JP2006346096A - Base material for blood processing - Google Patents

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Takayuki Kusaka
孝之 草加
Masayuki Nomura
昌行 野村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base material for blood processing, a device for blood processing and a blood processing method, for capturing cells of a target substance from the whole blood. <P>SOLUTION: The base material is for the blood processing to absorb or to remove the target substance in the blood and characterized by followings: (a) the surface of the base material is fixed with recognition molecules of molecular weight ≤130 kDa, having binding affinity to target protein molecules; (b) the dissociation constant of the recognition molecules and the target protein molecules is ≤1 μM; and (c) in the case of supplying the target protein molecule solution of a concentration C(M) which is 50 times to 5,000 times of a dissociation constant concentration to the recognition molecules at a flow velocity v (L/second) for the time t (seconds), if the supply fullfills the relation of 100<Cvt/Sd<2x10<SP>5</SP>with the mol surface density d (mol/mm<SP>2</SP>) of the recognition molecules fixed on a base material surface area S (mm<SP>2</SP>) to which the target protein molecules are supplied, 50% or more of the number of target protein molecule junctions that the recognition molecules have are bounded with the target protein molecules. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、血液等の生物学的液体より分離対象物を特異的に吸着または除去するための血液処理用基材、およびその利用に関する。   The present invention relates to a blood processing substrate for specifically adsorbing or removing an object to be separated from a biological fluid such as blood, and use thereof.

血液浄化療法とは、特定疾患の治療のため、その発症や誘発、増悪に関連していると考えられる物質成分を血液中から除去することで生体内の恒常性維持を図ることを目的とした治療であり、アフェレシス治療とも呼ばれる。現在行われている血液浄化療法は、除去対象成分及び除去メカニズムにより大きく4つに分類できる。   The purpose of blood purification therapy is to maintain homeostasis in the body by removing substances from the blood that are thought to be related to the onset, induction, or exacerbation of the disease. Treatment, also called apheresis treatment. The blood purification therapy currently performed can be roughly classified into four according to the components to be removed and the removal mechanism.

(1)血液透析・血液濾過・血液濾過透析療法:急性腎不全、慢性腎不全などが適応である。尿として体外に排出されるべき成分(尿素・窒素などの低分子量成分)を血液中から直接浄化する療法で、主に血液中の低分子成分が対象である。
(2)血漿交換療法:劇症肝炎、急性肝不全、閉塞性動脈硬化症、重症筋無力症、ギランバレー症候群、多発性硬化症、骨髄腫、薬物中毒、天疱瘡などが適応である。体内に蓄積又は産生された成分を血液中から分離除去する療法で、主にコレステロール、免疫グロブリンなどの血液中のやや大きめの成分が対象である。
(1) Hemodialysis, hemofiltration, hemofiltration dialysis therapy: Acute renal failure, chronic renal failure, etc. are indicated. This is a therapy that purifies the components (low molecular weight components such as urea and nitrogen) to be excreted as urine directly from the blood, and mainly targets low molecular components in the blood.
(2) Plasma exchange therapy: indications include fulminant hepatitis, acute liver failure, obstructive arteriosclerosis, myasthenia gravis, Guillain-Barre syndrome, multiple sclerosis, myeloma, drug addiction, pemphigus. It is a therapy that separates and removes components accumulated or produced in the body from the blood, and is intended mainly for slightly larger components in the blood such as cholesterol and immunoglobulins.

血液透析・血液濾過・血液濾過透析と血漿交換との違いは、血液中から除去される物質の大きさであると理解できる。すなわち、血液透析では分子量が数千Daまでの小分子量物質が除去され、また、血液濾過では分子量2〜3万Da以下の中分子量が除去されるが、血漿交換ではそれよりも分子量の大きい蛋白質や蛋白と結合して血中に存在する有害物質(抗体、炎症性サイトカイン、免疫複合体や中毒物質などの液性因子)が除去される。   It can be understood that the difference between hemodialysis, hemofiltration, hemofiltration dialysis and plasma exchange is the size of the substance removed from the blood. In other words, hemodialysis removes small molecular weight substances with molecular weights of up to several thousand Da, and hemofiltration removes medium molecular weights of 20,000 to 30,000 Da, but plasma exchange is a protein with a higher molecular weight than that. And harmful substances (antibodies, inflammatory cytokines, humoral factors such as immune complexes and addictive substances) present in the blood by binding to proteins and proteins are removed.

(3)吸着式血液浄化療法:エンドトキシンまたはグラム陰性菌感染症による敗血症性ショック、家族性高脂血症、閉塞性動脈硬化症、巣状糸球体硬化症、透析アミロイド症などが適応である。吸着剤に血液や血漿を接触させ、物理化学的現象を利用して病因(関連)物質を除去する療法である。除去対象は、エンドトキシン、LDL、β2ミクログロブリンなどの血漿成分である。ここで用いられている吸着剤の代表的な例は活性炭である。また、エンドトキシンの活性中心であるリピドAと結合し、その活性を中和する作用のあるポリミキシンBを固定化してエンドトキシンを吸着するものが知られている。 (3) Adsorption blood purification therapy: Septic shock due to endotoxin or gram-negative bacterial infection, familial hyperlipidemia, obstructive arteriosclerosis, focal glomerulosclerosis, dialysis amyloidosis, etc. are indicated. This is a therapy in which blood and plasma are brought into contact with an adsorbent and the pathogenic (related) substances are removed using physicochemical phenomena. The removal target is plasma components such as endotoxin, LDL, and β2 microglobulin. A typical example of the adsorbent used here is activated carbon. In addition, a substance that binds to lipid A which is an active center of endotoxin and immobilizes polymyxin B having an action of neutralizing the activity and adsorbs endotoxin is known.

(4)血球成分(白血球)除去療法:吸着式血液浄化療法の一種ではあるが、除去対象物質が血球成分であることから別に分類する。潰瘍性大腸炎、慢性関節リウマチ、多発性硬化症、皮膚疾患、免疫疾患などが適応である。血液を接触させ、物理化学的現象あるいは免疫反応を利用して病因(関連)物質である細胞、特に白血球を除去する療法である。現在用いられているものは、酢酸セルロースビーズなどによる顆粒球や単球の選択的吸着、あるいは活性化白血球や血小板を選択的に吸着する表面状態の基材など、基材の物理化学的性質を利用して選択性を実現している。 (4) Blood cell component (white blood cell) removal therapy: Although it is a kind of adsorption blood purification therapy, it is classified separately because the substance to be removed is a blood cell component. Indications such as ulcerative colitis, rheumatoid arthritis, multiple sclerosis, skin diseases, and immune diseases are indicated. This is a therapy in which blood is contacted and cells, especially leukocytes, that are pathogenic (related) substances are removed using physicochemical phenomena or immune reactions. What is currently used is the selective adsorption of granulocytes and monocytes by cellulose acetate beads, etc., or the surface state of the substrate that selectively adsorbs activated leukocytes and platelets. Use it to achieve selectivity.

近年、上記の血球成分除去療法において、免疫反応などの生物学的相互作用を利用して、理論的に病因と推定される標的物質である細胞を特異的に捕捉することで副作用を減らし、安全性と治療効果を高めるための研究が行われている。さらに、こうした血液細胞処理の技術は再生医療における幹細胞採集・輸注領域にも応用できることから、血球成分を分離し処理する全般的な医療技術にまで及ぶと考えられる。   In recent years, in the above-mentioned blood cell component removal therapy, side effects have been reduced by specifically capturing cells, which are target substances that are theoretically estimated to be pathogenic, using biological interactions such as immune reactions. Studies are underway to increase sex and therapeutic effectiveness. Furthermore, since such blood cell processing technology can be applied to the stem cell collection / infusion field in regenerative medicine, it is considered to extend to general medical technology for separating and processing blood cell components.

標的物質である細胞をより選択的特異的に捕捉する目的で、特許文献1にTリンパ球に親和性を有するペプチドまたは脂質を固定化した分離材が報告されているが、少なくとも例示されている胸腺ホルモンを固定化した際のTリンパ球に対する結合親和性が不十分のため実用上問題がある。また、特許文献2〜特許文献5にはCD4陽性細胞に親和性を有するペプチドを不織布に固定化したCD4陽性細胞捕集材がそれぞれ開示されているが、例示されているような抗体の重鎖または軽鎖可変領域の相補的決定領域部分ペプチドの固定化ではCD4陽性細胞に対する結合親和性が実用上不十分で利用できない。さらに特許文献6では、CD4分子に結合するキメラ抗体、1本鎖抗体、またはそれらを組み合わせた抗体を用いたCD4陽性細胞分離装置が開示されているが、依然として組換え抗体の生産性向上に課題があり製造にかかる費用が高額である点と、単核球浮遊液ではなく全血中からCD4陽性細胞を再現良く除去するための方法が記載されておらず実用上実施不能である点に問題がある。特許文献7には、腫瘍細胞の表面に発現している物質と親和性のあるリガンドを高分子化合物に化学結合で固定化した吸着材が開示されているが、例示されているリガンドの腫瘍細胞に対する特異性が不十分であり、全血中より選択的特異的に目的細胞を捕捉するための要件が開示されてもいないし実施もされていない。特許文献8には、Tヘルパータイプ2細胞の表面抗原と親和性を有する物質が水不溶性担体に固定化されてなる免疫系細胞吸着材料が開示されているが、吸着率が不十分であり、また全血中より選択的特異的に目的細胞を捕捉するための要件が開示されてもいないし実施もない。   For the purpose of capturing the target substance cells more selectively and specifically, Patent Document 1 reports a separation material on which a peptide or lipid having affinity for T lymphocytes is immobilized, but at least exemplified. There is a practical problem because the binding affinity for T lymphocytes when thymic hormone is immobilized is insufficient. Patent Documents 2 to 5 each disclose a CD4 positive cell trapping material in which a peptide having affinity for CD4 positive cells is immobilized on a non-woven fabric. Alternatively, immobilization of the complementary determinant region partial peptide of the light chain variable region is practically insufficient in binding affinity for CD4 positive cells and cannot be used. Furthermore, Patent Document 6 discloses a CD4 positive cell separation device using a chimeric antibody, a single chain antibody, or an antibody combining them, which binds to a CD4 molecule, but there is still a problem in improving the productivity of the recombinant antibody. There is a problem that the manufacturing cost is expensive and that a method for removing CD4 positive cells from whole blood, not mononuclear cell suspensions, is not described and is not practical. There is. Patent Document 7 discloses an adsorbent in which a ligand having affinity for a substance expressed on the surface of a tumor cell is immobilized on a polymer compound by a chemical bond. The requirement for capturing target cells selectively and specifically from whole blood has not been disclosed or implemented. Patent Document 8 discloses an immune system cell-adsorbing material in which a substance having affinity for the surface antigen of T helper type 2 cells is immobilized on a water-insoluble carrier, but the adsorption rate is insufficient, Also, there is no disclosure or implementation of requirements for capturing target cells selectively and specifically from whole blood.

標的物質に対して特異的結合親和性を有する認識分子としては、抗体、キメラ抗体、F(ab')2、Fab、Fab'、ペプチド、核酸、糖鎖、低分子化合物などが知られているが、一般に抗体は結合親和性が高く基材に固定化しても結合活性を保持しやすい一方で、製造コストが高く実用上課題がある。130kDa程度以下の認識分子では製造コストが抗体に比べ安価であるというメリットはあるが、基材に固定化した状態で実用上十分な結合活性を保持させるのが難しい。 Known recognition molecules having specific binding affinity for the target substance include antibodies, chimeric antibodies, F (ab ′) 2 , Fab, Fab ′, peptides, nucleic acids, sugar chains, low molecular weight compounds, etc. However, in general, antibodies have high binding affinity and can easily retain binding activity even when immobilized on a substrate, but are expensive to produce and have practical problems. A recognition molecule of about 130 kDa or less has the merit that the production cost is lower than that of an antibody, but it is difficult to maintain a practically sufficient binding activity when immobilized on a substrate.

このように血液中の標的物質である細胞を、特に全血中より直接、特異的に捕捉することが期待されているが、実用上利用可能な技術として確立されていない。   As described above, it is expected that cells that are target substances in blood are specifically captured directly from whole blood, but it has not been established as a practically usable technique.

特開平3-32680号公報JP-A-3-32680 特開平6-154316号公報JP-A-6-1554316 特開平6-154317号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-15317 特開平6-218051号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-218051 特開平6-269663号公報JP-A-6-269663 特開平11-332594号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-332594 特開2000-217909号公報JP 2000-217909 JP 特開2003-52817号公報JP 2003-52817 A

血球成分除去療法のみならず、血球成分を分離し処理する全般的な医療技術において、免疫反応などの生物学的相互作用を利用して、理論的に病因と推定される標的物質である細胞をより選択的特異的に捕捉することで副作用を減らし、安全性と治療効果を高めることが期待されているにもかかわらず、血液中の標的物質である細胞を、特に全血中より直接、特異的に捕捉する技術が、実用上利用可能な技術として確立されていない問題がある。本発明が解決しようとする課題は、標的物質である細胞を全血中より直接、特異的に捕捉するための、実用上利用可能な血液処理用基材、血液処理用デバイス、及び血液の処理方法を提供することにある。さらに本発明が解決しようとする別の課題は、所定の条件下で血液処理用基材表面に固定化された認識分子、血液処理用基材の表面固定化用認識分子を選択する方法、及び血液処理用基材の製造方法を提供することにある。   In general medical technology that separates and processes blood cell components as well as blood component removal therapy, cells that are target substances that are theoretically estimated to be etiologically can be obtained using biological interactions such as immune reactions. Despite the expectation of more selective and specific capture to reduce side effects and increase safety and therapeutic effects, cells that are target substances in the blood, specifically directly from whole blood However, there is a problem that the technology to be captured is not established as a practically usable technology. The problem to be solved by the present invention is to provide a practically usable blood processing substrate, blood processing device, and blood processing for specifically and specifically capturing cells as target substances from whole blood. It is to provide a method. Furthermore, another problem to be solved by the present invention is to select a recognition molecule immobilized on the surface of a blood processing substrate under a predetermined condition, a method of selecting a recognition molecule for surface immobilization of a blood processing substrate, and It is providing the manufacturing method of the base material for blood processing.

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。まず、当該領域研究者らが通常重要と考える、標的物質と認識分子との結合親和性を定量的に示す指標としての解離定数:KD(値が低いほど結合親和性は高い)を測定し、更に認識分子を固定化した基材を作製し、標的物質である細胞を全血中より直接、特異的に捕捉出来るか否か試験したところ、解離定数と細胞の特異的捕捉能には相関が見られない場合が存在することを見出した。続いて本発明者らは、これらのデータを詳細に吟味し、同様な解離定数を持つ認識分子であっても、後述する一定の条件下で測定を行った時に、基材表面に固定化された認識分子中の標的蛋白部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる場合に、標的物質である細胞を全血中より直接、特異的に捕捉可能である、という驚くべき知見を見出した。つまり、固定化された認識分子に対し、標的蛋白分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるように条件設定し、標的蛋白分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することで、標的物質である細胞を全血中より直接特異的に捕捉するための実用上利用可能な血液処理用基材、血液処理用デバイス、及び血液の処理方法を提供するための更なる必須条件を見出した。上記の必須条件は、換言すると用いる認識分子が固定化状態でどれだけ活性を保っているかを直接的に評価し得る指標となっている。表面に固定化できる認識分子数は表面積により上限があるため、たとえ認識分子の固定化量を増やしても、この値が50%以下の場合には、細胞表面の標的タンパク質分子を効果的に捕捉することが困難となるため、実用上利用不可能となる。上述のような、実験と詳細な解析を経ることにより、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明によれば、以下の発明が提供される。
This inventor repeated earnest research in order to solve the said subject. First, consider the region researchers usually critical, dissociation constant as an index indicating quantitatively the binding affinity of the recognition molecule and the target substance: K D (the lower the value binding affinity high) measured Furthermore, a substrate on which the recognition molecule was immobilized was prepared, and it was tested whether or not the target substance cell could be directly captured from whole blood. Correlation was found between the dissociation constant and the specific capture ability of the cell. I found that there is a case that can not be seen. Subsequently, the present inventors examined these data in detail, and even a recognition molecule having a similar dissociation constant is immobilized on the surface of the substrate when measured under certain conditions described later. Surprising findings that the target substance cell can be directly and specifically captured from whole blood when 50% or more of the target protein sites in the recognition molecule are bound to the target protein molecule. I found. That is, the target protein molecule solution is supplied to the immobilized recognition molecule at a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration and at a flow rate v (L / sec) for a time t (second). And the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of the target protein molecule possessed by the recognition molecule is bound to the target protein molecule, and the binding affinity for the target protein molecule is set. A substrate for blood treatment that can be practically used for directly capturing a target substance cell from whole blood by immobilizing at least one type of recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less on the surface of the substrate. And a further essential condition for providing a blood processing device and a blood processing method. In other words, the above essential condition is an indicator that can directly evaluate how much activity the recognition molecule used retains in an immobilized state. Since the number of recognition molecules that can be immobilized on the surface is limited by the surface area, even if the amount of recognition molecules immobilized is increased, if this value is 50% or less, target protein molecules on the cell surface are effectively captured. It becomes difficult to do so, making it practically unusable. Through the experiment and detailed analysis as described above, the present invention has been completed.
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.

(1) 血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材であって、
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化してなり、
(b)固定化された認識分子と標的蛋白分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする血液処理用基材。
(1) A blood treatment substrate that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood,
(A) an artificially prepared at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less having binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance is immobilized on the substrate surface;
(B) the dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the target protein molecule is 1 μM or less,
(C) Supplying a target protein molecule solution having a concentration C (M) of 50 to 5000 times the dissociation constant concentration to the immobilized recognition molecule at a flow rate v (L / second) for a time t (second). In this case, the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule.
A blood processing substrate characterized by the above.

(2) 該認識分子が共有結合を介して基材表面に固定化されている、(1)に記載の血液処理用基材。
(3) (1)又は(2)に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイス。
(4) (1)又は(2)に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイスに、標的物質を含有する血液を通液することを特徴とする血液の処理方法。
(2) The blood processing substrate according to (1), wherein the recognition molecule is immobilized on the surface of the substrate via a covalent bond.
(3) A blood processing device in which the blood processing substrate according to (1) or (2) is filled in a container having an inlet and an outlet.
(4) The blood containing a target substance is passed through a blood processing device in which the blood processing substrate according to (1) or (2) is filled in a container having an inlet and an outlet. Blood processing method.

(5) 血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材表面に固定化された認識分子であって、
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の分子であり、
(b)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする認識分子。
(5) A recognition molecule immobilized on the surface of a blood treatment substrate that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood,
(A) at least one molecule having a molecular weight of 130 kDa or less, which is artificially prepared and has a binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance,
(B) the dissociation constant with the target protein molecule is 1 μM or less,
(C) When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied for a time t (second) at a flow rate v (L / second), the target protein molecule is supplied. The molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 )
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule.
A recognition molecule characterized by that.

(6) (a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子であり、且つ(b)分子量が130kDa以下であり、且つ(c)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下である候補認識分子から、
解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された候補認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、候補認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるものを選び出すことを含む、
血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材の表面固定化用認識分子を選択する方法。
(6) (a) an artificially produced molecule having binding affinity for a target protein molecule present on the surface of a target substance, and (b) a molecular weight of 130 kDa or less, and (c) a target protein From a candidate recognition molecule having a dissociation constant of 1 μM or less from the molecule,
When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / second) for a time t (second), the substrate to which the target protein molecule is supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the candidate recognition molecule immobilized on the surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Including selecting a target protein molecule in which 50% or more of the target protein molecule binding sites of the candidate recognition molecule are bound to the target protein molecule.
A method for selecting a recognition molecule for immobilizing a surface of a blood treatment substrate that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood.

(7) 血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材の製造方法であって、固定化された認識分子に対し、標的蛋白分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるように条件設定し、標的蛋白分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することを含む、血液処理用基材の製造方法。
(7) A method for producing a substrate for blood treatment that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood, On the other hand, when the target protein molecule solution is supplied at a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration and at a flow rate v (L / sec) for a time t (second), the target protein molecule is supplied. Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of the target protein molecule possessed by the recognition molecule is bound to the target protein molecule, and the binding affinity for the target protein molecule is set. A method for producing a blood processing substrate, comprising immobilizing at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less on the surface of the substrate.

(8) 血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材であって、
(a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化してなり、
(b)固定化された認識分子とCD4分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする血液処理用基材。
(8) A blood processing substrate for removing 90% or more of CD4-positive cells in blood,
(A) An artificially prepared at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less having binding affinity for CD4 molecules on the cell surface is immobilized on the substrate surface,
(B) the dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the CD4 molecule is 1 μM or less,
(C) A CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied to the immobilized recognition molecule at a flow rate v (L / sec) for a time t (second). The molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the CD4 molecule is supplied,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the CD4 molecule.
A blood processing substrate characterized by the above.

(9) 該認識分子が共有結合を介して基材表面に固定化されている、(8)に記載の血液処理用基材。
(10) (8)又は(9)に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイス。
(11) (8)又は(9)に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイスに、標的物質を含有する血液を通液することを特徴とする血液の処理方法。
(9) The blood processing substrate according to (8), wherein the recognition molecule is immobilized on the substrate surface via a covalent bond.
(10) A blood processing device in which the blood processing substrate according to (8) or (9) is filled in a container having an inlet and an outlet.
(11) The blood containing a target substance is passed through a blood processing device in which the blood processing substrate according to (8) or (9) is filled in a container having an inlet and an outlet. Blood processing method.

(12) 血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材表面に固定化された認識分子であって、
(a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の分子であり、
(b)CD4分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする認識分子。
(12) A recognition molecule immobilized on the surface of a blood processing substrate for removing 90% or more of CD4-positive cells in blood,
(A) at least one molecule having a molecular weight of 130 kDa or less, which is artificially prepared and has binding affinity for CD4 molecules on the cell surface;
(B) the dissociation constant with the CD4 molecule is 1 μM or less,
(C) When a CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / sec) for a time t (seconds), the group to which CD4 molecules are supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the material surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the CD4 molecule.
A recognition molecule characterized by that.

(13) (a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子であり、且つ(b)分子量が130kDa以下であり、且つ(c)CD4分子との解離定数が1μM以下である候補認識分子から、
解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された候補認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、候補認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になるものを選び出すことを含む、
血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材の表面固定化用認識分子を選択する方法。
(13) (a) an artificially produced molecule having binding affinity for the CD4 molecule on the cell surface, (b) a molecular weight of 130 kDa or less, and (c) a dissociation constant with the CD4 molecule From candidate recognition molecules with a 1 μM or less,
When a CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / sec) for a time t (seconds), the substrate surface area S to which the CD4 molecules are supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the candidate recognition molecule immobilized on (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Including selecting a substance in which 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the candidate recognition molecule is bound to the CD4 molecule when supplied so that the relationship of
A method for selecting a recognition molecule for surface immobilization of a blood processing substrate that removes 90% or more of CD4-positive cells in blood.

(14) 液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材の製造方法であって、固定化された認識分子に対し、CD4分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になるように条件設定し、CD4分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することを含む、血液処理用基材の製造方法。
(14) A method for producing a substrate for blood treatment that removes 90% or more of CD4 positive cells in a solution, wherein the concentration of a CD4 molecule solution is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration with respect to the immobilized recognition molecule. When supplying a time t (second) at a flow rate v (L / second) at a concentration C (M), the mole of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the CD4 molecule is supplied Between the surface density d (mol / mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of CD4 molecules possessed by the recognition molecule is in a state of binding to CD4 molecules, and the molecular weight of 130 kDa having binding affinity for CD4 molecules. The manufacturing method of the base material for blood treatment including fix | immobilizing the following at least 1 type of recognition molecule on the base-material surface.

血球成分除去療法のみならず、血球成分を分離し処理する全般的な医療技術において、免疫反応などの生物学的相互作用を利用して、理論的に病因と推定される標的物質である細胞をより選択的特異的に捕捉することで副作用を減らし、安全性と治療効果を高めることが期待されているにもかかわらず、血液中の標的物質である細胞を、特に全血中より直接、特異的に捕捉する技術が、実用上利用可能な技術として確立していなかった。本発明により、標的物質である細胞を全血中より直接、特異的に捕捉するための、実用上利用可能な分離装置および分離方法を提供出来ることとなり、目的の標的物質のみを処理出来るという意味で、EBM(Evidence Based Medicine)時代の医療の質、効率の向上に貢献する。   In general medical technology that separates and processes blood cell components as well as blood component removal therapy, cells that are target substances that are theoretically estimated to be etiologically can be obtained using biological interactions such as immune reactions. Despite the expectation of more selective and specific capture to reduce side effects and increase safety and therapeutic effects, cells that are target substances in the blood, specifically directly from whole blood The technology to capture automatically has not been established as a practically usable technology. According to the present invention, it is possible to provide a practically usable separation device and separation method for specifically and directly capturing cells as target substances from whole blood, meaning that only target target substances can be processed. This contributes to improving the quality and efficiency of medical care in the EBM (Evidence Based Medicine) era.

以下、本発明についてさらに具体的に説明する。
本発明で用いられる「標的物質」とは、血液に代表される生物学的液体に含まれる生物由来の物質、細胞、組織などのうち、除去対象となる特定の生物由来物のことを意味しており、有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの物質である。標的物質は血液そのものに含まれる場合の他、血液由来の夾雑物が多く含まれる液体中に含まれる場合もある。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
The “target substance” used in the present invention means a specific biological substance to be removed from biological substances, cells, tissues, etc. contained in a biological fluid represented by blood. And at least one substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses and virus-infected cells. In addition to the case where the target substance is contained in the blood itself, the target substance may be contained in a liquid containing a large amount of contaminants derived from blood.

標的物質のうち、有害物質とは、例えば、LDL、β2ミクログロブリン、薬物、ビリルビン、胆汁酸、アミノ酸、クレアチニン、エンドトキシン、抗A抗体、抗B抗体、抗アセチルコリンレセプター抗体、IgG、抗カルジオリピン抗体、抗DNA抗体、免疫複合体、昏睡物質、リウマチ因子などの血漿成分である。異常プリオンなども含まれる。また、炎症性サイトカインをはじめとする各種メディエータも病態によっては有害物質となる。炎症性サイトカインとして、IL−1、IL−6、IL−8、IL−18、TNF−α、GM−CSF、RANTES/SISサイトカインファミリーなどが知られている。また炎症に関わるメディエータとしては、プロスタグランジン、トロンボキサン、ロイコトリエンなど生体内でアラキドン酸から生成される物質や、血小板活性化因子、ヒスタミン、ブラジキニンや補体因子であるC5aなどがある。   Among the target substances, harmful substances include, for example, LDL, β2 microglobulin, drug, bilirubin, bile acid, amino acid, creatinine, endotoxin, anti-A antibody, anti-B antibody, anti-acetylcholine receptor antibody, IgG, anti-cardiolipin antibody, Plasma components such as anti-DNA antibodies, immune complexes, coma, rheumatoid factors. Abnormal prions are also included. Various mediators including inflammatory cytokines are also harmful substances depending on the pathological condition. IL-1, IL-6, IL-8, IL-18, TNF-α, GM-CSF, RANTES / SIS cytokine family and the like are known as inflammatory cytokines. Mediators involved in inflammation include substances generated from arachidonic acid in vivo such as prostaglandins, thromboxanes and leukotrienes, platelet activating factor, histamine, bradykinin and complement factor C5a.

病因細胞とは、腫瘍細胞やバクテリア、あるいは、白血球(好中球、好酸球、好塩基球、リンパ球、又は単球)、血小板などの血球のうち、特定疾患の病因と推定されるものである。例えば、自己免疫疾患において細胞性免疫の亢進が懸念される場合、白血球細胞表面上に発現されている免疫グロブリンスーパーファミリー分子を指標に病因細胞を区別することが望ましい。具体的には、CD2陽性細胞、CD4陽性細胞、CD8陽性細胞、CD28陽性細胞、CTLA−4(CD152)陽性細胞、PECAM−1(CD31)陽性細胞、ICAM−1(CD54)陽性細胞、ICAM−2(CD102)陽性細胞などがある。また、インテグリンファミリー分子で区別するのも有効である。例えば、VLA−1(CD49a/CD29)陽性細胞、VLA−2(CD49b/CD29)陽性細胞、VLA−3(CD49c/CD29)陽性細胞、VLA−4(CD49d/CD29)陽性細胞、VLA−5(CD49e/CD29)陽性細胞、VLA−6(CD49f/CD29)陽性細胞、LFA−1(CD11a/CD18)陽性細胞、Mac−1(CD11b/CD18)陽性細胞、p150,95(CD11c/CD18)陽性細胞、gpII
b/IIIa(CD41/CD61)陽性細胞、LPAM−1陽性細胞などである。
Pathogenic cells are tumor cells, bacteria, blood cells such as leukocytes (neutrophils, eosinophils, basophils, lymphocytes, or monocytes), platelets, etc. It is. For example, when there is a concern about enhancement of cellular immunity in autoimmune diseases, it is desirable to distinguish pathogenic cells using immunoglobulin superfamily molecules expressed on the surface of white blood cells as an index. Specifically, CD2-positive cells, CD4-positive cells, CD8-positive cells, CD28-positive cells, CTLA-4 (CD152) -positive cells, PECAM-1 (CD31) -positive cells, ICAM-1 (CD54) -positive cells, ICAM- 2 (CD102) positive cells. It is also effective to distinguish by integrin family molecules. For example, VLA-1 (CD49a / CD29) positive cells, VLA-2 (CD49b / CD29) positive cells, VLA-3 (CD49c / CD29) positive cells, VLA-4 (CD49d / CD29) positive cells, VLA-5 ( CD49e / CD29) positive cells, VLA-6 (CD49f / CD29) positive cells, LFA-1 (CD11a / CD18) positive cells, Mac-1 (CD11b / CD18) positive cells, p150, 95 (CD11c / CD18) positive cells , GpII
b / IIIa (CD41 / CD61) positive cells, LPAM-1 positive cells, and the like.

本発明で用いられる「基材」とは、常温の水溶液中で固体状態にあるものをいい、形状としては特に限定されないが、液相中の目的細胞との接触頻度を高めるために表面積が大きいものであることが好ましい。形状を例示すると、球状、立方状、平面状、平膜状、チップ状、繊維状、綿状、布状、糸状、束状、織布状または不織布状などの繊維構造体、スポンジなどの高分子多孔質体、ビーズ状、ゲル状あるいは中空糸等が挙げられる。これらのうち、細密充填のしやすさ、認識分子を均質に表面に保持しやすい点、実有効面積を比較的多く確保できる点、及び血液に代表される生物学的液体の流通面から、球状、粒状及び繊維状のものが望ましい。特に、血液中の細胞を分離または吸着する場合、吸着効率の点から織布状または不織布状が好ましく、さらには、担体の構造制御が容易であるという点から不織布状が最も好ましい。   The “base material” used in the present invention means a material in a solid state in an aqueous solution at room temperature, and the shape is not particularly limited, but the surface area is large in order to increase the frequency of contact with target cells in the liquid phase. It is preferable. Examples of shapes include fiber structures such as spheres, cubes, planes, flat membranes, chips, fibers, cotton, cloths, yarns, bundles, woven fabrics or nonwoven fabrics, sponges and other high structures. A molecular porous body, a bead shape, a gel shape, a hollow fiber, etc. are mentioned. Of these, spherical shape is achieved due to the ease of fine packing, the ability to keep the recognition molecules homogeneously on the surface, the fact that a relatively large effective area can be secured, and the flow of biological fluids typified by blood. Granular and fibrous are preferred. In particular, when separating or adsorbing cells in blood, a woven fabric or a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of adsorption efficiency, and a nonwoven fabric is most preferable from the viewpoint that the structure of the carrier can be easily controlled.

基材の材質は、少なくとも所定量の認識分子を安定して固定できるものであれば、無機化合物、有機化合物を問わないが、様々な形状に加工でき、認識分子を直接または間接的に化学結合でき、かつ血液に代表される生物学的液体との接触時に溶出物が少ないなど、医療材料として安全に用いることができるものが好ましい。例えば、ガラス、カオリナイトまたはベントナイトなどの無機材料、セルロース等の植物由来の多糖類系化合物、デキストラン、キチン、キトサン、デンプン、アガロース、タンパク質(コラーゲンなど)または天然ゴムなどの天然ポリマー、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール等のビニル系化合物あるいはその誘導体の重合体及び共重合体、ナイロン6あるいは66等のポリアミド系化合物、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系化合物、またはポリアミノ酸などの合成ポリマーあるいは活性炭等が挙げられる。   The material of the base material is not limited to inorganic compounds and organic compounds as long as it can stably fix at least a predetermined amount of recognition molecules, but it can be processed into various shapes, and the recognition molecules are directly or indirectly chemically bonded. Those that can be used safely as medical materials are preferable, such as being able to be used and having a small amount of eluate upon contact with a biological fluid typified by blood. For example, inorganic materials such as glass, kaolinite or bentonite, polysaccharide compounds derived from plants such as cellulose, natural polymers such as dextran, chitin, chitosan, starch, agarose, protein (collagen etc.) or natural rubber, polypropylene, polystyrene , Polyamide, polyethylene, polyurethane, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, polymethacrylic acid ester, polyacrylic acid ester, polyacrylic acid, polymer and copolymer of vinyl derivatives such as polyacrylic acid, polyvinyl alcohol and derivatives thereof, nylon Examples thereof include polyamide compounds such as 6 or 66, polyester compounds such as polyethylene terephthalate, synthetic polymers such as polyamino acids, or activated carbon.

不織布状基材を選択する場合、強度、加工性または安全性の点から、不織布状基材を構成する繊維は、セルロース、ポリエステルまたはポリプロピレンであることが好ましい。また、構成繊維の平均繊維直径を適宜選択することで、不織布基材の構造を制御することができる。この基材構成繊維の平均繊維直径は2.5μm以上50μm未満であることが好ましい。なぜなら、平均繊維直径が2.5μm未満であると、不織布状とした際に目が細かくなる傾向があり、目的細胞以外の細胞を物理的に捕捉する非特異的細胞吸着が起こるため好ましくない。一方、50μm以上の場合、不織布状とした際に目が粗くなる傾向があり、目的細胞との接触頻度が著しく低下し、従って除去効率が下がるので好ましくない。   When selecting a nonwoven fabric base material, it is preferable that the fiber which comprises a nonwoven fabric base material is a cellulose, polyester, or a polypropylene from a point of intensity | strength, workability, or safety | security. Moreover, the structure of a nonwoven fabric base material is controllable by selecting the average fiber diameter of a constituent fiber suitably. The average fiber diameter of the substrate constituting fibers is preferably 2.5 μm or more and less than 50 μm. This is because if the average fiber diameter is less than 2.5 μm, there is a tendency for the eyes to become finer when made into a nonwoven fabric, and nonspecific cell adsorption that physically captures cells other than the target cells occurs, which is not preferable. On the other hand, when it is 50 μm or more, it tends to be rough when formed into a non-woven fabric, and the contact frequency with the target cell is remarkably lowered, and therefore the removal efficiency is lowered.

本発明で用いられる「認識分子」とは、蛋白工学もしくは分子生物学および遺伝子工学的手法を用いて作成した人工的な分子であり、その分子量は130kDa以下である。抗体のF(ab')2部分、Fab部分、Fab'部分、ペプチド、遺伝子組換え蛋白質、核酸、糖鎖、低分子化合物などから選択されるが、望ましくは、遺伝子組換え蛋白質または核酸である。人工的な分子であることから、熱安定性の優れたものを大量生産により低価格で供給できるメリットがある。こうした認識分子は対象に対して特異的に結合することから人工抗体と呼ばれることもある。人工抗体は、通常、抗体V領域の3次構造と類似の構造分子を利用してそのループ形成部分をランダム化もしくは抗体V遺伝子のCDR3を組み込むことにより作製する。Protein Aを抗体化したAffibody(K.Nord, O.Nord, M.Uhlen, et al., Eur.J.Biochem, 268, 4269 (2001))、GFPを抗体化した光る抗体Fluorobody(I.S.Kim, J.H.Shim, Y.T.Suh, et al., Biosci.Biotechnol.Biochem., 66, 1148 (2002))、fibronectinのdomain 10を抗体化したMinibody(V.Batori, A.Koide, S.Koide, Protein Eng., 15, 1015 (2002))、ペプチドミミック分子と抗体の融合分子Pepbody(E.Lunde, V.Lauvrak, I.B.Rasmussen, et al., Biochem.Soc.Trans., 30, 500 (2002))、ラクダ抗体の構造を利用した一本鎖抗体Nanobody(A.Muruganandam, J.Tanha, S.Narang, D.Stanimirovic, The FASEB J. 16, 240 (2002))などがある。また、核酸構造を持ったAptamerやRNAの光学異性体enatio-RNAを利用したSpiegelmer(B.Wlotzka, S.Leva, B.Eschgfaller, et al., Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 99, 8898 (2002))などがある。 The “recognition molecule” used in the present invention is an artificial molecule prepared using protein engineering or molecular biology and genetic engineering techniques, and has a molecular weight of 130 kDa or less. It is selected from F (ab ') 2 part, Fab part, Fab' part of antibody, peptide, recombinant protein, nucleic acid, sugar chain, low molecular weight compound, etc., preferably a recombinant protein or nucleic acid . Since it is an artificial molecule, it has the advantage of being able to supply a product with excellent thermal stability at a low price by mass production. These recognition molecules are sometimes called artificial antibodies because they bind specifically to the target. Artificial antibodies are usually prepared by randomizing the loop-forming part using a structural molecule similar to the tertiary structure of the antibody V region or incorporating CDR3 of the antibody V gene. Affibody with protein A antibody (K. Nord, O. Nord, M. Uhlen, et al., Eur. J. Biochem, 268, 4269 (2001)), Fluorobody with GFP antibody (ISKim, JHShim) , YTSuh, et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 66, 1148 (2002)), Minibody (V. Batori, A. Koide, S. Koide, Protein Eng. 1015 (2002)), Pepbody (E.Lunde, V.Lauvrak, IBRasmussen, et al., Biochem.Soc.Trans., 30, 500 (2002)), and the structure of camel antibody. Examples include single-chain antibodies Nanobody (A. Muruganandam, J. Tanha, S. Narang, D. Stanimirovic, The FASEB J. 16, 240 (2002)). Also, Spiegelmer (B. Wlotzka, S. Leva, B. Eschgfaller, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, Aptamer with nucleic acid structure and RNA enantiomer enatio-RNA) 8898 (2002)).

このような人工抗体の一例として、ドイツMorphoSys社のファージディスプレイによるカスタムモノクローナル抗体作製サービスがあり、比較例に示す可溶性ヒトCD4分子に対する人工抗体HuCAL F(ab')2を作製したところ、天然モノクローナル抗体に匹敵する特異的結合親和性を示すものが得られた。また、この人工抗体HuCAL F(ab')2の分子量は、130kDaであった。 As an example of such an artificial antibody, there is a custom monoclonal antibody production service by phage display of MorphoSys, Germany. When the artificial antibody HuCAL F (ab ') 2 against the soluble human CD4 molecule shown in the comparative example was produced, a natural monoclonal antibody was produced. A specific binding affinity comparable to was obtained. The molecular weight of this artificial antibody HuCAL F (ab ′) 2 was 130 kDa.

本発明で用いられる「解離定数」とは、一般にKDで表され、解離の度合いを表している。数字が小さいほど結合の強さが強い。認識分子に対し、様々な濃度の標的蛋白分子を十分に結合させた後、遊離している標的蛋白分子の量を定量測定することで計算することが出来る。定量方法はELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)による方法、分光学的方法、水晶発振子を用いる方法、Frontal Affinity Chromatography(M.Nishikata, K.Kasai, S.Ishii, J.Biochem. 82, 1475 (1977))による方法、RI標識した標的蛋白分子を用いる方法、表面プラズモン共鳴現象を利用した方法などがある。このうち、例えば、表面プラズモン共鳴現象を利用したバイオセンサでは、金薄膜を蒸着したガラス表面を処理してセンサチップとし、そこに認識分子を固定化した後、標的蛋白分子溶液を流して認識分子と標的蛋白分子を接触させる。接触の前後で一定の波長の光を金薄膜にあておき反射光の時間変化を観測する。反射光は表面プラズモン共鳴現象によって金薄膜近傍の物質の密度の影響をうけるため、表面密度の変化からリアルタイムの結合量変化がわかり、結合速度定数、解離速度定数が求まることから解離定数を容易に知ることができる。 A "dissociation constant" used in the present invention is normally represented by K D, which represents the degree of dissociation. The smaller the number, the stronger the bond. It can be calculated by quantitatively measuring the amount of the target protein molecule released after sufficiently binding various concentrations of the target protein molecule to the recognition molecule. The quantification method is ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), spectroscopic method, method using crystal oscillator, Frontal Affinity Chromatography (M.Nishikata, K.Kasai, S.Ishii, J. Biochem. 82, 1475 ( 1977)), a method using an RI-labeled target protein molecule, and a method using the surface plasmon resonance phenomenon. Among these, for example, in a biosensor using the surface plasmon resonance phenomenon, a glass surface on which a gold thin film is deposited is processed into a sensor chip, a recognition molecule is immobilized thereon, and then a target protein molecule solution is poured to recognize the recognition molecule. And target protein molecules are brought into contact. Light of a certain wavelength is placed on a gold thin film before and after contact, and the time change of reflected light is observed. The reflected light is affected by the density of the material in the vicinity of the gold thin film due to the surface plasmon resonance phenomenon, so the change in the amount of binding in real time can be seen from the change in the surface density, and the dissociation constant can be easily determined by obtaining the binding rate constant and dissociation rate constant I can know.

より具体的には、センサチップ上に基材固定化と同条件で固定化した認識分子に対して、アナライトとして標的物質もしくは標的蛋白分子を流してセンサグラムを取得する。例えば、標的物質が細胞で認識分子が認識する標的が細胞表面上の蛋白分子である場合は、遺伝子工学的に可溶性分子として調製、精製した可溶化標的分子をアナライトとしてもよい。   More specifically, a sensorgram is obtained by flowing a target substance or target protein molecule as an analyte with respect to a recognition molecule immobilized on the sensor chip under the same conditions as the substrate immobilization. For example, when the target substance is a protein molecule on the cell surface that is recognized by the recognition molecule in the cell, the solubilized target molecule prepared and purified as a soluble molecule by genetic engineering may be used as the analyte.

本発明で用いられる「特異的」とは、抗体抗原結合に代表されるような生物学的相互作用によって、基本的に標的物質もしくは標的蛋白分子に対してのみ、高い結合親和性で結合することを言い、固定化された認識分子と標的蛋白分子(アナライト)との解離定数は1μM以下であるべきであるが、好ましくは10nM以下、さらに好ましくは1nM以下である。   The term “specific” used in the present invention basically binds only to a target substance or a target protein molecule with a high binding affinity by a biological interaction represented by antibody antigen binding. The dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the target protein molecule (analyte) should be 1 μM or less, preferably 10 nM or less, more preferably 1 nM or less.

センサチップ上に固定化された認識分子は、センサグラム上、質量密度増加として検出できるので、センサチップ上単位面積あたりの認識分子モル数が計算できる。こうしてセンサチップ上の固定化された認識分子に対し、アナライトとして標的物質ないし可溶化標的分子を過剰量充分時間反応させた際に単位面積あたりに結合するアナライトの質量を測定し結合したアナライトのモル数を知ることが出来る。これをRmax-realとする。   Since the recognition molecule immobilized on the sensor chip can be detected as an increase in mass density on the sensorgram, the number of recognition molecule moles per unit area on the sensor chip can be calculated. In this way, when the target substance or solubilized target molecule is reacted in an excessive amount for a sufficient amount of time as an analyte to the immobilized recognition molecule on the sensor chip, the mass of the analyte bound per unit area is measured and the bound analyte is measured. You can know the number of moles of light. This is Rmax-real.

過剰量とは、アナライトを解離定数濃度の50倍濃度以上5000倍濃度程度までの濃度で反応させることを言う。十分時間とは、1秒以上12時間程度までの反応時間を言う。過剰量充分時間反応させたとき、固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 The excess amount means that the analyte is reacted at a concentration of 50 to 5000 times the dissociation constant concentration. Sufficient time means reaction time from 1 second to about 12 hours. When reacted for an excessive amount of time, the target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the concentration of the dissociation constant with respect to the immobilized recognition molecule is flowed at a flow rate v (L / sec). In the case of supplying time t (second), 100 <Cvt between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied. The relationship / Sd <2 × 10 5 is established.

一方、認識分子1モルに対してアナライトが何モル結合するかは理論的に知ることができるので、センサチップ上単位面積あたりの認識分子モル数から、理論的に結合しうる単位面積あたりのアナライトモル数は計算できる。これをRmax-theoryとする。   On the other hand, since it is possible to theoretically know how many moles of analyte are bound to 1 mole of recognition molecule, the number of moles of recognition molecule per unit area on the sensor chip can be theoretically bound. The number of analyte moles can be calculated. This is Rmax-theory.

ここで、(Rmax-real/Rmax-theory)x100(%)を結合効率と呼ぶことにすると、結合効率が50%以上になるような固定化条件を設定する。即ち、本発明で言う「認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる」とは、上記の結合効率が50%以上であることを意味する。この結合効率は、好ましくは65%以上、さらに好ましくは80%以上に設定することができる。   Here, assuming that (Rmax-real / Rmax-theory) × 100 (%) is referred to as coupling efficiency, an immobilization condition is set such that the coupling efficiency is 50% or more. That is, in the present invention, “50% or more of the number of target protein molecule binding sites possessed by the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule” means that the above-mentioned binding efficiency is 50% or more. This coupling efficiency is preferably set to 65% or more, more preferably 80% or more.

この結合効率は、認識分子が基材表面上でどのような状態で固定化されているのかを把握するために非常に重要な情報となる。従来、基材表面上に認識分子を固定化する技術はできる限り多くの分子を反応させて固定化した後に活性が保たれているものを選んでいた。固定化の際に認識分子の結合活性部位が立体的に障害されていたり、固定化反応の際に結合活性部位が破壊されている場合は認識分子の固定化量がいくら高くても必要な結合活性はでない。基材表面上に固定化できる分子数は表面積と活性基の数で決まるので限界があり、固定化量を増やすだけでは目的の活性をもつ基材を製造することはできない。抗体を認識分子に用いる場合は、比較的疎水性が高く結合活性に関与しないFc領域が存在するため、特にコントロールしなくてもFc領域が固定化される確率が高く、結合効率は高くなることが多い。ところが、人工的に作製した分子の場合、大量生産により低価格で供給できることが本来のメリットであるため、なるべく低分子のものが望まれ、Fc領域に相当する部分は存在しない。こうした抗体よりも比較的低分子量の人工認識分子を、結合活性を保持したまま基材表面に固定化するためには、認識分子側に立体障害が起こらないように工夫したり、結合活性部位には固定化部位が入らないようにすることが大切である。結合効率を指標に固定化状態を制御することで、限られた基材表面上に有効な認識分子を効率よく固定化することができ、非常に高い結合活性が要求される細胞除去に必要な活性を持った基材を製造することができるようになる。   This binding efficiency is very important information for grasping in what state the recognition molecule is immobilized on the substrate surface. Conventionally, as a technique for immobilizing a recognition molecule on the surface of a base material, a technique in which activity is maintained after immobilizing by reacting as many molecules as possible has been selected. If the binding active site of the recognition molecule is sterically hindered during immobilization, or if the binding active site is destroyed during the immobilization reaction, the necessary binding is possible no matter how high the recognition molecule is immobilized. There is no activity. The number of molecules that can be immobilized on the surface of the substrate is limited because it is determined by the surface area and the number of active groups, and a substrate having the desired activity cannot be produced simply by increasing the amount of immobilization. When an antibody is used as a recognition molecule, there is an Fc region that is relatively hydrophobic and not involved in binding activity, so there is a high probability that the Fc region will be immobilized without any particular control, and the binding efficiency will be high. There are many. However, in the case of an artificially produced molecule, it is an original merit that it can be supplied at a low price by mass production. Therefore, a molecule having a low molecular weight is desired, and there is no portion corresponding to the Fc region. In order to immobilize artificial recognition molecules having a relatively low molecular weight than these antibodies on the surface of the substrate while retaining the binding activity, it is devised not to cause steric hindrance on the recognition molecule side, or to the binding active site. It is important to prevent the immobilization site from entering. By controlling the immobilization state using the binding efficiency as an index, effective recognition molecules can be efficiently immobilized on the limited substrate surface, which is necessary for cell removal that requires extremely high binding activity. It becomes possible to produce a substrate having activity.

なお、この結合効率の上限は原理的に100%である。100%を越える場合は想定している結合活性部位以外にも標的蛋白分子が結合していることになり、目的とする結合の特異性が満たされていないことになるため採用すべきではない。   The upper limit of the coupling efficiency is 100% in principle. If it exceeds 100%, the target protein molecule is bound to other than the assumed binding active site, and the target binding specificity is not satisfied, so this should not be adopted.

基材表面への認識分子の固定においては、基材表面に認識分子を直接結合していてもよいし、または活性基を介して結合していてもよい。基本的に基材から認識分子または活性基が剥離しない結合状態であれば、いずれの結合状態であってもよい。結合状態としては、共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、水素結合または疎水結合の単独またはそれら複数の合力が挙げられる。認識分子の流出を抑制する点から、共有結合、疎水結合がより好ましく、最も好ましくは共有結合である。結合反応は、上記結合効率が50%以上、好ましくは65%以上、さらに好ましくは80%以上になるように結合する反応であれば、公知のいずれの反応も用いることができ、例えば、置換反応、付加反応、縮合反応、重合反応または開環反応等が挙げられる。   In immobilizing the recognition molecule on the substrate surface, the recognition molecule may be directly bonded to the substrate surface or may be bonded via an active group. Any binding state may be used as long as the recognition molecule or the active group is basically not detached from the substrate. Examples of the bonding state include a single bond or a plurality of resultant forces of a covalent bond, an ionic bond, a van der Waals bond, a hydrogen bond, or a hydrophobic bond. From the viewpoint of suppressing the outflow of the recognition molecule, a covalent bond and a hydrophobic bond are more preferable, and a covalent bond is most preferable. As the binding reaction, any known reaction can be used as long as the binding efficiency is 50% or more, preferably 65% or more, and more preferably 80% or more. , Addition reaction, condensation reaction, polymerization reaction or ring-opening reaction.

基材表面に活性基を介して認識分子を共有結合する場合、認識分子と基材とを共有結合できる構造であれば、該活性基は公知のいずれの官能基であってもよい。活性基としては、例えば、N‐ヒドロキシメチルハロアセトアミドもしくはN‐ヒドロキシメチルジハロアセトアミド等を用いて基材表面を活性化することによって得られるα‐アセトアミノハロゲン基、N‐ヒドロキシメチルジハロプロピオンアミド等を用いて基材表面を活性化することによって得られるα,β‐プロピオンアミノハロゲン基、N‐ヒドロキシメチルジハロアセトアミド等を用いて基材表面を活性化することによって得られるα,α‐アセトアミノジハロゲン基、またはN‐ヒドロキシメチルトリハロアセトアミド等を用いて基材表面を活性化することによって得られるα,α,α‐アセトアミノトリハロゲン基等のハロアセトアミノアルカン化剤を用いて基材表面を活性化することによって得られる活性基、あるいはエピクロロヒドリン等を用いて基材表面の水酸基やアミノ基などの官能基を活性化することによって得られるエポキシ基等が挙げられる。またその他の好適な活性基としては、例えば、カルボキシ基をN‐ヒドロキシスクシンイミドで活性化したN‐ヒドロキシスクシンイミドエステル基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ビニル基、マレイミド基、トシル基、トレシル基またはブロモシアンによる活性基等も挙げられるがこれらに限定されない。認識分子の機能を維持したまま穏和な条件で反応できる点から、ハロアセトアミノアルカン化剤を用いて基材表面を活性化することによって得られる活性基やエポキシ基、N‐ヒドロキシスクシンイミドエステル基、マレイミド基が好ましい。   When the recognition molecule is covalently bonded to the substrate surface via an active group, the active group may be any known functional group as long as the recognition molecule and the substrate can be covalently bonded. As the active group, for example, α-acetaminohalogen group obtained by activating the substrate surface using N-hydroxymethylhaloacetamide or N-hydroxymethyldihaloacetamide, N-hydroxymethyldihalopropion, etc. Α, α obtained by activating the substrate surface using α, β-propionaminohalogen group, N-hydroxymethyldihaloacetamide, etc. obtained by activating the substrate surface using amide or the like Using a haloacetaminoalkane agent such as α, α, α-acetaminotrihalogen group obtained by activating the surface of the substrate using N-acetaminodihalogen group or N-hydroxymethyltrihaloacetamide Active groups obtained by activating the substrate surface, or epichrome Examples thereof include an epoxy group obtained by activating a functional group such as a hydroxyl group or an amino group on the substrate surface using rhohydrin or the like. Other suitable active groups include, for example, an N-hydroxysuccinimide ester group, an isocyanate group, an isothiocyanate group, an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a vinyl group, and a maleimide group obtained by activating a carboxy group with N-hydroxysuccinimide. , A tosyl group, a tresyl group, an active group by bromocyan, and the like, but are not limited thereto. From the point that it can react under mild conditions while maintaining the function of the recognition molecule, an active group or an epoxy group, an N-hydroxysuccinimide ester group obtained by activating the substrate surface using a haloacetaminoalkane agent, Maleimide groups are preferred.

更に基材表面に活性基を導入する方法として、グラフト重合法や、プラズマ処理、コロナ処理、化学処理やガスへの暴露によって基材表面に官能基や活性基を導入することも好適である。敢えて例示するならば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどにγ線を照射し、酸素を遮断した状態でグリシジルメタクリレートなどのビニル系のモノマー溶液に浸漬することによって容易に固定化に使用できる活性基や官能基が導入された基材を作製可能である。これらのグラフト鎖は、単独のモノマーを用いても良いし、複数のモノマーの混合による共重合体であってもかまわない。もちろんグラフト重合によって水酸基やカルボキシル基、アミノ基などを導入し、更に上述のような方法によって活性化して活性基としても良い。プラズマやコロナ処理では様々なタイプの官能基を基材表面に導入できることが知られているが、敢えて例示するならば、酸素存在下でポリエチレンテレフタレート基材表面に水酸基やカルボキシル基を導入可能であり、これらの表面改質も本発明に応用できる。また、光反応性のアゾ基やジアゾ基を基材表面に導入し、認識分子存在下、光や放射線を照射することによって認識分子を固定化することも可能である。   Furthermore, as a method for introducing an active group into the substrate surface, it is also preferable to introduce a functional group or an active group into the substrate surface by graft polymerization, plasma treatment, corona treatment, chemical treatment or exposure to gas. Illustratively, active groups that can be used for immobilization easily by irradiating polystyrene, polypropylene, polyethylene terephthalate, etc. with γ-rays and immersing them in a vinyl monomer solution such as glycidyl methacrylate in a state of blocking oxygen. A base material into which a functional group has been introduced can be produced. A single monomer may be used for these graft chains, or a copolymer obtained by mixing a plurality of monomers may be used. Of course, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or the like may be introduced by graft polymerization, and further activated by the above-described method to form an active group. It is known that various types of functional groups can be introduced into the substrate surface by plasma or corona treatment. However, if it is intentionally exemplified, hydroxyl groups and carboxyl groups can be introduced into the polyethylene terephthalate substrate surface in the presence of oxygen. These surface modifications can also be applied to the present invention. It is also possible to immobilize the recognition molecule by introducing a photoreactive azo group or diazo group onto the substrate surface and irradiating with light or radiation in the presence of the recognition molecule.

また、上記のような活性基を含有する重合体を予め重合し、基材表面に適当な溶媒を用いて塗布し、乾燥することによって、基材表面に活性基を導入することも可能である。   It is also possible to introduce an active group into the surface of the substrate by polymerizing a polymer containing the active group as described above, coating the substrate surface with a suitable solvent, and drying. .

上記の通り、本発明の血液処理用基材は、固定化された認識分子に対し、標的蛋白分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるように条件設定し、標的蛋白分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することによって製造することができる。このような本発明の血液処理用基材の製造方法も本発明の範囲内に含まれる。
As described above, the blood processing substrate of the present invention has a target protein molecule solution at a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration with respect to the immobilized recognition molecule, and a flow rate v ( L / second) when supplying a time t (second) and the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied Between,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of the target protein molecule possessed by the recognition molecule is bound to the target protein molecule, and the binding affinity for the target protein molecule is set. It can be produced by immobilizing at least one type of recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less on the substrate surface. Such a method for producing a blood processing substrate of the present invention is also included in the scope of the present invention.

上記にようにして作製することができる所定の認識分子が表面に固定化されている本発明の血液処理用基材は、入口と出口を有する容器に充填されることによって血液処理用デバイスを構築することができる。ここで用いる入口と出口を有する容器は、血液処理用基材を収納できるものであれば特に限定されず、例えば、カラムやチューブなどを用いることができる。この血液処理用デバイスに、標的物質を含有する血液を通液することによって血液を処理することにより、血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去することができる。上記した血液処理用デバイス及び血液処理方法も本発明の範囲内に含まれる。   The blood processing substrate of the present invention in which a predetermined recognition molecule that can be prepared as described above is immobilized on the surface is filled in a container having an inlet and an outlet to construct a blood processing device. can do. The container having an inlet and an outlet used here is not particularly limited as long as it can accommodate a blood processing substrate, and, for example, a column or a tube can be used. By processing blood by passing blood containing a target substance through this blood processing device, at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in the blood is obtained. Can be adsorbed or removed. The above-described blood processing device and blood processing method are also included in the scope of the present invention.

さらに、本発明の血液処理用基材表面に固定化された認識分子であって、
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の分子であり、
(b)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする認識分子も本発明の範囲内に含まれる。
Furthermore, the recognition molecule is immobilized on the surface of the blood processing substrate of the present invention,
(A) at least one molecule having a molecular weight of 130 kDa or less, which is artificially prepared and has a binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance,
(B) the dissociation constant with the target protein molecule is 1 μM or less,
(C) When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied for a time t (second) at a flow rate v (L / second), the target protein molecule is supplied. The molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 )
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule.
Such recognition molecules are also included within the scope of the present invention.

本発明で用いる認識分子は、例えば、(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子であり、且つ(b)分子量が130kDa以下であり、且つ(c)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下である候補認識分子から、
解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された候補認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、候補認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるものを選び出すことによって選択することができる。このような認識分子の選択方法も本発明の範囲内に含まれる。
The recognition molecule used in the present invention is, for example, (a) an artificially prepared molecule having binding affinity for a target protein molecule present on the surface of a target substance, and (b) a molecular weight of 130 kDa or less. And (c) a candidate recognition molecule having a dissociation constant of 1 μM or less from the target protein molecule,
When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / second) for a time t (second), the substrate to which the target protein molecule is supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the candidate recognition molecule immobilized on the surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Can be selected by selecting those in which 50% or more of the target protein molecule binding sites of the candidate recognition molecules are in a state of being bound to the target protein molecules. Such a method for selecting a recognition molecule is also included in the scope of the present invention.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples.

一例として、標的物質をヒト末梢血中のCD4陽性細胞とし、認識分子としてモノクローナル抗体より人工的に作成したF(ab')2、及びFab'、ファージディスプレイにて作成したHuCAL F(ab')2を用いて例示する。 As an example, the target substance is CD4 positive cells in human peripheral blood, F (ab ′) 2 artificially prepared from a monoclonal antibody as a recognition molecule, and Fab ′, HuCAL F (ab ′) prepared by phage display 2 is used as an example.

実施例1:マウス抗ヒトCD4抗体の酵素処理によるF(ab')2の作製
元になるマウス抗ヒトCD4抗体は市販品のclone:4H5((株)医学生物学研究所)を用いた。このマウス抗体を蛋白分解酵素であるペプシンで一定時間消化し、F(ab')2部位とFc部位由来の断片に切断した。これをゲルろ過クロマトグラフィー精製することによって、4H5抗ヒトCD4 F(ab')2 抗体断片(以下単にF(ab')2と表記)を得た。F(ab')2の標的蛋白質分子結合部位数は2価であり、分子量は約100kDであった。
Example 1: Preparation of F (ab ') 2 by enzymatic treatment of mouse anti-human CD4 antibody The original mouse anti-human CD4 antibody was clone: 4H5 (Medical and Biological Laboratories). This mouse antibody was digested with pepsin, a proteolytic enzyme, for a certain period of time and cleaved into fragments derived from the F (ab ′) 2 site and the Fc site. This was purified by gel filtration chromatography to obtain a 4H5 anti-human CD4 F (ab ′) 2 antibody fragment (hereinafter simply referred to as F (ab ′) 2 ). The number of target protein molecule binding sites of F (ab ′) 2 was divalent, and the molecular weight was about 100 kD.

比較例1
実施例1で作製した、F(ab')2を2−メルカプトエタノールを用いて、EDTA存在下温和な条件にて、F(ab')2のヒンジ部位と呼ばれる部分のジスルフィド結合のみを選択的に還元した。次に末端にSH基を有するアルキルチオール分子を反応させることによって、遊離の状態のSH基を塞ぐことによって、標的蛋白質結合部位数が1価の4H5抗ヒトCD4 Fab' 抗体断片(以下単にFab'と表記)を得た。Fab'の分子量は約50kDであった。
Comparative Example 1
Using F (ab ′) 2 prepared in Example 1 with 2 -mercaptoethanol, only disulfide bonds at the portion called the hinge site of F (ab ′) 2 are selectively used under mild conditions in the presence of EDTA. Reduced to Next, an alkylthiol molecule having an SH group at the end is reacted to block the SH group in a free state, whereby the target protein binding site is a monovalent 4H5 anti-human CD4 Fab ′ antibody fragment (hereinafter simply referred to as Fab ′). Obtained). The molecular weight of Fab ′ was about 50 kD.

比較例2:ヒト抗ヒトCD4 F(ab')2抗体のファージディスプレイ法での作製
特開平11-332594号公報の実施例1と同様にして、ヒト可溶性CD4の生産と精製を行なった。この精製したヒト可溶性CD4を標的蛋白質として、独国Morphosys社が提供するカスタムモノクローナル抗体作製サービスを利用して、ヒト抗ヒトCD4 F(ab')2抗体のファージディスプレイ法での作製を行なった。すなわち、プラスチック基材上に上述のヒト可溶性CD4を標的蛋白質として吸着させ、リン酸緩衝生理的食塩水(以下PBS(-)と表記)にて洗浄後、繊維状ファージのgIII蛋白質の末端に、ヒト抗体Fabをディスプレーしたライブラリー(HuCAL GOLD(登録商標))を結合させ、結合の強いものをスクリーニングすることによって、ヒト抗ヒトCD4抗体の可変部位の配列を取得した。これをさらに標的蛋白質分子結合部位数が2価のF(ab')2の形として生産するために、抗体重鎖のCH1領域の後に、自己会合可能なhelix-turn-helix motifを連結、さらに精製用のHisタグ配列の付加などを行い大腸菌用の発現ベクターに組換えた。これらを発現し精製することによって、ヒト抗ヒトCD4 F(ab')2抗体(以下HuCAL F(ab')2と表記)を得た。HuCAL F(ab')2の標的蛋白質結合部位数は2価であり、分子量は約130kDであった。
Comparative Example 2: Preparation of human anti-human CD4 F (ab ') 2 antibody by phage display method Human soluble CD4 was produced and purified in the same manner as in Example 1 of JP-A-11-332594. Using the purified human soluble CD4 as a target protein, human anti-human CD4 F (ab ′) 2 antibody was prepared by the phage display method using a custom monoclonal antibody production service provided by Morphosys. That is, the above human soluble CD4 is adsorbed as a target protein on a plastic substrate, washed with phosphate buffered saline (hereinafter referred to as PBS (-)), and then at the end of the filamentous gIII protein, A variable antibody sequence of a human anti-human CD4 antibody was obtained by binding a library displaying a human antibody Fab (HuCAL GOLD (registered trademark)) and screening those having strong binding. In order to produce this as a form of F (ab ') 2 in which the target protein molecule binding site is divalent, a helix-turn-helix motif capable of self-association is linked after the CH1 region of the antibody heavy chain, His tag sequence for purification was added and recombined into an expression vector for E. coli. By expressing and purifying them, a human anti-human CD4 F (ab ′) 2 antibody (hereinafter referred to as HuCAL F (ab ′) 2 ) was obtained. The number of target protein binding sites of HuCAL F (ab ′) 2 was divalent, and the molecular weight was about 130 kD.

実施例2:解離定数の測定
解離定数および結合効率の測定に使用したヒト可溶性CD4蛋白質(米国Genzyme techne社製)は、細胞外部分全長のヒトCD4cDNAをバキュロウイルスに組み込み、昆虫細胞Sf21に感染させ、その培養上清から精製したものであり、分子量約40kDである。
Example 2: Measurement of dissociation constant The human soluble CD4 protein (manufactured by Genzyme techne, USA) used for the measurement of dissociation constant and binding efficiency incorporated human CD4 cDNA of the full length of the extracellular portion into baculovirus and infected with insect cells Sf21. , Purified from the culture supernatant and having a molecular weight of about 40 kD.

実施例1のF(ab')2を10μg/mlの濃度になるように20mM酢酸緩衝液pH=5.0 bufferを用いて希釈し、ビアコア社のBIACORE S51を用いて、予めEDCとNHSで活性化したセンサチップ シリーズS CM5(ビアコア社)の1スポットに5μl/min で送液することによりアミンカップリング法にて、認識分子中のアミノ基を介して共有結合により固定化し、F(ab')2 6536RU固定化センサチップを得た。同様にして比較例1のFab'も固定化し、Fab' 5881RU固定化センサチップを得た。さらに比較例2のHuCAL F(ab')2も20mM酢酸緩衝液pH=4.5 bufferを用いて希釈した以外は同様にして固定化し、HuCAL F(ab')2 2502RU固定化センサチップを得た。 F (ab ′) 2 of Example 1 was diluted with 20 mM acetate buffer pH = 5.0 buffer to a concentration of 10 μg / ml, and activated with EDC and NHS in advance using BIACORE S51 from Biacore. Of the sensor chip series S CM5 (Biacore) is immobilized at a covalent bond via the amino group in the recognition molecule by the amine coupling method by feeding at 5 μl / min to one spot. F (ab ') 2 A 6536RU immobilized sensor chip was obtained. Similarly, Fab ′ of Comparative Example 1 was also immobilized to obtain a Fab ′ 5881RU immobilized sensor chip. Further, HuCAL F (ab ′) 2 of Comparative Example 2 was immobilized in the same manner except that it was diluted with 20 mM acetate buffer pH = 4.5 buffer to obtain a HuCAL F (ab ′) 2 2502RU immobilized sensor chip.

上記のセンサチップ上に、それぞれ上述のヒト可溶性CD4の終濃度250nM(10μg/ml) HBS-EP(ビアコア社) buffer溶液を流速30μl/min、200秒間送液して、ヒト可溶性CD4蛋白質を結合せしめ、しかる後にHBS-EP bufferのみに切り替えることにより各認識分子と標的蛋白分子の結合解離挙動を観察した。それぞれ得られたセンサグラムをもとに、BIA Evaluation soft(ビアコア社)を用いてカーブフィッティングを行なった結果から、各速度定数および解離定数を算出した。これらを表1に示す。   The above human soluble CD4 final concentration of 250 nM (10 μg / ml) HBS-EP (Biacore) buffer solution is sent to the sensor chip at a flow rate of 30 μl / min for 200 seconds to bind the human soluble CD4 protein. After that, the binding / dissociation behavior of each recognition molecule and the target protein molecule was observed by switching to only HBS-EP buffer. Each rate constant and dissociation constant were calculated from the results of curve fitting using BIA Evaluation soft (Biacore) based on the obtained sensorgrams. These are shown in Table 1.

Figure 2006346096
Figure 2006346096

実施例1のF(ab')2、比較例1のFab'および比較例2のHuCAL F(ab')2、の3つを比較しても、結合速度定数 Ka、解離速度定数 Kdおよび解離定数 KDには大きな差異は認められず、3者ともヒトCD4分子に強く結合することが示された。 Even when comparing F (ab ′) 2 of Example 1, Fab ′ of Comparative Example 1 and HuCAL F (ab ′) 2 of Comparative Example 2, the binding rate constant Ka, the dissociation rate constant Kd, and the dissociation significant difference was not observed in the constant K D, all three have been shown to bind strongly to human CD4 molecule.

実施例3:結合効率の測定
実施例2の実験時の各認識分子の固定化量と分子量および、CD4結合部位数、および実験に用いたヒト可溶性CD4の分子量より理論的最大結合量:Rmax-theory(RU)が算出可能である。ここで、1RUは1pg/mm2であることが知られている。さらに、各解離定数の50倍〜5000倍濃度に当たる250nMのヒト可溶性CD4溶液を流速30μl/min、200秒間送液して実測されたセンサグラムを用いて、実測された最大結合量:Rmax-real(RU)を算出した。
Example 3 Measurement of Binding Efficiency Theoretical maximum binding amount: Rmax− based on the immobilized amount and molecular weight of each recognition molecule in the experiment of Example 2, the number of CD4 binding sites, and the molecular weight of human soluble CD4 used in the experiment The theory (RU) can be calculated. Here, 1RU is known to be 1 pg / mm 2 . Furthermore, using a sensorgram measured by feeding a 250 nM human soluble CD4 solution corresponding to a concentration 50 to 5000 times the dissociation constant at a flow rate of 30 μl / min for 200 seconds, the maximum binding amount actually measured: Rmax-real (RU) was calculated.

ここで結合効率=(Rmax-real/Rmax-theory)x100(%)を算出した。これらを表2に示す。   Here, binding efficiency = (Rmax-real / Rmax-theory) × 100 (%) was calculated. These are shown in Table 2.

Figure 2006346096
Figure 2006346096

実施例1のF(ab')2はアミノ基を介して基材表面に固定化されたときの、結合効率の損失が比較例1および比較例2よりも少ないことがわかる。すなわち実施例1の認識分子のみがアミノ基を介した共有結合による固定化状態で効率的に標的蛋白質分子結合活性を保っていることがわかった。 It can be seen that F (ab ′) 2 of Example 1 has a lower binding efficiency loss than Comparative Example 1 and Comparative Example 2 when immobilized on the substrate surface via an amino group. That is, it was found that only the recognition molecule of Example 1 efficiently maintained the target protein molecule binding activity in the immobilized state by the covalent bond via the amino group.

ここで本実施例が先に説明した測定条件に合致することを示す。固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。本実施例では、固定化された認識分子と標的蛋白質分子であるヒト可溶性CD4との解離定数は実施例2より数百pMオーダーであり、250nMの標的蛋白質分子溶液は50倍〜5000倍濃度に当たる。流速30μl/min、200秒間送液しているため、100μl送液となり、Cvtは2.5×10-11mol程度と算出される。標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)については、BIACORE社によれば、シリーズS CM5チップは、幅0.9mm、長さ(inlet-outlet間)2.9mmのY字型のフローセルとなっており、referenceの部分も含めて、3つの認識物質固定化部位を持っている、ここで近似のために、フローセルが長方形でその1/3がひとつの認識物質固定化基材表面積とすれば、その面積は最大でも0.87mm2と算出される。 Here, it is shown that the present example meets the measurement conditions described above. When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied to the immobilized recognition molecule at a flow rate v (L / sec) for a time t (seconds), A relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied. . In this example, the dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the target protein molecule human soluble CD4 is on the order of several hundred pM from that in Example 2, and the 250 nM target protein molecule solution is 50 to 5000 times the concentration. . Since the liquid was fed at a flow rate of 30 μl / min for 200 seconds, the liquid was fed at 100 μl, and Cvt is calculated to be about 2.5 × 10 −11 mol. Regarding the substrate surface area S (mm 2 ) to which target protein molecules are supplied, according to BIACORE, the series S CM5 chip has a Y-shaped flow cell with a width of 0.9 mm and a length (between the inlet and outlet) of 2.9 mm. It has three recognition substance immobilization sites including the reference part. Here, for approximation, the flow cell is rectangular and one third of the recognition substance immobilization substrate surface area Then, the area is calculated as 0.87 mm 2 at the maximum.

ここで実施例1のF(ab')2は100kDで6536RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、6.54×10-14mol/mm2であり、Sdは5.7×10-14mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/5.7×10-14mol=439となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Here, since F (ab ′) 2 of Example 1 is immobilized at 6536 RU at 100 kD, 1 RU has a molar surface density d (mol / mm 2 ) of 6.54 × 10 −14 mol / mm from 1 pg / mm 2. 2 and Sd is calculated to be about 5.7 × 10 −14 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 5.7 × 10 −14 mol = 439, and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

同様に、比較例1のFab' は50kDで 5881RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、1.18×10-13mol/mm2であり、Sdは1.0×10-13mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/1.0×10-13mol=250となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Similarly, since Fab ′ of Comparative Example 1 is immobilized at 5881RU at 50 kD, 1RU has a molar surface density d (mol / mm 2 ) of 1.18 × 10 −13 mol / mm 2 from 1 pg / mm 2 . , Sd is calculated to be about 1.0 × 10 −13 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 1.0 × 10 −13 mol = 250, and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

更に比較例2のHuCAL F(ab')2は130kDで 2502RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、1.92×10-14mol/mm2であり、Sdは1.7×10-14mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/1.7×10-14mol=1471となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Further, since HuCAL F (ab ′) 2 of Comparative Example 2 is immobilized at 250 kRU at 130 kD, 1RU has a molar surface density d (mol / mm 2 ) of 1.92 × 10 −14 mol / mm from 1 pg / mm 2. 2 and Sd is calculated to be about 1.7 × 10 −14 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 1.7 × 10 −14 mol = 1471, and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

一方、シリーズS CM5チップのSPRシグナル測定のために検出している面積を認識物質固定化基材表面積Sの最小の面積とすれば、BIACORE社によると、長さ0.065mm、幅0.125mmであるため、8.13×10-3 mm2と算出される。 On the other hand, if the area detected for SPR signal measurement of the series S CM5 chip is the minimum area of the recognition substance-immobilized substrate surface area S, according to BIACORE, the length is 0.065mm and the width is 0.125mm Therefore, it is calculated as 8.13 × 10 −3 mm 2 .

この最小の認識物質固定化基材表面積Sの値を用いて、実施例1のF(ab')2Cvt/Sdを算出すると、100kDで6536RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、6.54×10-14mol/mm2であり、Sdは5.3×10-16mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/5.3×10-16mol=4.7×104となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Using this minimum value of the recognition substance-immobilized substrate surface area S, F (ab ′) 2 Cvt / Sd of Example 1 is calculated. Since 6536RU is immobilized at 100 kD, 1RU is 1 pg / mm 2 The molar surface density d (mol / mm 2 ) is 6.54 × 10 −14 mol / mm 2 , and Sd is calculated to be about 5.3 × 10 −16 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 5.3 × 10 −16 mol = 4.7 × 10 4 , and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

同様に、比較例1のFab' は50kDで 5881RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、1.18×10-13mol/mm2であり、Sdは9.6×10-16mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/9.6×10-16mol=2.6×104となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Similarly, since Fab ′ of Comparative Example 1 is immobilized at 5881RU at 50 kD, 1RU has a molar surface density d (mol / mm 2 ) of 1.18 × 10 −13 mol / mm 2 from 1 pg / mm 2 . , Sd is calculated to be about 9.6 × 10 −16 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 9.6 × 10 −16 mol = 2.6 × 10 4 , and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

更に比較例2のHuCAL F(ab')2は130kDで 2502RU固定化されているため、1RUは1pg/mm2よりモル表面密度d(mol/mm2)は、1.92×10-14mol/mm2であり、Sdは1.6×10-16mol程度と算出される。ゆえに、Cvt/Sd=2.5×10-11mol/1.6×10-16mol=1.6×105となり、100<Cvt/Sd<2x105の関係が成り立つ。 Further, since HuCAL F (ab ′) 2 of Comparative Example 2 is immobilized at 250 kRU at 130 kD, 1RU has a molar surface density d (mol / mm 2 ) of 1.92 × 10 −14 mol / mm from 1 pg / mm 2. 2 and Sd is calculated to be about 1.6 × 10 −16 mol. Therefore, Cvt / Sd = 2.5 × 10 −11 mol / 1.6 × 10 −16 mol = 1.6 × 10 5 , and the relationship of 100 <Cvt / Sd <2 × 10 5 is established.

実施例4:活性化不織布の作製
特開平11-332594号公報の実施例10と同様にして、不織布の活性基であるN‐ヒドロキシメチルヨードアセトアミドを作製した。ガラス製のフラスコにN‐ヒドロキシメチルヨードアセトアミド0.6g、濃硫酸5.7ml及びニトロベンゼン7.2mlを加えて常温にて撹拌溶解し、更にパラホルムアルデヒド0.036gを加え、撹拌した。これにポリプロピレンからなる不織布P080HW-00F(東燃TAPYRUS社製、平均繊維直径3.5μm)0.3gを入れ常温にて24時間遮光反応した。24時間反応後不織布を取り出し,エタノール及び純水にて洗浄し、これを真空乾燥して活性化不織布を得た。
Example 4 Production of Activated Nonwoven Fabric N-hydroxymethyliodoacetamide, which is an active group of a nonwoven fabric, was produced in the same manner as in Example 10 of JP-A-11-332594. To a glass flask, 0.6 g of N-hydroxymethyl iodoacetamide, 5.7 ml of concentrated sulfuric acid and 7.2 ml of nitrobenzene were added and dissolved at room temperature with stirring, and 0.036 g of paraformaldehyde was further added and stirred. To this, 0.3 g of a nonwoven fabric made of polypropylene P080HW-00F (manufactured by Tonen TAYPRUS, average fiber diameter 3.5 μm) was added, followed by light-shielding reaction at room temperature for 24 hours. After reacting for 24 hours, the nonwoven fabric was taken out, washed with ethanol and pure water, and vacuum-dried to obtain an activated nonwoven fabric.

この活性化不織布を直径0.68cmの円に切断したもの4枚を、カルシウム、マグネシウムを含まないリン酸緩衝液(以下PBS(−))に溶解した各認識分子溶液400μL(16μg/400μL)に常温で一晩浸し、固定後、PBS(−)2mlで洗浄した。次に0.2%ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート/PBS(−)溶液(以下Tween20溶液)を加えリンスした後、PBS(−)2mlで洗浄し、目的の細胞吸着材を得た。上記の操作により、実施例1、比較例1および比較例2の各認識分子は上記活性化不織布表面に、各認識分子中のアミノ基を介して共有結合されている。   Four pieces of this activated non-woven fabric cut into a circle of 0.68 cm in diameter are added to 400 μL (16 μg / 400 μL) of each recognition molecule solution dissolved in a phosphate buffer solution (hereinafter referred to as PBS (−)) not containing calcium or magnesium. It was soaked at room temperature overnight, fixed, and then washed with 2 ml of PBS (−). Next, 0.2% polyoxyethylene sorbitan monolaurate / PBS (-) solution (hereinafter referred to as Tween 20 solution) was added and rinsed, and then washed with 2 ml of PBS (-) to obtain the target cell adsorbent. By the above operation, each recognition molecule of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is covalently bonded to the activated nonwoven fabric surface via an amino group in each recognition molecule.

入口と出口を有する容量1mlの容器(モビコールカラム:フナコシ製)に上記各細胞吸着材4枚とPBS(−)溶液を充填し細胞吸着器を作成した。   A cell adsorber was prepared by filling a container of 1 ml capacity having an inlet and an outlet (Mobicol column: manufactured by Funakoshi Co., Ltd.) with each of the four cell adsorbents and a PBS (−) solution.

実施例5:細胞吸着性の評価
実験開始直前に、上記カラムのエアを通過させることによって、PBS(-)液を切り、ACD−A(川澄化学株式会社)添加ヒト健常人新鮮血液5.0ml(血液:ACD−A=6.7:1)をシリンジポンプにて細胞吸着器の入口より流速1.0ml/minで送液し最初の5滴を捨てた後に、カラム出口より処理後の血液を回収した。
Example 5: Evaluation of cell adsorbability Immediately before the start of the experiment, the PBS (-) solution was cut off by passing the air through the above column, and ACD-A (Kawasumi Chemical Co., Ltd.) added human healthy human fresh blood 5.0 ml (Blood: ACD-A = 6.7: 1) was sent from the inlet of the cell adsorber with a syringe pump at a flow rate of 1.0 ml / min, the first 5 drops were discarded, and blood after treatment from the outlet of the column Was recovered.

このときのCD4陽性細胞の除去率を、コールターカウンターを用いた、白血球数の変化と、フローサイトメーター(FACS Calibur:ベックトンディッキンソン社)を用いてフローサイトメトリー法で測定した、回収細胞中のCD4陽性細胞の割合の変化から算出した。細胞の染色は、回収した血液100μlに対して、anti-CD4-PE液(clone SK3、ベックトンディッキンソン社製)10μl、およびanti-CD45-PerCP液(ベックトンディッキンソン社製)10μlを添加し、室温で30min染色後、FACS Lysing solution(ベックトンディッキンソン社製)1mlを添加し溶血したものを使用した。CD45が陽性の細胞を白血球としてゲートをかけ、その中のCD4陽性細胞の割合を解析した。
これらの結果を表3に示す。
The removal rate of CD4 positive cells at this time was measured by flow cytometry using a change in white blood cell count using a Coulter counter and a flow cytometer (FACS Calibur: Beckton Dickinson). It was calculated from the change in the ratio of CD4 positive cells. For staining of cells, 10 μl of anti-CD4-PE solution (clone SK3, Beckton Dickinson) and 10 μl of anti-CD45-PerCP solution (Beckton Dickinson) are added to 100 μl of collected blood, After staining for 30 min at room temperature, 1 mL of FACS Lysing solution (Beckton Dickinson) was added and hemolyzed. CD45-positive cells were gated as leukocytes, and the proportion of CD4-positive cells among them was analyzed.
These results are shown in Table 3.

Figure 2006346096
Figure 2006346096

この結果と、表1および表2を比較すると、結合親和性の指標である解離定数のみでは、細胞の分離挙動と相関が十分ではなく、本発明で定義した結合効率が重要なことが判る。すなわち基材表面に固定化された認識分子を、大過剰の標的蛋白質分子と反応させた場合、認識分子の標的蛋白質分子結合部位数が50%以上結合した状態の場合に、実質的に利用できる細胞分離基材となることが判る。   Comparing this result with Tables 1 and 2, it can be seen that only the dissociation constant, which is an index of binding affinity, does not have a sufficient correlation with the cell separation behavior, and the binding efficiency defined in the present invention is important. That is, when the recognition molecule immobilized on the substrate surface is reacted with a large excess of target protein molecules, it can be substantially used when the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is 50% or more. It turns out that it becomes a cell separation base material.

本発明を利用することにより、血球成分除去療法のみならず、血球成分を分離し処理する全般的な医療技術において、免疫反応などの生物学的相互作用を利用して、理論的に病因と推定される標的物質である細胞をより特異的に捕捉することで副作用を減らし、安全性と治療効果を高めることができる。特に全血中より直接、選択的特異的に捕捉する実用上利用可能な技術として有用な血液処理装置および分離方法に利用できる。

By using the present invention, not only blood cell component removal therapy but also general medical techniques for separating and processing blood cell components, the biological pathological interaction such as immune reaction is used to theoretically estimate the etiology. By capturing cells that are targeted substances more specifically, side effects can be reduced, and safety and therapeutic effects can be enhanced. In particular, it can be used for a blood processing apparatus and a separation method useful as a practically usable technique for directly and selectively capturing from whole blood.

Claims (14)

血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材であって、
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化してなり、
(b)固定化された認識分子と標的蛋白分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする血液処理用基材。
A substrate for blood treatment that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, virus-infected cells in blood,
(A) an artificially prepared at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less having binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance is immobilized on the substrate surface;
(B) the dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the target protein molecule is 1 μM or less,
(C) Supplying a target protein molecule solution having a concentration C (M) of 50 to 5000 times the dissociation constant concentration to the immobilized recognition molecule at a flow rate v (L / second) for a time t (second). In this case, the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the target protein molecule is supplied,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule.
A blood processing substrate characterized by the above.
該認識分子が共有結合を介して基材表面に固定化されている、請求項1に記載の血液処理用基材。 The blood processing substrate according to claim 1, wherein the recognition molecule is immobilized on the substrate surface through a covalent bond. 請求項1又は2に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイス。 A blood processing device in which the blood processing substrate according to claim 1 or 2 is filled in a container having an inlet and an outlet. 請求項1又は2に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイスに、標的物質を含有する血液を通液することを特徴とする血液の処理方法。 A blood processing method comprising passing blood containing a target substance through a blood processing device in which a blood processing substrate according to claim 1 or 2 is filled in a container having an inlet and an outlet. 血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材表面に固定化された認識分子であって、
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の分子であり、
(b)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする認識分子。
A recognition molecule immobilized on the surface of a substrate for blood treatment that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, etiological cells, viruses, virus-infected cells in blood,
(A) at least one molecule having a molecular weight of 130 kDa or less, which is artificially prepared and has a binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance,
(B) the dissociation constant with the target protein molecule is 1 μM or less,
(C) When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied for a time t (second) at a flow rate v (L / second), the target protein molecule is supplied. The molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 )
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of target protein molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the target protein molecule.
A recognition molecule characterized by that.
(a)標的物質表面上に存在する標的蛋白分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子であり、且つ(b)分子量が130kDa以下であり、且つ(c)標的蛋白分子との解離定数が1μM以下である候補認識分子から、
解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)の標的蛋白分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された候補認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、候補認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるものを選び出すことを含む、
血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材の表面固定化用認識分子を選択する方法。
(A) an artificially produced molecule having binding affinity for a target protein molecule present on the surface of the target substance, (b) a molecular weight of 130 kDa or less, and (c) a target protein molecule From candidate recognition molecules whose dissociation constant is 1 μM or less,
When a target protein molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / second) for a time t (second), the substrate to which the target protein molecule is supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the candidate recognition molecule immobilized on the surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Including selecting a target protein molecule in which 50% or more of the target protein molecule binding sites of the candidate recognition molecule are bound to the target protein molecule.
A method for selecting a recognition molecule for immobilizing a surface of a blood treatment substrate that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood.
血液中の有害物質、病因細胞、ウイルス、ウイルス感染細胞から選択される少なくとも1つの標的物質を吸着または除去する血液処理用基材の製造方法であって、固定化された認識分子に対し、標的蛋白分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、標的蛋白分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つ標的蛋白分子結合部位数の50%以上が標的蛋白分子と結合した状態になるように条件設定し、標的蛋白分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することを含む、血液処理用基材の製造方法。
A method for producing a substrate for blood treatment that adsorbs or removes at least one target substance selected from harmful substances, pathogenic cells, viruses, and virus-infected cells in blood, the target for immobilized recognition molecules When a protein molecule solution is supplied at a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration and at a flow rate v (L / second) for a time t (second), the substrate surface area to which the target protein molecule is supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of the target protein molecule possessed by the recognition molecule is bound to the target protein molecule, and the binding affinity for the target protein molecule is set. A method for producing a blood processing substrate, comprising immobilizing at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less on the surface of the substrate.
血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材であって、
(a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化してなり、
(b)固定化された認識分子とCD4分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)固定化された認識分子に対し、解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする血液処理用基材。
A blood processing substrate for removing 90% or more of CD4 positive cells in blood,
(A) An artificially prepared at least one recognition molecule having a molecular weight of 130 kDa or less having binding affinity for CD4 molecules on the cell surface is immobilized on the substrate surface,
(B) the dissociation constant between the immobilized recognition molecule and the CD4 molecule is 1 μM or less,
(C) A CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied to the immobilized recognition molecule at a flow rate v (L / sec) for a time t (second). The molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the CD4 molecule is supplied,
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the CD4 molecule.
A blood processing substrate characterized by the above.
該認識分子が共有結合を介して基材表面に固定化されている、請求項8に記載の血液処理用基材。 The blood processing substrate according to claim 8, wherein the recognition molecule is immobilized on the surface of the substrate through a covalent bond. 請求項8又は9に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイス。 A blood processing device in which the blood processing substrate according to claim 8 or 9 is filled in a container having an inlet and an outlet. 請求項8又は9に記載の血液処理用基材を、入口と出口を有する容器に充填した血液処理用デバイスに、標的物質を含有する血液を通液することを特徴とする血液の処理方法。 10. A blood processing method, wherein blood containing a target substance is passed through a blood processing device in which a blood processing substrate according to claim 8 or 9 is filled in a container having an inlet and an outlet. 血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材表面に固定化された認識分子であって、
(a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子量130kDa以下の少なくとも1種類の分子であり、
(b)CD4分子との解離定数が1μM以下であり、
(c)解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になる、
ことを特徴とする認識分子。
A recognition molecule immobilized on the surface of a blood processing substrate that removes 90% or more of CD4-positive cells in blood,
(A) at least one molecule having a molecular weight of 130 kDa or less, which is artificially prepared and has binding affinity for CD4 molecules on the cell surface;
(B) the dissociation constant with the CD4 molecule is 1 μM or less,
(C) When a CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / sec) for a time t (seconds), the group to which CD4 molecules are supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the recognition molecule immobilized on the material surface area S (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
When it is supplied so that the above relationship is established, 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the recognition molecule is in a state of being bound to the CD4 molecule.
A recognition molecule characterized by that.
(a)細胞表面上のCD4分子に対して結合親和性を有する人工的に作製した分子であり、且つ(b)分子量が130kDa以下であり、且つ(c)CD4分子との解離定数が1μM以下である候補認識分子から、
解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)のCD4分子溶液を、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された候補認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、候補認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になるものを選び出すことを含む、
血液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材の表面固定化用認識分子を選択する方法。
(A) an artificially produced molecule having binding affinity for CD4 molecules on the cell surface, (b) a molecular weight of 130 kDa or less, and (c) a dissociation constant of 1 μM or less with CD4 molecules From the candidate recognition molecule
When a CD4 molecule solution having a concentration C (M) that is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration is supplied at a flow rate v (L / sec) for a time t (seconds), the substrate surface area S to which the CD4 molecules are supplied Between the molar surface density d (mol / mm 2 ) of the candidate recognition molecule immobilized on (mm 2 ),
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Including selecting a substance in which 50% or more of the number of CD4 molecule binding sites of the candidate recognition molecule is bound to the CD4 molecule when supplied so that the relationship of
A method for selecting a recognition molecule for surface immobilization of a blood processing substrate that removes 90% or more of CD4-positive cells in blood.
液中のCD4陽性細胞を90%以上除去する血液処理用基材の製造方法であって、固定化された認識分子に対し、CD4分子溶液を解離定数濃度の50倍及至5000倍濃度である濃度C(M)で、流速v(L/秒)で時間t(秒)供給する場合、CD4分子が供給される基材表面積S(mm2)上に固定化された認識分子のモル表面密度d(mol/mm2)との間に、
100<Cvt/Sd<2x105
の関係が成り立つように供給したとき、認識分子が持つCD4分子結合部位数の50%以上がCD4分子と結合した状態になるように条件設定し、CD4分子に対して結合親和性を有する分子量130kDa以下の少なくとも1種類の認識分子を基材表面に固定化することを含む、血液処理用基材の製造方法。


A method for producing a blood processing substrate for removing 90% or more of CD4 positive cells in a solution, wherein the concentration of the CD4 molecule solution is 50 to 5000 times the dissociation constant concentration relative to the immobilized recognition molecule. When supplying a time t (second) at a flow rate v (L / second) at C (M), the molar surface density d of the recognition molecule immobilized on the substrate surface area S (mm 2 ) to which the CD4 molecule is supplied. (Mol / mm 2 )
100 <Cvt / Sd <2 × 10 5
Is set so that 50% or more of the number of binding sites of CD4 molecules possessed by the recognition molecule is in a state of binding to CD4 molecules, and the molecular weight of 130 kDa having binding affinity for CD4 molecules. The manufacturing method of the base material for blood treatment including fix | immobilizing the following at least 1 type of recognition molecule on the base-material surface.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4144762A4 (en) * 2020-04-27 2023-11-15 Kaneka Corporation Structure, method for producing same, adsorbent in which same is used, and method for purifying bioparticles

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