JP2006312018A - サイトカインの除去方法、除去装置および除去剤 - Google Patents

Abstract

【課題】血液または血漿を浄化する治療において、酸化チタンを用いて、血液または血漿等の液体中に含まれるサイトカインを効率的に除去することができる方法および装置ならびにそれらに好適に用いられる除去剤を提供する。
【解決手段】血液または血漿の導入口および排出口が設けられ、酸化チタンからなる除去剤が収容された容器と、前記血液または血漿の導入口および排出口と連結された流路の一部に接続された循環ポンプとを備えたサイトカイン除去装置を用いて、サイトカインを含有する血液または血漿を流通させ、前記容器から排出される血液または血漿中のサイトカインを減少させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、血液または血漿中に存在するサイトカインを効率的に除去するための方法および装置ならびにそれらに好適に用いられる除去剤に関する。

近年、病気のメカニズムが次々と分子レベルで解釈されるようになり、分子をターゲットとする新しい治療法が開発されるようになってきた。
例えば、生体防御機構の恒常性維持に必須のＩＬ‐１（インターロイキン‐１）、ＩＬ‐６、ＩＬ‐８やＴＮＦ‐α（腫瘍壊死因子）等の分子は、生体内における様々な炎症症状を引き起こす因子であり、炎症性サイトカインと呼ばれている。また、ＩＬ‐１０、ＴＧＦ‐β等の炎症症状を抑制する働きをするサイトカインを、総称して抗炎症性サイトカインと呼んでいる。

炎症性サイトカインは、その制御機構の逸脱が、様々な炎症性疾患の病態に深く関わっており、また、炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインとのバランスが崩れると、自己免疫疾患等の疾患を引き起こすことが分かってきた。
前記バランスが崩れた状態には、ＳＩＲＳ（systemic inflammatory response syndrome：全身性炎症反応症候群）という強い炎症性サイトカインが優位な状態と、このＳＩＲＳと作用−反作用の関係にあるＣＡＲＳ（compensatory anti-inflammatory response syndrome）という抗炎症性サイトカインが優位である強い免疫抑制状態とがある。
ＳＩＲＳの場合は、血液中の炎症性サイトカインが上昇し（高サイトカイン血症）、動員されたサイトカインによる２段攻撃によって、組織構成細胞が障害を受けることにより、ＭＯＤＦ（multiple organ dysfunction syndrome：多臓器不全）が誘導される。
一方、ＣＡＲＳの場合は、ＩＬ‐１０を中心とした抗炎症性サイトカインが優位になり、抗炎症性サイトカインの誘導が増強される。これにより、免疫応答が抑制され、生体防御能力の欠落による細菌感染によって、組織構成細胞が損傷し、臓器の感染症が誘発され、この場合も、ＭＯＤＦに陥る。

したがって、これら炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインとの均衡、特に、サイトカインの低値における均衡が維持されることにより、臓器の損傷を防止することができるとされている。
このため、ＳＩＲＳによる炎症性疾患を治療する方法としては、抗炎症性サイトカインの外、免疫細胞の核内での炎症性サイトカイン合成遺伝子であるｍＲＮＡの転写を阻害するステロイド等の抗炎症薬や、炎症性サイトカインに特異的に結合して、その機能を阻害するモノクローナル抗体等の中和抗体や、炎症性サイトカインの働きを阻害する可溶性受容体や拮抗物を用いる抗サイトカイン療法が行われている。

また、ＳＩＲＳおよびＣＡＲＳの発症および増悪の病態生理に深く関与している炎症性サイトカインおよび抗炎症性サイトカインを血液浄化法によって、血液中から除去しようとする試みも行われている。
サイトカインの除去を企図した血液浄化法としては、持続的血液濾過、持続的血液透析、持続的血液濾過透析（ＣＨＤＦ：continuous hemodia filtration）、持続的血漿交換、血漿吸着等の様々な方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−８００６２号公報

しかしながら、上述した抗サイトカイン療法のうち、ＳＩＲＳに対する一般的な抗炎症薬であるステロイドは、その有用性が認められる一方、創傷治癒の遅延、血糖管理の困難性、免疫能力の低下に伴う感染性合併症、また、悪性腫瘍の手術における癌の成長を助長するという重大な副作用が懸念されるため、手術期におけるステロイドの使用は禁忌されている。
また、炎症性サイトカインであるＩＬ‐１やＴＮＦ‐αに対する中和抗体は、満足できるほどの効果は得られておらず、また、受容体拮抗物による治療も、生存率の改善を図るまでには至っていない。

また、持続的血液濾過透析をはじめとする血液浄化法は、不織布等からなるフィルタを用いて血液または血漿中のサイトカインを除去するものであり、フィルタの閉塞や除去すべきサイトカイン種に対応するフィルタの孔径および材質の選定、クリアランス等、フィルタの設計において、考慮すべき事項が多い。
さらに、フィルタによる除去は、アルブミン等の血液中の有用物質も同時に除去されてしまう可能性が高いという課題も有していた。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、血液または血漿を浄化する治療において、酸化チタンを用いて、血液または血漿等の液体中に含まれるサイトカインを効率的に除去することができる方法および装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係るサイトカインの除去方法は、酸化チタンに、血液または血漿を接触させて、前記血液または血漿中に含まれるサイトカイン量を減少させることを特徴とする。
このように、本発明は、酸化チタンを用いて、血液または血漿中のサイトカインを吸着除去するものである。
なお、本発明でいうサイトカインとは、炎症性サイトカインおよび抗炎症性サイトカインの両方を含むものである。

また、本発明に係るサイトカインの除去方法は、酸化チタンが収容された容器内に、サイトカインを含有する血液または血漿を流通させ、前記容器から排出される血液または血漿中のサイトカインを減少させることを特徴とする。
このように、酸化チタンを用いて、体外において、サイトカインを含む血漿または血液を、前記酸化チタンと接触するように流通循環させることにより、サイトカイン濃度を低減させることができる。

また、本発明に係るサイトカイン除去装置は、血液または血漿の導入口および排出口が設けられ、酸化チタンが収容された容器と、前記血液または血漿の導入口および排出口と連結された流路の一部に接続された循環ポンプとを備えていることを特徴とする。
上記のような装置によれば、血液または血漿流通循環装置において、生体外で上記サイトカイン除去方法を好適に実施することができる。

さらに、本発明に係るサイトカイン除去剤は、還元雰囲気下で３００〜１２００℃で熱処理された粒径０．２〜２ｍｍの顆粒状の酸化チタン粒子からなることを特徴とする。
サイトカインの吸着除去性、生体適合性、取扱い容易性等の観点から、上記のような酸化チタンが、サイトカイン除去剤として好適に用いられる。

上述したとおり、本発明に係るサイトカインの除去方法、除去装置および除去剤を用いれば、血液または血漿等の液体中に存在するサイトカインを効率的に除去することができ、ひいては、多臓器不全患者の病状の寛解や延命にも寄与することができる。
また、上記除去方法、除去装置および除去剤は、サイトカインの除去だけでなく、血液中の肝炎ウイルスやアンモニア、ビリルビン等の有害物質を除去することができる一方、有用物質であるアルブミンの濃度低下は抑制されるため、血液透析をはじめ、血漿交換、吸着療法等の体外循環による血液浄化治療に好適に用いることができる。

以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係るサイトカインの除去方法は、酸化チタンに、サイトカインを接触させて、血液または血漿中に含まれるサイトカインを吸着除去するものである。
上記のような酸化チタンによる吸着除去によって、サイトカイン量を効果的に減少させることができる。

前記酸化チタンからなる除去剤には、生体適合性をより高めるため、非酸化性雰囲気下で熱処理されたものを用いることが好ましい。特に、血漿成分において有用なアルブミンの吸着を抑制する観点から、水素雰囲気等の還元雰囲気下で熱処理された酸化チタン粒子を用いることが好ましい。
前記熱処理は、３００〜１２００℃の温度範囲内で行うことが好ましく、より好ましくは、５００〜９００℃の範囲内で行われる。

また、前記除去剤として用いられる酸化チタンは、血液または血漿とともに生体内に侵入することがないように、充填される容器等から流出しないことが必要であり、流出防止のためのフィルタの孔径よりも大きいサイズの顆粒状であることが好ましい。取扱い容易性等の観点からも、粒径０．２〜２ｍｍの顆粒状であることが、より好ましい。
また、前記酸化チタンの性状は、孔径２００ｎｍ以下の細孔を有し、比表面積が１０ｍ²／ｇ以上の粒子であることが、サイトカイン除去効果の観点から好ましい。

上記のような酸化チタンからなるサイトカイン除去剤は、優れたサイトカイン除去効果を示すだけでなく、血漿成分において有用なアルブミンの吸着は抑制され、しかも、肝炎ウイルスやアンモニア、ビリルビン等の有害物質の除去効果も認められる。

また、本発明に係る他の態様のサイトカインの除去方法は、酸化チタンが収容された容器内に、サイトカインを含有する血液または血漿を流通させ、前記容器から排出される血液または血漿中のサイトカインを減少させるものである。
この方法によれば、本発明に係るサイトカイン除去剤を用いて、体外において、高濃度のサイトカインを含む血液または血漿等の液体を、前記酸化チタンと接触するように流通循環させることにより、サイトカイン濃度を低減させることができる。

前記サイトカインの除去方法においては、血液または血漿の導入口および排出口が設けられ、酸化チタンが収容された容器と、前記血液または血漿の導入口および排出口と連結された流路の一部に接続された循環ポンプとを備えている本発明に係るサイトカイン除去装置を用いることが好ましい。
上記装置は、生体外における血液または血漿等の液体流通循環装置であり、前記酸化チタンの吸着除去能を発揮させるため、該酸化チタンからなる除去剤に、サイトカインを含む血液または血漿等の液体を接触させる構成とする。

なお、前記サイトカイン除去剤としては、光触媒活性を有する酸化チタンを用いることもできる。
上記装置において、サイトカイン除去剤として光触媒活性を有する酸化チタンを用いる場合には、該酸化チタンが収容された容器内または容器外に、光源を設置しておくことが好ましい。
この装置は、酸化チタンの吸着作用およびその光触媒効果による分解作用とを発揮させるため、該酸化チタンにサイトカインを含む血液または血漿等の液体を接触させ、かつ、光照射可能な構成としたものである。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
酸化チタン試料として、ＳＴ‐０１（試料１）、ＣＲ‐ＥＬ（試料２）、ＴＴＯ‐５５（試料３）（いずれも石原産業株式会社製）、ＴＡＦ１５００Ｊ（試料４）（富士チタン工業株式会社製）、Ｆ‐６（試料５）（昭和電工株式会社製）、ＳＴ‐２１（試料６）（石原産業株式会社製）を用いて、以下の方法により、サイトカイン除去能力の評価を行った。
光触媒活性を示す酸化チタン粉末１５０ｇおよび水３００ｇをポットに入れ、樹脂ボールを用いて、ポットミルにてスラリーを調製した。
このスラリーを室温乾燥し、得られた酸化チタンの塊を、大気中で２００℃／ｈｒで昇温し、７０５℃で２時間保持して、熱処理を行った。
得られた焼結体を粉砕、分級し、粒径０．５〜１．２ｍｍの酸化チタン顆粒を得た。
さらに、この酸化チタン顆粒を水素雰囲気下、２００℃／ｈｒで昇温し、７０５℃で２時間保持して、熱処理を行った。

上記により作製された各酸化チタン顆粒を直径１５ｍｍのカラムに充填し、このカラムを、循環ポンプを備えた回路に設置した。
この回路に、ＵＶ光源を設置し、カラム内の酸化チタン顆粒をＵＶ照射し、Ｃ型肝炎血漿７０ｃｃを１５ｍｌ／ｍｉｎで灌流し、一定時間毎に溶液を採取し、ＩＬ‐６およびアルブミンの濃度を測定した。
図１に、ＩＬ‐６、図２に、アルブミンの各濃度の経時変化をグラフとして示す。

［実施例２］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料５）について、実施例１と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐１０の濃度の経時変化を測定した。

［実施例３］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料５）について、ＵＶを照射せず、それ以外については実施例１と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐１０の濃度の経時変化を測定した。

［比較例１］
ブランクとして、酸化チタンをカラムに充填せずに、実施例１と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐１０の濃度の経時変化を測定した。
図３に、実施例２，３および比較例１についてのＩＬ‐１０の濃度の経時変化をグラフとして示す。

［比較例２］
ブランクとして、酸化チタンをカラムに充填せずに、実施例１と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐６の濃度の経時変化を測定した。
図１に、比較例２についてのＩＬ‐６の濃度の経時変化をグラフとして示す。

図１〜図３のグラフから分かるように、いずれの酸化チタンを用いた場合にも、血液中の有用物質であるアルブミンを除去することなく、酸化チタンの光触媒活性により、サイトカインを除去することができることが認められた。

［実施例４］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料３〜５）を直径５ｍｍのカラムに充填し、このカラムを、循環ポンプを備えた回路に設置した。
この回路に、ＵＶ光源を設置し、カラム内の酸化チタン顆粒をＵＶ照射し、Ｃ型肝炎血漿４０ｃｃを５ｍｌ／ｍｉｎで灌流し、一定時間毎に溶液を採取し、ＩＬ‐６およびＩＬ‐１０の濃度を測定した。

［実施例５］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料５）について、ＵＶを照射せず、それ以外については実施例４と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐６およびＩＬ‐１０の濃度の経時変化を測定した。

［比較例３］
ブランクとして、酸化チタンをカラムに充填せずに、実施例４と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐６およびＩＬ‐１０の濃度の経時変化を測定した。
図４および図５に、実施例４，５および比較例３についてのＩＬ‐６およびＩＬ‐１０の各濃度の経時変化をグラフとして示す。

［実施例６］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料４）について、実施例４と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐８の濃度の経時変化を測定した。

［実施例７］
実施例１において調製した酸化チタン顆粒（試料４）について、ＵＶを照射せず、それ以外については実施例４と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐８の濃度の経時変化を測定した。
図６に、ＩＬ‐８の濃度の経時変化をグラフとして示す。

［比較例４］
ブランクとして、酸化チタンをカラムに充填せずに、ＵＶを照射した場合およびしない場合について、実施例４と同様の方法で、Ｃ型肝炎血漿を灌流し、ＩＬ‐８の経時変化を測定した。
図６に、実施例６，７および比較例４についてのＩＬ‐８の各濃度の経時変化をグラフとして示す。
なお、ＩＬ‐６およびＩＬ‐８は炎症性サイトカインであり、ＩＬ‐１０は抗炎症性サイトカインである。

図４〜図６のグラフから分かるように、いずれの酸化チタンを用いた場合にも、血液中の有用物質であるアルブミンを除去することなく、酸化チタンの光触媒活性により、サイトカインを除去することができることが認められた。

実施例１に係る各酸化チタン試料を用いた場合および比較例２のブランク試験の場合のＣ型肝炎血漿中のＩＬ‐６の濃度の経時変化を示したグラフである。 実施例１に係る各酸化チタン試料を用いた場合のＣ型肝炎血漿中のアルブミンの濃度の経時変化を示したグラフである。 実施例２，３および比較例１に係るＣ型肝炎血漿中のＩＬ‐１０の濃度の経時変化を示したグラフである。 実施例４，５および比較例３に係るＣ型肝炎血漿中のＩＬ‐６の濃度の経時変化を示したグラフである。 実施例４，５および比較例３に係るＣ型肝炎血漿中のＩＬ‐１０の濃度の経時変化を示したグラフである。 実施例６，７および比較例４に係るＣ型肝炎血漿中のＩＬ‐８の濃度の経時変化を示したグラフである。

Claims (4)

1. 酸化チタンに、血液または血漿を接触させて、前記血液または血漿中に含まれるサイトカイン量を減少させることを特徴とするサイトカインの除去方法。
2. 酸化チタンが収容された容器内に、サイトカインを含有する血液または血漿を流通させ、前記容器から排出される血液または血漿中のサイトカイン量を減少させることを特徴とするサイトカインの除去方法。
3. 血液または血漿の導入口および排出口が設けられ、酸化チタンが収容された容器と、前記血液または血漿の導入口および排出口と連結された流路の一部に接続された循環ポンプとを備えていることを特徴とするサイトカインの除去装置。
4. 還元雰囲気下で３００〜１２００℃で熱処理された粒径０．２〜２ｍｍの顆粒状の酸化チタン粒子からなることを特徴とするサイトカイン除去剤。

Images