JP2005320348A - 虚血性疾患治療剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 閉塞性動脈硬化症に対する従来の運動療法、薬物療法、血行再建術や、最近提案されている遺伝子治療や骨髄細胞の筋肉内移植などにおける欠点を解消できる有効な治療法の開発が望まれていた。
【解決手段】 ヒト顆粒球コロニー刺激因子（ヒトＧ−ＣＳＦ）を有効成分とする虚血性疾患に対する有効な治療剤を開示している。さらに、本治療剤は虚血性脳血管障害、虚血性心疾患などの虚血性疾患治療剤ともなり得る。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ヒト顆粒球コロニー刺激因子（以下ヒトG-CSFと略記する）を有効成分とする虚血性疾患治療剤に関する。

本発明は虚血性疾患治療剤に関する発明であるが、まず、虚血性疾患の代表的疾患の一つである閉塞性動脈硬化症について説明する。
閉塞性動脈硬化症は、動脈硬化性病変によって四肢、特に下肢の主幹動脈に閉塞あるいは狭窄が生じ、その末梢に虚血性障害が生じる疾患で、臨床症状としては冷感や痺れ感、間欠性跛行、安静時疼痛、潰瘍・壊死に分類される。本邦における閉塞性動脈硬化症患者は約10万人はいると見られ（多田裕輔：治療学、31巻289-292頁；1997年）、高齢者人口の増加や食事の欧米化により今後も増加するものと考えられている。閉塞性動脈硬化症に対する治療法としては、症状や患者の状態などにより、運動療法、薬物療法、血行再建術が行われているほか、最近では遺伝子治療や骨髄細胞の筋肉内移植なども試みられている。
Qun Shi et al. Blood vol92, 362-367;1998 Takayuki Asahara et al. Circulation Research vol85, 221-228;1999 Mario Peichev et al. Blood vol95, 952-958;2000）

上述の療法により、現在では閉塞性動脈硬化症の治療に一定の成果があがっているものの、それぞれの療法には以下に示す問題点が存在している。すなわち、運動療法は軽度の症例で歩行距離の延長効果を認める例があるものの、本療法の効果は予想が難しく、また、歩行距離の延長効果があっても患者がこれに満足しなく血行再建術を希望する場合が30％あったという報告もあり（太田敬：日本医事新報、3935号25-29頁；1999年）、あまり効果的な治療法とはいえないのが現状である。

薬物療法については、主として処方されている抗血小板剤は病状の悪化を防ぐ程度のものであり、最近開発が進んでいる微小循環の血流改善剤や酸素運搬能改善剤にしても軽度な症例に適応が期待されているのみであり、いずれにしても閉塞性動脈硬化症に対する根本的な治療薬はないのが現状である。

これに対し、血行再建術は現在のところ最も効果的な治療法であり患者の状態や病変の部位や範囲に応じて経皮的血管形成術やバイパス手術が行われるが、これらは手術を伴う大掛かりなもので手術に伴う合併症や死亡例があるほか長期生存が期待できない場合もある等の問題がある。

また、遺伝子治療では血管内皮細胞増殖因子や上皮細胞増殖因子等の血管新生作用を有する因子の遺伝子を用いた治療が行われているものの、いまだ実験治療の域を出ておらず安全性や効果に関しての評価が固まっていないため一般には普及していない。

最近になって治療効果が報告された骨髄細胞の筋肉内移植は、骨髄細胞を患部近傍の筋肉中に移植することにより、これが血管内皮細胞に分化して血管形成することで治療を行うという療法であり、今後、症例数を増やしてその効果に関する評価をする必要があるものの、重症例でも治療できることから、将来的な治療法として期待されている。しかしながら、この療法も骨髄採取に伴う患者および医療スタッフの負担が大きいことが一つの問題点であると考えられる。

最近の研究により、骨髄中ばかりでなく末梢血中にも血管内皮細胞に分化しうる造血幹細胞（内皮細胞に分化するという機能の観点から「内皮細胞の前駆細胞」と呼ばれるが、この細胞ももともと造血幹細胞から派生してきているため、本明細書では内皮細胞にもなりうる細胞集団という概念で「造血幹細胞」という語句を使用する）が存在し、これが血管新生に関与するということがわかってきた（Qun Shi et al. Blood vol92, 362-367;1998, Takayuki Asahara et al. Circulation Research vol85, 221-228;1999, Mario Peichev et al. Blood vol95, 952-958;2000）。従って、末梢血中の造血幹細胞を採取してこれを患部近傍の筋肉中に移植することにより、閉塞性動脈硬化症を治療できることが期待される。この場合、末梢血幹細胞の採取に関わる患者および医療スタッフの負担が骨髄中の幹細胞を移植する場合よりも軽くなる事が利点であるが、通常、末梢血中の造血幹細胞の存在頻度はきわめて低いため、閉塞性動脈硬化症の治療に必要かつ充分量の造血幹細胞が得られるかどうかははなはだ疑問である。

ヒトG-CSFは顆粒球系造血前駆細胞の分化増殖因子として発見された造血因子であり、生体内では好中球造血を促進することから骨髄移植や癌化学療法後の好中球減少症治療剤として臨床応用されている。また、上記作用のほかにもヒトG-CSFは造血幹細胞に作用してその増殖分化を刺激する作用や骨髄中の造血幹細胞を末梢血中に動員する作用があり、実際に、後者の作用に基づいて、臨床の現場では強力な化学療法を施行した後の癌患者の造血回復促進を目的として、ヒトG-CSFにより動員された末梢血造血幹細胞を移植する末梢血幹細胞移植術が行われている。G-CSFのこの造血幹細胞動員作用は同じ顆粒球系の造血因子であるGM-CSFに比べるとはるかに強力である。また、副作用が少ないという点からもG-CSFはGM-CSFに対する優位性を有している。

従って、閉塞性動脈硬化症患者に対する骨髄細胞の筋肉内移植による治療に先立って、ヒトG-CSFを投与することにより骨髄中の造血幹細胞の頻度が高くなる事が期待できることから骨髄細胞採取時の骨髄穿刺回数を少なくすることができ、患者の負担を軽減できる。この際、移植する造血幹細胞を末梢血から得ることにより、更に患者および医療スタッフの負担を軽減することができる。更には、末梢血中の造血幹細胞は血管形成に寄与することが示されているため、ヒトG-CSFの投与により末梢血中の造血幹細胞を増加させることでこれを促進することが考えられる。従って、患者にヒトG-CSFを投与しただけで、閉塞性動脈硬化症を治療できることが期待される。このヒトG-CSF投与による閉塞性動脈硬化症の治療は、造血幹細胞の採取や移植をしなくてすむという点で、患者や医療スタッフに対する負担がはるかに軽くなる事は明らかである。

上述した３つの様態のヒトG-CSFを用いた閉塞性動脈硬化症の治療は、重症な患者にも効果が期待できることから患者にとっては大きな福音となるが、血管内皮前駆細胞の分化増殖を促進する血管内皮細胞増殖因子（VEGF）、上皮細胞増殖因子（EGF）、肝細胞増殖因子（HGF）、繊維芽細胞増殖因子（FGF）等の血管新生作用を有する因子あるいはその遺伝子治療と併用すれば更にその治療効果が増大することが期待される。この場合、これらの因子あるいはその遺伝子を患者に、たとえば患部近傍に投与することができる。同様に、臨床的に閉塞性動脈硬化症の薬物療法として使用されている抗血小板剤、血管拡張剤、微小循環改善剤、抗凝固剤、高脂血症治療剤等と併用してもその治療効果が増大することが期待される。

さらに、本発明のＧ−ＣＳＦは、同じ虚血性疾患である下記の疾患の治療剤としても応用可能である。すなわち、本発明は、Ｇ−ＣＳＦを有効成分とする外傷、移植時の拒絶反応、虚血性脳血管障害（脳卒中、脳梗塞など）、虚血性腎疾患、虚血性肺疾患、感染症に関連する虚血性疾患、四肢の虚血性疾患、虚血性心疾患（虚血性心筋症、心筋梗塞症、虚血性心不全など）等の治療剤を提供するものである。

以上の考案の結果、我々は本発明に到達した。すなわち、本発明は、ヒトＧ−ＣＳＦを有効成分とする虚血性疾患治療剤を提供するものである。
以下に本発明を詳細に説明する。

ヒトG-CSFは下記の式１に示すアミノ酸配列を有する蛋白であるが、本発明で用いるヒトG-CSFはこれに加えてこの配列を有する蛋白に１個以上のアミノ酸の置換・付加・欠失操作を行った改変体であっても、さらには式１に示す蛋白およびこの改変体にさまざまな修飾を施したものであってもG-CSF活性を有するものならば適用できる。ここでいう「さまざまな修飾」とは、糖鎖の構造変換・付加・欠失操作やポリエチレングリコール・ビタミンB12等、無機あるいは有機化合物を結合させることを言う。

式１：ヒトG-CSFのアミノ酸配列
Thr Pro Leu Gly Pro Ala Ser Ser Leu Pro Gln Ser Phe Leu Leu Lys 16
Cys Leu Glu Gln Val Arg Lys Ile Gln Gly Asp Gly Ala Ala Leu Gln 32
Glu Lys Leu Cys Ala Thr Tyr Lys Leu Cys His Pro Glu Glu Leu Val 48
Leu Leu Gly His Ser Leu Gly Ile Pro Trp Ala Pro Leu Ser Ser Cys 64
Pro Ser Gln Ala Leu Gln Leu Ala Gly Cys Leu Ser Gln Leu His Ser 80
Gly Leu Phe Leu Tyr Gln Gly Leu Leu Gln Ala Leu Glu Gly Ile Ser 96
Pro Glu Leu Gly Pro Thr Leu Asp Thr Leu Gln Leu Asp Val Ala Asp 112
Phe Ala Thr Thr Ile Trp Gln Gln Met Glu Glu Leu Gly Met Ala Pro 128
Ala Leu Gln Pro Thr Gln Gly Ala Met Pro Ala Phe Ala Ser Ala Phe 144
Gln Arg Arg Ala Gly Gly Val Leu Val Ala Ser His Leu Gln Ser Phe 160
Leu Glu Val Ser Tyr Arg Val Leu Arg His Leu Ala Gln Pro 174
このようなヒトG-CSFの製造方法は、上項で規定したものが製造される限りはその方法は問わず、具体的にはヒトG-CSF産生腫瘍やヒトG-CSF産生ハイブリドーマ、さらには遺伝子組換えによりG-CSF産生能を賦与した形質転換宿主を用いて製造されるが、製造するヒトG-CSFの構造により製造工程の適当な段階で改変操作やさまざまな修飾操作が適宜適用される。なお、遺伝子組換えにより製造する場合にはその宿主は問わず、大腸菌・動物細胞等、通常用いられる宿主が採用される。

本発明の虚血性疾患治療剤は、医薬製剤としての形態を取るために必要な製剤担体や賦形剤を、さらには安定化剤や吸着防止剤を含むことができ、剤形も注射剤・デポ製剤・経鼻剤・経口剤・経肺剤・経皮剤・経粘膜剤等、適当なものを選択することができ、必要に応じて適当なデバイスを用いることができる。

本発明の虚血性疾患治療剤に含まれるヒトG-CSFの投与量および投与回数は対象となる患者の病状を考慮して決めることができるが、投与量は通常成人一人当たり0.1〜500μg/kg/day、好ましくは１〜50μg/kg/dayの用量であり、また、投与回数は１週間に１〜７日間投与することができる。投与方法は、静脈内、皮下、筋肉内投与などが好ましい。しかし、本発明はヒトG-CSFの用量によって限定されるものではなく、また、抗血小板剤、血管拡張剤、微小循環改善剤、抗凝固剤、高脂血症治療剤等のこれまでに用いられている虚血性疾患に効果が期待できる薬剤、さらには遺伝子治療との併用も可能である。

以下、本発明を実験例（薬理効果）、実施例（製剤例）をあげて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実験例１（薬理効果）
ヌードマウス（BALB/cA Jcl-nu）の左大腿動静脈を結紮後摘出し、下肢虚血モデルを作成した。無処置群では、虚血2週間後において5例中3例（60%）に下肢の脱落、2例（40%）に下肢の壊死が認められた。一方、下肢虚血の3日前より、術後1日まで計5回に渡りG-CSFを 100μg/kg/day 皮下投与した群では、2週間後の下肢脱落は5例中1例（20%）、壊死3例（60%）であり、1例（20%）には損傷は認めらず、無処置群よりも下肢損傷が軽減された。このことからG-CSFは、おそらく血管新生促進を介して虚血後の下肢損傷を改善する作用を有することが示された。
実験例２（薬理効果）
マウス（BALB/cA）にG-CSF 100μg/kg/day を5日間皮下投与した後に採血し、密度勾配法（d=1.077）を用い、単核球画分を分取した。また、ヌードラット（F344/N Jcl-rnu）の左大腿動静脈を摘出し、下肢虚血モデルを作成した。虚血1日後に、G-CSF投与マウス由来末梢血単核球を下肢虚血ヌードラットの虚血肢に約2x10⁷ cell/head （末梢血約5mLに相当）筋肉内投与し移植した。対照群には、リン酸バッファーを筋肉内投与した。移植1週間後に下肢の組織標本を作成し、アルカリフォスファターゼ染色により毛細血管密度を測定した。その結果、対照群に比べ、末梢血単核球投与群において毛細血管密度が高い傾向にあった。（対照群；38.3±1.7、末梢血単核球投与群；42.3±2.1 毛細血管数／視野各群5匹、平均±標準誤差）。結果を図１のAおよびBに示した。

このことは、G-CSFがマウス末梢血への内皮前駆細胞動員を促進した結果、それを移植されたラットにおいて血管新生が促進された可能性を示しており、G-CSFの末梢循環障害治療への応用の可能性を示唆している。
実験例３（薬理効果）
ヌードラット（F344/N Jcl-rnu）の左大腿動静脈を摘出し、下肢虚血モデルを作成し、虚血1週間後の下肢組織標本のアルカリフォスファターゼ染色から毛細血管密度を測定した。虚血4日前から1週間後までG-CSFを100μg/kg/day 皮下投与した群（G-CSF投与群）と対照群で比較した。対照群には、リン酸バッファーを筋肉内投与した。その結果、G-CSF投与群で対照群よりも毛細血管密度が高いことが示された（対照群；38.3±1.7、G-CSF投与群；44.7±2.4 毛細血管数／視野 各群5匹、平均±標準誤差）。結果を図１のAおよびCに示した。

この結果は、G-CSFの虚血部位での血管新生促進効果を示唆しており、末梢循環障害治療への応用の可能性を示唆するものである。
実施例１（製剤例）
ヒトG-CSF（10mMリン酸緩衝液pH7.0）50μg/mLに非イオン界面活性剤であるポリソルベート20（Tween20：ポリオキシエチレンソルビンモノラウレート）を0.1mg/mLとなるように加え、NaClにて浸透圧を１にあわせた後、0.22mmのボアサイズを有するメンブランフィルターで濾過滅菌する。得られた溶液を滅菌処理を施したバイアル瓶中に充填し、同様に滅菌処理したゴム栓で打栓し、続いてアルミニウムキャップにて巻き締めて注射用溶液製剤を得た。この注射用製剤は10℃以下の冷暗所に保存する。
実施例２（製剤例）
ヒトG-CSF（10mMリン酸緩衝液pH7.0）100μg/mlに非イオン界面活性剤であるポリソルベート80（Tween80：ポリオキシエチレンソルビンモノオレエート）を0.1mg/mLとなるように加え、NaClにて浸透圧を１にあわせた後、0.22mmのボアサイズを有するメンブランフィルターで濾過滅菌する。得られた溶液を滅菌処理を施したバイアル瓶中に充填し、同様に滅菌処理したゴム栓で打栓し、続いてアルミニウムキャップにて巻き締めて注射用溶液製剤を得た。この注射用製剤は10℃以下の冷暗所に保存する。
実施例３（製剤例）
ヒトG-CSF（10mMリン酸緩衝液pH7.0）50μg/mlに非イオン界面活性剤であるポリソルベート20（Tween20：ポリオキシエチレンソルビンモノラウレート）0.1mg/mL、HAS 10mg/mL及びマンニトール50mg/mlとなるように加えて溶解した後、0.22mmのボアサイズを有するメンブランフィルターで濾過滅菌する。得られた溶液を滅菌処理を施したバイアル瓶に充填し、同様に滅菌処理したゴム栓を半打栓し、凍結乾燥を行い注射用凍結乾燥剤を得た。この注射用凍結乾燥剤は室温以下の温度条件に保存し、注射用蒸留水にて用時溶解して使用する。

本発明のヒトG-CSFを有効成分とする虚血性疾患治療剤は、実験例１〜３で示したように閉塞性動脈硬化症の比較的重症の症例に対する治療効果が期待できる。このG-CSFの効果は、血管新生の促進に基づくものと推測されることから、他の虚血性疾患すなわち、外傷、移植時の拒絶反応、虚血性脳血管障害（脳卒中、脳梗塞など）、虚血性腎疾患、虚血性肺疾患、感染症に関連する虚血性疾患、四肢の虚血性疾患、虚血性心疾患（虚血性心筋症、心筋梗塞症、虚血性心不全など）に対する治療効果も期待できる。本発明による治療は、従来の治療法と比較して簡便、安全かつ効果的である。

図１は、G-CSF投与マウス由来末梢血単核球の投与（B）およびG-CSF投与（C）が、ラット虚血肢毛細血管密度に及ぼす影響を示す図である。各個体の毛細血管密度をＢ群、Ｃ群、対象群（Ａ）についてプロットした。

Claims (5)

1. ヒト顆粒球コロニー刺激因子を有効成分とする虚血性疾患治療剤。
2. 虚血性疾患が、外傷、移植時の拒絶反応、虚血性脳血管障害、虚血性腎疾患、虚血性肺疾患、感染症に関連する虚血性疾患、四肢の虚血性疾患、虚血性心疾患である特許請求の範囲第１項記載の虚血性疾患治療剤。
3. 虚血性疾患が、脳卒中、脳梗塞、虚血性心筋症、心筋梗塞症、虚血性心不全、閉塞性動脈硬化症である特許請求の範囲第１項記載の虚血性疾患治療剤。
4. 虚血性疾患が、閉塞性動脈硬化症である特許請求の範囲第１項記載の虚血性疾患治療剤。
5. 投与することにより末梢血中で増加した造血幹細胞が患部の血管形成に寄与することを特徴とする特許請求の範囲第１ないし４項記載の虚血性疾患治療剤。

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