、肝機能補助システム５に対して着脱が容易であり、また、細
胞を輸送するための便利な入れ物でもある。

【００４３】 細胞は、接種バッグ２０２から、細胞接種装置２００に取り付けられる加圧機
構（図示せず）を使用して、容器１００に移動される。実施の形態によっては、
加圧機構は、接種バッグ２０２の周囲を包む加圧カフであってもよい。手動ある
いは自動動作において、バッグ２０２内に正の圧力が付加されることによって、
細胞がチューブ２０８を経由して上昇し、アウトレット２０６から流出する。別
の実施の形態においては、加圧ガスソースを使用して、インレットホース２０４
を経由してバッグ２０２の内側に、正の圧力を付加することで、チューブ２０８
を経由して、細胞を上昇させることができる。さらに別の実施の形態においては
、チューブ２０８のアウトレット２０６にポンプを取り付け、細胞をバッグ２０
２からポンプで吸い出すことによって、バッグ２０２から細胞を抽出することが
可能である。

【００４４】 リンスチューブ２１４は、リンス溶液（例えば、生理食塩水）を導入するため
に、バッグ２０２の頂部に設けられており、バッグの底部内に沈殿する残留細胞
の除去を確実にする。

【００４５】 肝機能補助システム５は、バイパス導管をさらに含んでおり、使用の柔軟性を
可能にし、非常の場合における安全性を保証している。肝機能補助システム５と
血漿分離器７（あるいは他の外部システム）との間の接続は、処理された血漿の
一部を貯蔵バッグ２８のアウトレット３４から血漿分離器７へ戻す流路を提供す
るチューブ７０を含んでいる。ブリッジ部７２は、チューブ７０と、処理される
べき血漿を容器１００に導入するチューブ７４とを接続する。血漿分離器７が肝
機能補助システム５に対してオンラインで使用されるとき、ピンチバルブ７６は
閉じられ、ブリッジ部７２を経由する血漿の流れを防止する。したがって、チュ
ーブ７０に沿って戻る血漿のすべてが、血漿分離器７に流入する。緊急の場合で
あって、システム５および分離器７間の混合流を防止することが必要となるとき
、ピンチバルブ７３，８０は閉じられ、ピンチバルブ７６は開放される。この構
成において、血漿分離器７からの血漿は、ライン１１を通り、開放されたピンチ
バルブ７６を経由して流れ、そしてライン１３を経由して戻るように導かれる。
ライン１５は、分離器７内の血漿保管バッグ４７に対して開口していてもよい。
バッグ４７は、バイパス７２を経由して血漿分離器７に対して出入りする流速の
変動に対して責任を有する適応（compliant）チャンバとして機能させることが
可能である。圧力トランスデューサ８２，８４は、圧力の過度ないし不適切なレ
ベルを検出するために、導管６内に設けられる。これらの状況において、トラン
スデューサ８２，８４からの信号は、ピンチバルブ７６，７８，８０およびポン
プ１４を制御するために使用され、また、危険な状態をオペレータに警告するた
めの視覚または聴覚の警告信号を提供するためにも使用することが可能である。
また、血漿の特性を検査するために、サンプリングポートを、導管６に沿って設
けることもできる。

【００４６】 肝機能補助システム５は、導管６およびそのコンポーネント（すなわち人工肺
、フィルタ、および容器）の洗浄およびプライミング（priming）のために、以
下の特徴を提供する。ピンチバルブ９４，９５と合同するチューブ９２，９３の
操作は、導管６およびそこに配置されるコンポーネントのプライミングおよび洗
浄のために、２つの異なる溶液の導入を可能とする。一方の溶液（例えば、生理
食塩水）は、チューブ９３を経由して導入される他方の溶液（例えば５％のデキ
ストロース）とともに、チューブ９２を経由して導入される。バイパスセグメン
トは、独立してまたは連続的にコンポーネントをフラッシュすることを可能にす
る。コンポーネントは、任意の順番で、洗浄およびプライミングを行なうことが
できる。

【００４７】 プライミング溶液を導入するためのチューブ９２，９３と、一体型廃棄物バッ
グ２３，３１，３３に連通しているチューブ２１，２９とは、クローズドシステ
ムを形成し、肝機能補助システム５の洗浄およびプライミングのための無菌的方
法を提供する。形態によっては、血漿を受け入れる準備ができた場合、チューブ
２９，９２，９３をシールして除去し、肝機能補助システム５をコンパクトにす
ることが可能である。ピンチバルブ２７および９８の使用は、プライミング溶液
を、棄物バッグへの流入あるいは肝機能補助システム５を経由しての再循環の前
における１回のパスの後、廃棄物バッグ３１，３３に向けることを可能とする。
容器１００は、ファイバに沿って洗浄およびプライミングされる。一方、廃棄物
溶液は、廃棄物バッグ３１，３３に向けられる。分離した廃棄物バッグ２３は、
ポート１１４で容器１００に連結される。エンクロージャ１０８がプライミング
されて、中空ファイバ１０４の細孔が洗浄され（図２Ｃ）、廃棄物溶液が廃棄物
バッグ２３に導かれる。容器１００の洗浄が完了すると、容器１００は、完全に
生理食塩水で満たされ、神経膠星状細胞と他のオプションの細胞を受け入れる準
備ができる。

【００４８】 肝機能補助システム５と血漿分離器７との間のチューブ７０，７４は、バルブ
７８，８０を開放することによって、若干の生理食塩水がチューブを経由して流
すことを可能とする期間の間、洗浄される。一般に、肝機能補助システム５は、
血漿処理の開始時に、プライミング溶液で完全にプライミングされることが重要
である。

【００４９】 その後、細胞接種装置２００からの神経膠星状細胞およびもし存在すれば他の
細胞が、インレットライン６０に導入されて、容器１００のエンクロージャ１０
８内の生理食塩水が、廃棄物バッグ３１，３３に移される。そして、廃棄物バッ
グ２３，３１，３３およびライン２１，６０が除去される。この状態において、
肝機能補助システム５は、プライミングされており、血漿を受け入れる準備がで
きていると考えられる。神経膠星状細胞を含んでいる容器１００を使用するため
に適した肝機能補助システム５のさらなる詳細は、米国特許第５，６４３，７９
４号において見出される。

【００５０】 神経膠星状細胞を有する３区画容器 生物学的流体から毒素を除去するための容器の第２の実施例は、図４Ａおよび
図４Ｂに示される。生物学的流体３０６を受け入れるための容器３００は、容器
の内容積３０４を全体として規定する、基部３０１および側壁３０２を含んでい
る。図２Ａに示される容器３００は、生物学的流体を含んでいない。一方、図２
Ｂは、生物学的流体３０６が部分的に充填された容器３００を示している。内容
積３０４は、第１多孔性バリア３１６および第２多孔性バリア３１７によって、
第１区画３０８、第２区画３１０および第３区画３１１に分割される。神経膠星
状細胞３１２，３１４および肝細胞３２０は、第３区画３１１に配置される。な
お、神経膠星状細胞３１２および肝細胞３２０は、生物学的流体３０６に懸濁さ
れ、神経膠星状細胞３１４は、基部３０１に付着される。線維芽細胞３２１は、
第２区画３１０に配置され、神経膠星状細胞３１２，３１４の機能および生存力
を強化する成長因子を、生ずる。多孔性バリア３１６は、細孔３１８を含んでい
る。細孔３１８は、十分小さいため、神経膠星状細胞３１２，３１４、肝細胞３
２０および線維芽細胞３２１が、第２区画３１０あるいは第３区画３１１から多
孔性バリア３１６を経由して第１区画３０８に導入されることを、遮断する。多
孔性バリア３１７は、十分小さい細孔３１９を含んでおり、線維芽細胞３２１が
、第２区画３１０から多孔性バリア３１７を経由して第３区画３１１に導入され
ることを、遮断する。

【００５１】 運転において、生物学的流体３０６は、内容積３０４に注入され、神経膠星状
細胞３１２，３１４、肝細胞３２０および線維芽細胞３２１に接触する。生物学
的流体３０６と神経膠星状細胞３１２，３１４と肝細胞３２０との接触が、十分
となり、生物学的流体３０６から毒素を除去されると、処理された生物学的流体
３０６は、患者（図示せず）に投与するための静脈内適用（intravenous）バッ
ク（図示せず）に、容器３００から注入される。生物学的流体３０６からの毒素
の除去は、毒素の性質および生物学的流体の最終的な用途に応じて、公知技術の
方法によって、モニタすることが可能である。

【００５２】 神経膠星状細胞によるアンモニアの除去 神経膠星状細胞が接種されたバイオリアクタを有する同一の装置が、４つ組立
てられた。各装置は、シリコーンチューブ、ポンプ、１０％のウシ胎仔血清およ
び抗生物質が補われた、約２００ｍｌのダルベッコの修正イーグル培地、および
、神経膠星状細胞が接種された中空ファイバ容器（上記容器１００に類似する）
から構成されていた。神経膠星状細胞は、ブーハー（Booher）等において前に記
述された手順に従って、１６匹の生後１日の子ラット（rat pups）から得られた
。４匹の子ラットからの神経膠星状細胞は、各バイオリアクタの外殻側に、配置
されて、成長可能であった。一方、培地は、バイオリアクタのルーメン側に、１
０ｍｌ／分の流速で、提供された。装置は、３７℃に維持された。

【００５３】 培地のサンプルが、周期的に取り出され、アンモニウムのために分析された。
ベースラインを確立するための３０分の観察の後、５ｍＭのアンモニアが、循環
している培地に添加された。その結果、培地において、約６．７のｍｇの／ｄＬ
アンモニアのピーク濃度となった。次の２０分間、循環している培地において、
アンモニアは減少しており、生物学的流体から毒素を除去する、神経膠星状細胞
の機能が立証された。培養中の生きている細胞は、アンモニアを生産する傾向が
あり、したがって、アンモニアレベルを減少させるよりはむしろ、アンモニアレ
ベルを上げるため、アンモニアの減少は予想外であった。

【００５４】 神経膠星状細胞の生存力を分析評価するために、取り出された培地もまた、乳
酸デヒドロゲナーゼ（ＬＤＨ）活性、細胞死滅の代用マーカのために、分析され
た。ＬＤＨ活性は、無血清培地において、ワーブリュースキー（Worblewski）等
による「Proc Soc Exp Biol Med 90:210-213, 1955」に概して記載されている方
法を使用し、室温で測定された。この方法は、次のように修正された。増殖培地
は、培養皿から収集され、細胞は、０．５％のトリトン（Triton）Ｘ−１００中
で、収穫された。５分間の２０００×ｇの遠心分離後において、細胞および培地
コンポーネントの上澄みは、分光光度法によって、ＬＤＨのために分析評価され
た。ＬＤＨ活性のレベルは、この実験のための観察期間の間において、有意に減
少せず、神経膠星状細胞が生存可能であったことを示している。

【００５５】 他の実施の形態 上記説明の基づいて、当業者は、本発明の重要な特性を容易に把握することが
でき、その趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対する変更および修
正を為すことによって、多様な使用および状況に適応させることができる。例え
ば、肝機能補助システム５は、合成血液のバッチから毒素を除去するため等の他
の医療用途に、使用することが可能である。加えて、本発明の容器１００の区画
（すなわちルーメン空間１１２およびエンクロージャ１０８）と、容器３００の
区画（すなわち第１区画３０８および第２区画３１０）は、少なくとも一区画の
一領域が、他の区画の領域と隣接しておれば、任意のオリエンテーションが設定
できる。したがって、容器は、第２区画が第１区画によって囲まれる配置を含ん
でおり、多孔性バリアは、神経膠星状細胞を保持するバックとなる。このように
、他の実施の形態も、請求項の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の生物学的流体を処理するためのシステムの略図である。

【図２】 図２Ａは、図１に示されるシステムの断面平面図であり、図２Ｂ
は、図２Ａに示されるシステムの一部を拡大した図であり、図２Ｃは、図Ｂに示
されるシステムの一部を拡大した図である。

【図３】 図１に示されるような生物学的流体を処理するためのシステムを
利用する肝機能補助システムの略図である。

【図４】 図４Ａは、本発明の容器の概略平面図であり、図４Ｂは、図４Ａ
の４Ｂ−４Ｂ線に沿って切断された容器の概略断面側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｍ 1/22 ５２７ Ａ６１Ｍ 1/22 ５２７ Ｃ１２Ｍ 1/12 Ｃ１２Ｍ 1/12 //(Ｃ１２Ｍ 1/12 Ｃ１２Ｒ 1:91 Ｃ１２Ｒ 1:91） (72)発明者 マロン，クロディー アメリカ合衆国，マサチューセッツ州 01701，フラミングハム，プロスペクト ストリート 163 (72)発明者 バッターワース，ロジャー カナダ，ケベック州 エッチ９エフ ５シ ー２，ポワン クレール，ベイビュー ロ ード 18 Ｆターム(参考） 4B029 AA09 AA27 BB11 BB20 CC01 CC12 GB03 HA06 4C077 AA07 AA12 BB03 CC03 CC06 EE01 EE02 KK13 MM05 MM07 MM10 NN01 NN03 NN14 PP02 PP04 PP08 PP10 PP12 PP15 PP28 PP29

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物学的流体を処理するためのシステムであって、 生物学的流体を受け入れるための第１ポートと、生物学的流体が流出するため
   に経由する第２ポートとを有する第１容器と、 前記第１容器に配置されている神経膠星状細胞と を有することを特徴とするシステム
2. 【請求項２】 前記第１容器の内部に配置される複数の第１中空ファイバを
   さらに有し、前記第１中空ファイバのそれぞれは、生物学的流体が通過する第１
   ルーメン空間を規定し、 前記神経膠星状細胞は、第１ルーメン空間の外側に配置されている ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記中空ファイバは、膜材料からなり、直径が約２μｍ未満
   の細孔を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】 前記細孔の直径は、約０．１μｍ〜１μｍであることを特徴
   とする請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 前記中空ファイバは、互いに平行かつ前記容器の縦軸に沿っ
   て配置されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
6. 【請求項６】 前記容器の第１ポートと第２ポートとに連結される導管をさ
   らに有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 【請求項７】 前記導管の内部に連結され、生物学的流体を受け入れるため
   の第３ポートと、生物学的流体が流出するために経由する第４ポートとを有する
   第２容器と、 前記第２容器に配置されている非神経膠星状細胞と をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 【請求項８】 前記非神経膠星状細胞は、肝細胞であることを特徴とする請
   求項７に記載のシステム。
9. 【請求項９】 前記第２容器の内部に配置される複数の第２中空ファイバを
   さらに有し、前記第２中空ファイバのそれぞれは、生物学的流体が通過する第２
   ルーメン空間を規定し、 前記非神経膠星状細胞は、第２ルーメン空間の外側に配置されている ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
10. 【請求項１０】 前記生物学的流体は、血漿を含んでいることを特徴とする
    請求項１に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 前記第１容器に配置されている非神経膠星状細胞をさらに
    有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. 【請求項１２】 前記非神経膠星状細胞は、肝細胞であることを特徴とする
    請求項１１に記載のシステム。
13. 【請求項１３】 前記神経膠星状細胞は、ラット神経膠星状細胞であること
    を特徴とする請求項１に記載のシステム。
14. 【請求項１４】 生物学的流体を処理するための容器であって、 生物学的流体を受け入れるための第１区画と、 前記第１区画に隣接する第２区画と、 前記第１区画を前記第２区画から分離するための、神経膠星状細胞に対する不
    浸透性を有する第１多孔性バリアと、 前記第２区画に配置されている神経膠星状細胞と を有することを特徴とする容器。
15. 【請求項１５】 前記第１区画あるいは前記第２区画に隣接している第３区
    画と、 前記第３区画を、前記第１区画あるいは前記第２区画から分離するための、非
    神経膠星状細胞に対して不浸透性である第２多孔性バリアと、 前記第３区画に配置されている非神経膠星状細胞と をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の容器。
16. 【請求項１６】 前記第２区画に配置されている非神経膠星状細胞をさらに
    有し、前記第１多孔性バリアは、非神経膠星状細胞に対して不浸透性であること
    を特徴とする請求項１４に記載の容器。
17. 【請求項１７】 前記生物学的流体は、血漿を含んでいることを特徴とする
    請求項１４に記載の容器。
18. 【請求項１８】 動物に投与するのに適した、生物学的流体を処理するため
    の方法であって、 生物学的流体に神経膠星状細胞を接触させるステップと、 神経膠星状細胞から生物学的流体を分離するステップと、 生物学的流体を動物に投与するステップと を有することを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 生物学的流体に非神経膠星状細胞を接触させるステップと
    、非神経膠星状細胞から生物学的流体を分離するステップとをさらに有すること
    を特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記生物学的流体は、血漿を含んでいることを特徴とする
    請求項１８に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記生物学的流体は、全血であることを特徴とする請求項
    １に記載のシステム。
22. 【請求項２２】 前記生物学的流体は、全血であることを特徴とする請求項
    １４に記載の容器。
23. 【請求項２３】 前記生物学的流体は、全血であることを特徴とする請求項
    １８に記載の方法。