JP2014501501A - 赤血球の照射及び嫌気性保存 - Google Patents

Abstract

血液保存システムは、赤血球用の採取容器と、酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスと、赤血球用の保存容器と、採取容器を酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスに接続し、酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスを保存容器に接続する管体とを備え、保存される前記赤血球をガンマ線照射デバイス又はＸ線照射デバイスを用いて照射し、次いで赤血球を前記保存容器内に保存するようにする。
【選択図】図１３

Description

本開示は、酸素／二酸化炭素減損デバイスと、赤血球（ＲＢＣ）の長期保存のための血液保存バッグとを有する血液保存システムに関する。より具体的には、本開示は、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を除去し、及び／又は嫌気性処理の前又は後の何れかにおいて赤血球をガンマ線及び／又はＸ線照射し、更には保存中に酸素減損状態又は酸素及び二酸化炭素減損状態を維持することができ、これにより保存寿命を延長して脱酸素化された赤血球の劣化を最小限に抑える血液保存システムに関する。

十分な血液の供給及びその保存は、世界中の全ての大きな病院及び保険機関が直面している問題である。従って、多くの場合、保存状態にある血液供給量は必要量よりも大幅に少ない。このことは、供給血液が危うく枯渇しそうになることが多い自然災害、戦争、及び同様のもの等の危機的な時期の間に特に当てはまる。より多くの新鮮な血液の供与への呼びかけが頻繁に聞かれるのはこのような重大な時期である。しかしながら、残念ながら、危機的な時期がない場合であっても、保存血液は、その生存能力を長く維持されないことに起因して、供給血液及び保存状態に保たれている血液を絶えず監視し、補充しなければならない。

保存血液は、部分的にヘモグロビンの酸化及び劣化並びにアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）及び２−３ビスホスホグリセリン酸（ＤＰＧ）の減損によって引き起こされる定常的な劣化を受ける。酸素は、赤血球（ＲＢＣ）によって保持されるヘモグロビン（Ｈｂ）をメトヘモグロビンに変換し、メトヘモグロビンの分解は、ヘミクロム、ヘミン、及び遊離Ｆｅ³⁺等の有毒生成物を生成する。酸素と共に、これらの生成物は、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ．ｃｎｄｏｔ．）の形成を触媒し、ヒドロキシルラジカルとメトヘモグロビンとの両方の分解生成物が、赤血球脂質膜、膜骨格、及び細胞含有物を損傷する。従って、保存血液は、輸血受血者の循環中における赤血球の相対的生存不能性によって決定される６週間後には使用不能と見なされる。ＤＰＧの減損によって組織への酸素の十分な輸送が阻止され、これにより投与直後の輸血の有効性（受血者においてＤＰＧレベルが８〜４８時間後に一旦回復する）が低下する。それに加えて、これらの悪影響は、使用期限前の保存血液で、２週間よりも古い血液が用いられた場合、輸血治療の全体的な有効性の低下及び副作用の増大を招く。保存血液中の二酸化炭素含有量の低減は、赤血球中のＤＰＧレベルを上昇させる有益な効果を有する。

従って、保存血液が酸素とヘモグロビンとの相互作用によって引き起こされる有害作用を受けることなく、長期的な保存の前に赤血球中の酸素及び二酸化炭素のレベルを減損（depletion）させることができる必要がある。更に、酸素及び二酸化炭素を減損させた赤血球を、酸素及び二酸化炭素減損材料を有するバリアフィルムを収容する、又は当該フィルムで囲まれたバッグ中に保存する必要がある。更に、輸血時の受血者の要求に応じて、保存の前及び／又はその最中に減損又は捕捉構成を変更することによって、保存赤血球中のＡＴＰレベル及びＤＰＧレベルを最適化する必要がある。更に、血液保存のデバイス及び方法は、単純で、安価で、供給血液の長期保存ができなければならない。

別の問題は、希ではあるが、重度に免疫不全の受血者（例えば、骨髄移植受容者、積極的化学療法を受けている患者、未熟児）における輸血治療に付随するほぼ致命的合併症である輸血後移植片対宿主病（ＴＡ−ＧＶＨＤ）に関するものである。ＴＡ−ＧＶＨＤの予防は、提供者の血液からのＴリンパ球の増殖の可能性の完全な除去又は阻止を必要とする。白血球除去フィルタは広く用いられているが、リンパ球を完全に排除することができないので、ＴＡ−ＧＶＨＤの予防には十分ではない。従って、ガンマ線照射によるリンパ球の不活性化が、現在唯一推奨されているＴＡ−ＧＶＨＤ予防法である。ＴＡ−ＧＶＨＤは、輸血のほぼ致命的副作用であるので、一部の病院及び国は、ＴＡ−ＧＶＨＤ予防のためにあらゆるＲＢＣユニットを照射している。更に一般的には、特定の受血者に対して注文されたＲＢＣユニットは、病室で投与される前に照射される。

これに応じて、嫌気性保存された血液を、照射済みＲＢＣを必要とする患者に輸血することができるように、嫌気性保存されたＲＢＣは、ガンマ線照射治療又はＸ線照射治療に適合しなければならない。

ガンマ線照射は、直接的に及び活性酸素種（ＲＯＳ）すなわち、水のガンマ放射線分解中に生成されるヒドロキシルラジカルを介してＤＮＡを損傷させることによってＴリンパ球の増殖を抑制する。赤血球（ＲＢＣ）はＤＮＡを含まないが、ガンマ線照射によって発生するＲＯＳは、ＲＢＣに対して著しい損傷を引き起こすことが証明されている。認められる主な損傷は、ｉ）溶血の増大、ｉｉ）Ｋ＋漏出の増大、ｉｉｉ）輸血後生存性の低下、及びｉｖ）変形能の低下を含む。かかる損傷は、ＲＢＣの保存誘発損傷と同様であるが、その過大な形態である。ＲＢＣの劣化した状態は、かかる劣化したＲＢＣを投与した医師には広く知られている。ＦＤＡは、ガンマ線照射後に短縮される有効保存寿命（１４日）及び／又は照射済みユニットにおける２８日の合計有効保存寿命の観点からかかるＲＢＣの使用制限を義務付けている。

血液成分の照射は、輸血後移植片対宿主病を予防するためかかる血液を受容するのに相応しい患者の範疇の拡大に起因して高い注目を集めてきた。しかしながら、照射は、かかる血液が輸血される時に有害作用を有する恐れがある保存障害の悪化を招く。当該技術分野では、ＲＢＣに対する放射線の主な有害な副作用が、ＲＯＳによって引き起こされる酸化損傷であることは公知である。

酸素の存在下でのＲＢＣに対する放射線損傷は、２つの様式で発生する可能性がある。
ｉ）照射中及びその直後に発生するＲＯＳによるもの。ＲＯＳは、ＲＢＣ脂質内に存在し、後で保存中に近傍のタンパク質及び脂質を攻撃する可能性があり、加えて、酸素を用いて助勢しながら脂質及びタンパク質の過酸化サイクルを開始する。
ｉｉ）上記ｉ）において発生したメトヘモグロビン（Ｍｅｔ−Ｈｂ）及びその変性生成物が触媒として作用して、後続の長期のＲＢＣ冷却保存中にＲＯＳ媒介の酸化損傷を更に引き起こす。この酸化損傷は、Ｏ₂を用いた保存障害進行の悪化したものである。

一方、血液銀行における冷却保存中に赤血球（ＲＢＣ）の劣化を引き起こす主要因としてＲＯＳを示唆し、更に嫌気性条件下でＲＢＣを保存することによってかかる損傷が著しく低減されることを示す数多くの文献がある。幾つかの研究では、酸素減損並びに酸素及び炭素減損された照射済み赤血球が、非照射の酸素及び炭素減損されていない血液、並びに酸素及び炭素減損されていない照射済み血液と比較して、均等又はより健全（Ｋ＋漏出、溶血、及びタンパク質／脂質の酸化に関して）であることを示している。本出願の関連において、ＲＢＣ保存媒質中の高いカリウム濃度は、赤血球損傷を示すレベルであった。本開示は、酸素の存在下でのＲＢＣのガンマ線照射及びＸ線照射の悪影響又は有害作用を実質的に低減するために、ガンマ線照射と嫌気性保存血液との適合性、並びに冷却保存中にＡＴＰ、ＤＰＧを増加させ、酸化損傷を低減する嫌気性条件の保護効果という知見を応用する。

Ｋｅｎｔに付与された米国特許第５，３６２，４４２号は、エタノール等のフリーラジカルを結合する捕捉剤を添加することを記載している。Ｐｌａｔｚ他に付与された米国特許第６１８７５５７２号は、化学増感剤を添加することを記載し、Ｄｏｔｔｏｒｉに付与された米国特許第６，４８２，５８５号、同じくＤｏｔｔｏｒｉに付与された米国特許第６，４０３，１２４号は、照射によって誘発されるＲＢＣ細胞膜の損傷を低減するＬ−カルニチン又はアルカノール誘導体を記載している。嫌気性処理の場合には、ＲＢＣに対する照射の有害作用を阻止するのにこれらの添加剤は必要とされない。

米国特許第５，３６２，４４２号広報 米国特許第６１８７５５７２号広報 米国特許第６，４８２，５８５号広報 米国特許第６，４０３，１２４号広報

嫌気性条件又は嫌気性且つＣＯ₂減損条件下でのＲＢＣのガンマ線照射又はＸ線照射のため、並びに酸素及び／又はＣＯ₂減損デバイスを用いた嫌気性条件又は嫌気性及び／又はＣＯ₂減損条件下でのかかるＲＢＣの長期冷却保存のための方法及びシステム。

血小板と共に又は血小板を伴わずに血漿を除去し、添加剤溶液（例えば、栄養剤及び／又は代謝補助剤）を濃縮ＲＢＣに添加して、白血球及び／又は血小板を白血球除去フィルタによってフィルタリング除去し、フィルタリング済みＲＢＣから酸素及び／又はＣＯ₂を除去し、酸素及び／又はＣＯ₂フィルタリング済みＲＢＣを保存前又は最中の何れかにガンマ線照射又はＸ線照射するための方法及びシステム。ガンマ線照射の好ましい範囲は、最小で約２５Ｇｙと５０Ｇｙとの間である。

２０％よりも低い、より好ましくは５％よりも低い、最も好ましくは３％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）として定義された嫌気性条件又は嫌気性且つＣＯ₂条件（１℃までの外気温）の下でＲＢＣをガンマ線照射又はＸ線照射する。

ガンマ線照射又はＸ線照射された（嫌気性条件又は嫌気性且つＣＯ₂条件の何れかの下で）ＲＢＣを２０％よりも低い、より好ましくは５％よりも低い、最も好ましくは３％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）として定義された嫌気性条件下で１〜６℃で長期間保存する。

２０％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）、より好ましくはＳＯ₂＜５％、最も好ましくはＳＯ₂＜３％で、ｐＣＯ₂＜１０ｍｍＨｇ、ｐＣＯ₂＜５ｍｍｇ、ｐＣＯ₂＜１ｍｍＨｇとして定義された嫌気性条件又は嫌気性且つＣＯ₂減損条件（１℃までの外気温）下でＲＢＣをガンマ線照射又はＸ線照射する。

好気性条件（１℃までの外気温）下でＲＢＣをガンマ線照射又はＸ線照射し、次いで照射済みＲＢＣから酸素又は酸素及び二酸化炭素を２０％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）、より好ましくはＳＯ₂＜５％、最も好ましくはＳＯ₂＜３％、且つｐＣＯ₂＜１０ｍｍＨｇ、ｐＣＯ₂＜５ｍｍｇ、ｐＣＯ₂＜１ｍｍＨｇとして定義されたレベルまで除去する。好気性条件下でのガンマ線照射又はＸ線照射、並びに酸素又は酸素及び二酸化炭素の除去は、血液を長期の保存状態に置く前、又は採血の２４時間以内、採血の後１日と７日の間、或いは７日よりも後に実施することができる。

１週間を超えて保存された血液として定義される古い血液を用いて、かかる血液を、好気性条件（１℃までの外気温）下でＲＢＣを照射するガンマ線又はＸ線に露光し、次いで照射済みＲＢＣから酸素又は酸素及び二酸化炭素を２０％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）、より好ましくはＳＯ₂＜５％、最も好ましくはＳＯ₂＜３％、且つｐＣＯ₂＜１０ｍｍＨｇ、ｐＣＯ₂＜５ｍｍｇ、ｐＣＯ₂＜１ｍｍＨｇとして定義されたレベルまで除去する。

１週間を超えて保存された血液として定義される古い血液を用いて、酸素及び二酸化炭素のレベルが２０％よりも低いＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）、より好ましくはＳＯ₂＜５％、最も好ましくはＳＯ₂＜３％、且つｐＣＯ₂＜１０ｍｍＨｇ、ｐＣＯ₂＜５ｍｍｇ、ｐＣＯ₂＜１ｍｍＨｇとして定義されたレベルであるところで古い血液から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去し、かかる血液をガンマ線照射又はＸ線照射に露光する。

ガンマ線又はＸ線で照射又は予備照射された（ＣＯ₂減損を伴うか、又は伴わないかの何れかの嫌気性条件下で）ＲＢＣを、２０％よりも低い、より好ましくはＳＯ₂５％よりも低い、最も好ましくは３％であるＳＯ₂（ヘモグロビン酸素飽和度）、且つｐＣＯ₂＜１０ｍｍＨｇ、ｐＣＯ₂＜５ｍｍｇ、ｐＣＯ₂＜１ｍｍＨｇとして定義された嫌気性条件又は嫌気性且つＣＯ₂減損条件下に、１〜６℃で長期間保存する。

好ましい実施形態は、赤血球用の採取容器と、酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイスと、採取容器を酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイスとガンマ線照射又はＸ線照射して嫌気性条件又は嫌気性及びＣＯ₂減損条件下に長期間保存することができる赤血球用の保存容器とに接続する管体と、を備える血液保存システムを含む。

好ましくは、嫌気性条件又は嫌気性及びＣＯ₂条件は、２０％よりも低い、好ましくは約５％又はそれ以下、最も好ましくは約３％又はそれ以下のヘモグロビン酸素飽和度ＳＯ₂として測定される。

酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスは、カートリッジと、カートリッジ内でその入口から出口まで延びて赤血球を受容し且つ輸送するよう適合された複数の中空繊維又はガス透過性フィルムと、カートリッジ内で複数の中空繊維に隣接しその間に充填されるある量の酸素捕捉剤又は酸素捕捉剤と二酸化炭素捕捉剤との両方と、を含む。

好ましくは、酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスは、カートリッジと、カートリッジ内でその入口から出口まで延びて赤血球を受容し且つ輸送するよう適合された中空繊維又はガス透過性フィルムと、を備え、中空繊維の間に不活性ガスを流すことによって中空繊維の外側に低酸素環境又は低酸素及び二酸化炭素環境が作り出されるようになる。

更に血液保存システムは更に、採取容器と酸素／二酸化炭素減損デバイスとの間に配置された白血球除去フィルタを備える。血液保存システムは更に、採取容器と連通した添加剤溶液容器を備える。血液保存システムは更に、採取容器と連通した血漿容器を備える。

赤血球を保存するための方法であって、赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去して嫌気性赤血球を生成する段階と、ガンマ線又はＸ線の何れかを用いて照射されたＲＢＣを保存し、これにより照射済み嫌気性赤血球を生成する段階と、照射済みの嫌気性赤血球又は嫌気性且つＣＯ₂減損赤血球を保存する段階と、を含む方法。

照射済みの嫌気性赤血球又は嫌気性且つＣＯ₂減損赤血球は、好ましくは、嫌気性条件下に約１℃から約６℃の間の温度で保存される。

本開示はまた、嫌気性又は嫌気性且つＣＯ₂減損の保存及び／又はガンマ線照射又はＸ線照射の前又はその開始時に、酸素（Ｏ₂）に加えて二酸化炭素（ＣＯ₂）を除去するデバイス及び方法を提供する。

本開示は、酸素吸着剤又は酸素及び二酸化炭素吸着剤をフィルタ又は膜との組み合わせで有する酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイスを組み込んで、保存バッグへの輸送中に血液から酸素又は酸素及び二酸化炭素を剥離し、酸素／二酸化炭素減損血液が、保存の前又はその最中の何れかにガンマ線照射又はＸ線照射される採血システムを提供する。

更に本開示は、採取された赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を減損させるシステムであって、（任意選択的な添加剤溶液と）、酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスと、赤血球をガンマ線照射又はＸ線照射の後に酸素減損状態又は酸素及び二酸化炭素減損状態に維持する血液保存バッグと、を含むシステムを提供する。

本発明の開示及びその特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本開示のガンマ線照射使い捨て血液嫌気性保存システムの構成要素を示す図である。 本開示のガンマ線照射使い捨て血液嫌気性保存システムの第２の実施形態の構成要素を示す図である。 赤血球が嫌気性保存中に照射されるＲＢＣ照射と併用される使い捨て血液嫌気性保存システムの実施形態の構成要素を示す図である。 ＲＢＣ照射と併用される使い捨て血液嫌気性保存システムの第２の実施形態の構成要素を示す図である。 本発明の保存前酸素／二酸化炭素減損デバイスを示す図である。 ポケット内に酸素吸着剤を収容する２次酸素フィルムを有する保存バッグを有する血液保存バッグの第１の実施形態を示す図である。 ＲＢＣと接触状態にあるガス透過性赤血球適合ポリマー内に包囲された大きな吸着剤袋を有する血液保存バッグを有する保存前酸素／二酸化炭素減損バッグ要素を示す図である。 ＲＢＣと接触状態にある大きな吸着剤を伴う積層酸素フィルムバリア壁を有する保存バッグを有する血液保存バッグの第３の実施形態を示す図である。 酸素吸着剤を有する内側血液保存バッグを囲む２次構成の２次外側バリアバッグを有する血液保存バッグの第４の実施形態を示す図である。 ＲＢＣと接触状態にあるガス透過性赤血球適合ポリマー内に包囲された大きな酸素吸着剤袋を有する内側血液保存バッグを囲む２次外側バリア壁を有する血液保存バッグの第５の実施形態を示す図である。 組立体の内部の中空繊維の周囲に不活性ガス又は定められた組成の不活性ガス／ＣＯ₂混合物をフラッシングすることによって、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの実施形態を示す図である。 組立体の内部の中空繊維の周囲に不活性ガス又は定められた組成の不活性ガス／ＣＯ₂混合物をフラッシングすることによって、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの実施形態を示す図である。 組立体の内部の中空繊維の周囲に不活性ガス又は定められた組成の不活性ガス／ＣＯ₂混合物をフラッシングすることによって、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの実施形態を示す図である。 保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、中空繊維によって囲まれたシリンダのコア内の捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、中空繊維によって囲まれたシリンダのコア内の捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、中空繊維によって囲まれたシリンダのコア内の捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、ガス透過性の低水蒸気透過材料内に包囲された中空繊維のシリンダを囲む捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、ガス透過性の低水蒸気透過材料内に包囲された中空繊維のシリンダを囲む捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 酸素及びＣＯ₂が、ガス透過性の低水蒸気透過材料内に包囲された中空繊維のシリンダを囲む捕捉剤材料によって捕捉される、保存の前に赤血球から酸素及び二酸化炭素を減損させる減損デバイスの別の実施形態を示す図である。 図７ａから図７ｃ、図８ａから図８ｃ、図９ａから図９ｃ、及び図１０ａから図１０ｃの減損デバイスにおける１分間当たりのＲＢＣ懸濁液の流量に対する酸素部圧のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 冷却保存中の赤血球の代謝状況に対する酸素減損並びに酸素及び二酸化炭素減損の効果のプロットである。 ＲＢＣからのＫ＋漏出率に対するガンマ照射の効果（保存後のＲＢＣ懸濁液媒質中の遊離Ｋ＋濃度によって測定された）を示す図である。

ＲＢＣは、自らの生存のために酸素を必要としない。ＲＢＣは、嫌気性条件又は嫌気性及びＣＯ₂減損条件下で血液銀行の冷蔵庫（１〜６°Ｃ）内に保存された場合に、従来の方法で保存された対照と比較して、６週間保存後に著しく改善された輸血後回収率を示すことがこれまでに示されている。嫌気性条件又は嫌気性／ＣＯ₂減損条件下での保存障害の低減機序については、これまでに説明されており、直接的な証拠が示されている。このことは、少なくともひとつには、Ｏ₂の存在下での冷却保存中にＲＯＳによって引き起こされる酸化損傷の低減に起因する。

ガンマ線照射又はＸ線照射は、処理済みＲＢＣに対する酸化損傷を悪化させるので、照射されたＲＢＣを嫌気性条件下及び任意選択的にＣＯ₂減損条件下で保存することによって損傷が増大することは予想されず、更にこれらの反応を付勢するＯ₂を取り除くことによって照射中に発生するＲＯＳにより生じる損傷を阻止することが期待される。

ガンマ線照射又はＸ線照射の有効性は、酸素の存在に依存しない。対照的に、嫌気性条件は、ＤＮＡに対する損傷を引き起こす（従って、リンパ球の増殖を抑制する）上でより有効であることが示されている。更に、ガンマ線照射又はＸ線照射の最中及び／又は直後のＯ₂の不在は、ガンマ線又はＸ線による水の放射線分解によって生成されるヒドロキシルラジカル及びＲＯＳによって誘発されるＲＢＣに対するＯ２付勢の酸化損傷を低減することになる。

図面、特に図１ａを参照すると、使い捨て血液嫌気性保存システムが示されており、参照番号１０を用いて参照される。血液保存システムは、酸素／二酸化炭素減損デバイス１００（ＯＣＤＤ１００）と、嫌気性血液保存バッグ２００と、添加剤溶液バッグ３００とを含む。ＯＣＤＤ１００は、そこを通過する赤血球から酸素及び／又は二酸化炭素を除去する。本システムはまた、白血球除去フィルタ４００を含む。従来、採血プロセスに関係する構成要素は、静脈切開針４１０、抗凝血剤を収容する採取バッグ４２０、及び血漿を収容するバッグ４３０がある。管体によって血液保存システム１０の様々な構成要素を様々な構成で接続することができる（一実施形態が図示されている）。管体４４０は、採取バッグ４２０を白血球除去フィルタ４００と接続する。管体４４１は、添加剤溶液バッグ３００を採取バッグ４２０と接続する。管体４４２は、血漿バッグ４３０を採取バッグ４２０と接続する。管体４４３は、白血球除去フィルタ４００をＯＣＤＤ１００と接続する。管体４１４は、ＯＣＤＤ１００を血液保存バッグ２００と接続する。血液保存システム１０は、好ましくは１回使用の使い捨て低コストシステムである。フィルタリングされ、酸素減損又は酸素及び二酸化炭素減損された血液は、ＯＣＤＤ１００から血液保存バッグ２００に通過する。バッグ２００内に保存された血液は、保存中にデバイス４５３によってガンマ線照射及び／又はＸ線照射されることになる。酸素減損又は酸素及び二酸化炭素減損されたＲＢＣを収容するバッグ２００は、デバイス４５３内に入れられ、ガンマ線放射線及び／又はＸ線放射線に露光される。或いは、図１ｂに示すように、採取バッグ４２１内に保存された嫌気性処理前血液は、ＯＣＤＤ１００を通ってバッグ２００内に保存する前に、デバイス４４５によってガンマ線照射及び／又はＸ線照射することができる。図１ｂでは、バッグ４２０はまた、白血球除去フィルタ４００を通過する前に、照射デバイス４４５内でガンマ線照射及び／又はＸ線照射することができる。

酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイス１００は、ＲＢＣを血液保存バッグ２００内に保存する前に、採取されたＲＢＣから酸素を除去する。かかる酸素のうちの９９％よりも多くが静脈血中でヘモグロビン結合されるので、ＲＢＣ中の酸素含有量は、酸化ヘモグロビンから減損させなければならない。好ましくは、酸素飽和度は、採血から４８時間以内に４％未満にまで低減されることになる。酸素減損は、好ましくは室温で達成される。ヘモグロビンに対する酸素の親和性は温度に大きく依存し、３７℃において２６ｍｍＨｇのｐ５０は、４℃において〜４ｍｍＨｇまで降下する。更に、Ｏ₂親和性（Ｋａ）のこの上昇は、主にＯ₂解離速度（ｋ−ｏｆｆ）の低下に起因し、ＲＢＣが４℃まで冷却されると、非実用的に低い酸素除去速度を生じる。従って、この親和性は酸素剥離に制約条件を課し、ＲＢＣが１℃から６℃の保存温度まで冷却される前に酸素剥離を完了することが好ましいとすることができる。

酸素減損に加えて、二酸化炭素減損は、赤血球中のＤＰＧレベルを上昇させる有益な効果がある。二酸化炭素は、ＲＢＣの内部の血漿中にＨＣＯ₃イオン（炭酸）と平衡状態で存在する。二酸化炭素は、主に、ＲＢＣ／血漿混合物中に炭酸として溶解し、ＲＢＣの内部の炭酸脱水酵素によってＣＯ₂と炭酸との間で急速な平衡が維持される。二酸化炭素は、ＲＢＣ膜を通って自由に透過可能であるが、ＲＢＣ及び血漿内部のＨＣＯ₃ ^-は、陰イオン交換体（バンド３）タンパク質によって急速に平衡化される。ＣＯ₂がＲＢＣ懸濁液から除去されると、ＲＢＣ内部及び懸濁媒質の公知のアルカリ化が生じる。このアルカリ化は、ＲＢＣの内外のＨＣＯ₃ ^-の除去によって生じ、細胞基質のＨＣＯ₃ ^-は、炭酸脱水酵素によってＣＯ₂に変換されて除去され、他方、血漿のＨＣＯ₃ ^-は、ＲＢＣ内部の陰イオン交換によって除去される。ＲＢＣ内部のｐＨが高いほど解糖速度が高くなり、これによりＡＴＰレベル及びＤＰＧレベルが高くなることは公知である。ＡＴＰレベルは、ＡＲ／ＣＯ₂中でより高い（ｐ＜０．０００１）。ＤＰＧは、アルゴンパージされた群においてのみ２週間以上維持された（ｐ＜０．０００１）。高い解糖速度はまた、嫌気性条件の結果としてのヘモグロビンの脱酸素化時の細胞基質のないＤＰＧの代謝調整及び隔離による主要多糖分解酵素の脱抑制によって予測される。ＤＰＧは、ヘモグロビンの十分な脱酸素化にかかわらず、対照群とＡｒ／ＣＯ₂群の両方において同じ速度（（ｐ＝０．６）で失われたが、ＯＦＡＳ３添加剤を用いた場合には極めて高いＡＴＰレベルが得られた（図１２ａ〜図１２ｄ）。

図面、特に図２ａを参照すると、使い捨て血液嫌気性保存システムの別の実施形態が示されており、参照番号５００を用いて参照される。嫌気性変換システムは、酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイス５１５（ＯＣＤＤ）と嫌気性血液保存バッグ５２８とを含む。ＯＣＤＤ５１５は、そこを通過する赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去する。管体は、血液保存システム５００の様々な構成要素を接続する。管体５１２は、添加剤溶液（例えば、ＡＳ１、ＡＳ３、ＡＳ５、ＳＡＧＭ、ＭＡＰＳ等）を用いることによって調製されたＲＢＣ濃縮液に接続され、このＲＢＣ濃縮液は、採取バッグ５１０からＯＣＤＤ５１５まで通過させることによってバッグ５２８内に保存される。管体５１８及び５２０は、ＯＣＤＤ５１５を血液保存バッグ５２８と接続する。血液保存システム５００は、好ましくは１回使用の使い捨て低コストシステムである。酸素減損及び／又は二酸化炭素減損された血液は、デバイス５５３によって血液保存バッグ５２８内でガンマ線照射及び／又はＸ線照射され、その後、後の輸血のために保存される。

或いは、図２ｂに示すように、採取バッグ５１０内の血液は、酸素減損又は酸素及び二酸化炭素減損並びに低温保存の前にデバイス５５１によってガンマ線照射又はＸ線照射することができる。図２ｂは、血液バッグ５１０が、古い（例えば２日前の）血液を含む状況に当てはまり、すなわちこの場合、照射されて酸素が減損され、或いは酸素及び又は二酸化炭素が減損されて保存される。

図３を参照すると、酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイス（ＯＣＤＤ）１０１は、酸素吸着剤１１０を含む。ＯＣＤＤ１０１は、酸素吸着剤１１０及び一連の中空繊維１１５を収容する、使い捨てカートリッジ１０５である。酸素吸着剤１１０は、無毒性の無機塩及び／又は有機塩と、第一鉄又は酸素に対して高い反応性を有する他の材料との混合物である。酸素吸着剤１１０は、Ｏ₂に対して著しい吸収容量（５ｍｌ Ｏ₂／ｇよりも高い）を有する粒子から作られ、カートリッジ１０５の内部を０．０８ｍｍＨｇ未満のＰ０₂に相応する０．０１％未満に維持することができる。酸素吸着剤１１０は、遊離しているか、又は酸素透過性外皮に収容されている。本開示のＯＣＤＤ１０１は、単位量の血液からおよそ１００ｍＬの酸素を減損させなければならない。

図３のＯＣＤＤ内でＲＢＣから酸素及び任意選択的に二酸化炭素が剥離された後、ＲＢＣは、血液保存バッグ２００内に保存される。添加剤溶液３００中に懸濁するＲＢＣの酸素含有量は、冷却保存庫内に入れる前にＳＯ₂が４％に等しいか又はそれ以下になるまで低減しなければならない。更に、酸素減損されたＲＢＣは、保存期間全体を通して嫌気性状態及び低二酸化炭素状態に保たなければならない。

ＲＢＣは、図３の中空繊維１１５として形成することができる酸素透過性フィルム又は膜を通過する。膜又はフィルムは、平坦なシート又は中空繊維の形態で構築することができる。酸素透過性フィルムは、高酸素浸透率を有することができる無孔性材料（ポリオレフィン、シリコーン、エポキシ、ポリエステル等）とすることができ、酸素透過性膜は、疎水性多孔質構造体である。酸素透過性膜は、ポリマー（例えば、ポリオレフィン、テフロン、ＰＶＤＦ、又はポリサルフォン）又は無機材料（例えばセラミック）で構築することができる。酸素減損は、ＲＢＣが中空繊維１１５を通過する時に起こる。酸素透過性フィルム又は酸素透過性膜は、シート又は中空繊維１５に押し出すことができる。これに応じて、中空繊維１１５及びシートは置き換え可能に用いることができる。ＯＣＤＤは、酸素を除去し、そこを通る一定の血液流を維持するために、大きな表面積を有する単純な構造を与える。酸素減損又は除去は、酸化鉄を形成するための酸素吸着剤１１０中の第一鉄と雰囲気酸素との不可逆反応によって達成される。ＯＣＤＤ１０１は、酸素除去のために撹拌を必要とせず、必要に応じて採血システムの一部として遠心分離に耐えるように容易に製造することができる。

図７ａから図７ｃ及び図８ａから図８ｃを参照すると、フラッシング減損デバイスの実施例が開示されている。減損デバイスは、適切な組成のフラッシングガスを供給することによって、Ｏ₂及びＣＯ₂、又はＣＯ₂のみ、或いはＯ₂と特定のレベルのＣＯ₂とを減損させるように機能する。減損デバイスに適するガスは、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂、Ａｒ／ＣＯ₂、又はＮ₂／ＣＯ₂である。

図９ａから図９ｃ及び図１０ａから図１０ｃは、捕捉減損デバイスを更に開示している。減損は、捕捉剤又は吸着剤を用いて外部ガスを用いずに行われる。しかしながら、両方の種類の減損デバイスにおいて、二酸化炭素減損と酸素減損との併用は、血液保存バッグ内への保存の前にＤＰＧ及びＡＴＰそれぞれを増加させるのに有効である。

図７ａから図７ｃを参照すると、減損デバイス２０が示されている。減損デバイス２０は、赤血球が通過して流れるおよそ５０００本の複数の繊維２５を含む。複数の繊維２５は、プラスチック製シリンダ３０によって囲まれる。プラスチック製シリンダ又はカートリッジ３０は、血液から炭素及び／又は酸素を除去するために、上述のようなフラッシングガス又はフラッシングガスの組み合わせを通過して供給する吸気口３５及び排気口４０を含む。減損デバイス２０の仕様を下記の表１の２番目の列に示す。
表１

図８ａから図８ｃを参照すると、減損デバイス４５が示されている。減損デバイス４５は、図７ａから図７ｃのデバイス２０と同様に、赤血球が通過して流れるおよそ５０００本の複数の繊維５０を含む。複数の繊維５０は、プラスチック製シリンダ５５によって囲まれる。プラスチック製シリンダ５５は、血液から酸素を除去する、又は酸素及び二酸化炭素を除去するために、上述のようなガス又はガスの組み合わせを通過して供給する吸気口６０及び排気口６５を含む。減損デバイス４５の仕様を上記の表１の３番目の列に示す。デバイス５の有効減損表面積は、デバイス４５がデバイス２０の２倍長いので、デバイス２０の２倍である。

図９ａから図９ｃは、Ｏ₂又はＯ₂及びＣＯ₂両方の何れかに対する捕捉材料を収容するコア７５を有する減損デバイス７０を開示している。コア７５は、極めて低い液体透過率を有するガス透過性フィルムで充填される。コアの周囲には中空繊維８０が巻かれ、プラスチック製シリンダ８２は、中空繊維８０を収容し包囲する。この特定の実施形態では、減損のための有効表面積は、下記の表２の２番目の列に示すように、およそ０．８７９６ｍ²である。
表２

図１０ａから図１０ｃは、極めて低い液体透過率を有するガス透過性フィルムに包囲された繊維束８７を含む減損デバイス８５を開示している。繊維束８７は、Ｏ₂又はＯ₂及びＣＯ₂両方の何れかに対する捕捉剤材料８９によって囲まれる。繊維束８７及び捕捉剤材料８９は、プラスチック製シリンダ９０内に収容される。減損のための有効表面積は、上記の表２の３番目の列に示しているように、およそ０．８７９６ｍ²である。

図１１は、フラッシング減損デバイス２０及び４５並びに捕捉減損デバイス７０及び８５の性能のプロットである。図１１のデータは、異なる流速を生じさせるために、様々な水頭高さで、ヘマトクリット値６２％（プールされた３単位のｐＲＢＣ）及び２１℃の条件を用いてプロットした。デバイス７９及びデバイス８５において、酸素／二酸化炭素捕捉剤（Ｍｕｌｔｉｓｏｒｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、米国ニューヨーク州バッファロー）をそれぞれ５％ｗ／ｗ及び１２％ｗ／ｗの水蒸気を加えることにより活性化した。データは、流速（１分間当たりのＲＢＣ懸濁液グラム数）対ｐＯ₂（ｍｍＨｇ）でプロットしたものである。

本明細書で開示した酸素／二酸化炭素減損デバイスでは、複数のガス透過性フィルム／膜が複数の中空繊維に置き換えることができる。フィルム及び繊維は、赤血球を受容して輸送することができる限り、線形又は縦長、螺旋、或いはコイル等の何れかの適切な構成でカートリッジ内に充填することができる。

図１１は、デバイス４５及び８５を用いて最も低い酸素飽和度が得られることを示している。デバイス４５は、繊維５０の長さに沿ってガスに暴露される大きな有効表面積を示している。デバイス８５はまた、捕捉材料に対する長い暴露表面積を有する。デバイス８５は、捕捉材料８９によって囲まれる束８７を有する。束８７の間で捕捉材料８９によって占有される空間は、繊維束８７内に収容される赤血球からの酸素及び二酸化炭素の分散を促進し、従って、赤血球からの酸素及び二酸化炭素の捕捉を助勢する。

減損デバイスの更なる使用は、輸血の前に純酸素又は空気をフラッシングすることによって酸素及び／又は二酸化炭素を付加して戻すことである。この使用は、輸血血液を再酸素化するには肺の容量が十分ではない大量の輸血、又は鎌状赤血球症等のような特殊な場合におけるものである。

同様に、減損デバイスは、患者の要求に応じた輸血血液の最適なレベルを得るために、患者の酸素及び二酸化炭素依存要求の減損の中間レベル又は状態を得るのに用いることができる。

図４を参照すると、本開示の好ましい実施形態による血液保存バッグ２００が提供されている。血液バッグ２００は、内側の血液適合バッグ２５０（好ましくは塩化ポリビニル（ＰＶＣ））と、外側のバリアフィルムバッグ２５５とを有する。バッグ２５０の材料はＲＢＣに適合する。内側のバッグ２５０と外側の酸素バリアフィルムバッグ２５５との間には、酸素／二酸化炭素吸着剤１１０を収容するポケットが配置される。バリアフィルムバッグ２５５は、内側のバッグ２５０の表面全体に積層される。吸着剤１１０は、代替的にポーチ又はポケットと呼ばれるサッシェ２６０内に収容される。吸着剤１１０は、バッグ２００に出入りする管体４４０間、特に内側のバッグと外側の酸素バリアフィルムバッグ２５５との間に最適に設置される。この場所は、これらの２つのバッグの間にある酸素が捕捉又は吸収されるのを確実にすることになる。酸素吸着剤は、理想的にはポーチ又はポケット２６０内に設置され、ＲＢＣと接触しない。酸素吸着剤は、ＣＯ₂の捕捉剤又は吸着剤と組み合わされ、吸着剤１１０が、酸素と二酸化炭素の両方を同時に減損させることを可能にすることができる。

図５ａ及び図５ｂを参照すると、血液保存バッグ２０１及び２０２は、長期の保存期間にわたってＲＢＣを保存するように構成される。内側の血液保存バッグ２０５は、好ましくはＤＥＨＰ可塑化ＰＶＣから作られ、ＲＢＣと接触している。ＤＥＨＰ可塑化ＰＶＣは、シリコーンと比較すると、酸素に対する透過率がおよそ２００倍小さい。しかしながら、ＰＶＣは、保存期間全体を通してＲＢＣの嫌気性状態を維持する酸素バリア壁としては不十分である。従って、血液保存バッグ２０１及び２０２は、内側の血液バッグ２０５の外面に積層される外側の透明の酸素バリアフィルム２０６（例えばナイロンポリマー）を用いて製作される。この手法並びに図３に示したものは、血液接触表面に許容されるＰＶＣ（細胞安定化のためのＤＥＨＰを供給する）を用いると同時に、長期の保存中にバッグ内への酸素の進入を阻止する。

図５ａでは、酸素透過性のＲＢＣ適合膜内に包囲された酸素／二酸化炭素吸着剤１１０を収容するサッシェ２１０は、積層されたＰＶＣバッグ２０５の内部に包囲され、ＲＢＣと接触している。サッシェ外皮２１０は、好ましくは、生体適合性材料からなる高い酸素透過率を有するシリコーン材料又はシロキサン材料から作られる。サッシェ外皮２１０は、０．１３ｍｍ厚よりも薄い壁厚を有し、Ｏ₂透過性が律速段階にならなくなるのを確実にする。ＰＶＣバッグ２０５はまた、二酸化炭素捕捉剤を収容することができる。

図５ｂを参照すると、バッグ２０２は、図４ａのバッグ２０１と同様の構成を有する。しかしながら、バッグ２０２は、ＰＶＣバッグ２０５の内部に包囲された大きな吸着剤２１５を有する。大きな吸着剤２１５は、好ましくは、長期の保存中に酸素を急速に吸収するために櫛状構成を有する。図４ａ及び図４ｂの積層バッグの利点は、ＲＢＣがバッグ内に嫌気性保存されると、更なる特殊な処理が必要とされない点である。同様に、バッグ２０２は、酸素捕捉能力に加えて、二酸化炭素捕捉をもたらす二酸化炭素捕捉剤を収容することができる。

図６ａ及び図６ｂの実施形態を参照すると、ＲＢＣ保存に対する嫌気性保存環境を維持するために、ＲＢＣは、２次バッグ３０１及び３０２それぞれに保存される。２次バッグ３０１及び３０２は、ＲＢＣを嫌気性状態に維持するのに十分な酸素バリアとして動作するＰＶＣ血液バッグ３０５及び３２０それぞれの能力不足を補償する透明な酸素バリアフィルム（例えばナイロンポリマー）である。２次バッグ３０１及び３０２は、酸素バリアフィルム、好ましくは低い酸素透過率を有するナイロンポリマー又は他の透明な可撓性フィルムで作られる。

図６ａを参照すると、緩慢に拡散する酸素を除去するために、ＰＶＣバリアバッグ３０５と２次バッグ３０６との間に、小さな酸素／二酸化炭素吸着剤３１０が配置されている。図６ａは、この実施形態では２次バッグ３０６がバッグ３０５から分離されてバッグ３０５に接合されないことを除いて、図４の血液バッグの好ましい実施形態と同様である。ポートを含むＰＶＣバッグ３０５は、２次バリアバッグ３０５内に包囲される。酸素吸着剤３１０は、任意選択的に、酸素捕捉能力と二酸化炭素捕捉能力の両方を与えるために二酸化炭素捕捉剤を含むことができる。

図６ｂを参照すると、２次バッグ３０２は、ＰＶＣバッグ３２０の内部に大きなサッシェ３２５を収容する。サッシェ３２５には、酸素吸着剤又は酸素／二酸化炭素吸着剤１１０の何れかが充填される。サッシェ３２５は、表面積を増加させる表面テキスチャを有する成形要素である。サッシェ３２５は、急速な酸素減損又は酸素／二酸化炭素減損のために櫛状幾何形状を有する。サッシェ３２５は、ＲＢＣの冷却及び保存の前に、図３のＯＣＤＤの代わりにＲＢＣから酸素又は酸素／二酸化炭素を急速に剥離する役割を果たす。しかしながら、この構成では撹拌が必要であり、従って、サッシェ３２５は、大きな表面積、高い酸素透過率又は酸素／二酸化炭素透過率、並びに成分調製中の遠心分離段階及び長期の保存に耐える機械的強度を有さなければならない。サッシェ３２５は、好ましくは、表面積を増加させる表面のテキスチャを有して０．１５ｍｍ厚のシリコーン膜のような材料から作られる。サッシェ３２５は、ＰＴＦＥ又は他のフッ化ポリマーのような材料から作ることができる。サッシェ３２５は、例えば４×６の矩形のような矩形形状を有することができるが、嫌気性を維持する他のサイズも可能である。サッシェ３２５は、酸素及び二酸化炭素捕捉能力を与えるために、酸素捕捉剤に加えて二酸化炭素捕捉剤を含むことができる。

図６ａ及び図６ｂの実施形態は、図６ｂのサッシェ３２５を除いて既製の構成要素から容易に作られる。何れかの試験においてＲＢＣにアクセスするためには、２次バッグ３０１及び３０２を開放しなければならない。ユニットが短時間内に輸血されない限り、ＲＢＣは、更に保存するために新しい吸着剤で再シールしなければならない（ＤＥＨＰで可塑化されたＰＶＣは、酸素に対して比較的低い透過率を有するので、保存バッグの１日の空気暴露は、血液を判別できる程酸素化することにはならない）。

図５ａ、図５ｂ、図６ａ、及び図６ｂでは、ＰＶＣバッグは、好ましくは、ゾルゲル法を用いて形成されたＳｉＯ₂層等の酸素バリアフィルムで形成される。シート材料の一部分は、高周波シーラー等の標準的な熱シール機器上でシールされることになる。押し出しシートにおいて材料選択肢を得ることができ、各々が酸素バリア、積層完全性、及びシール強度／完全性について試験される。

上述の幾つかの実施形態の各々において、バッグ３００からの添加剤溶液は、ＲＢＣからの酸素及び二酸化炭素の剥離が用いられる前に供給される。添加剤溶液３００は、好ましくは、組成：アデニン２ｍｍｏｌ／Ｌ、グルコース１１０ｍｍｏｌ／Ｌ、マンニトール５５ｍｍｏｌ／Ｌ、ＮａＣｌ２６ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｎａ₂ＨＰＯ₄１２ｍｍｏｌ／Ｌのクエン酸を含み、ｐＨは６．５である。添加剤溶液３００は、好ましくは酸性添加剤溶液ＯＦＡＳ３であるが、酸素／二酸化炭素減損保存を向上させることが示されている他の同様の添加剤溶液を用いることもできる。ＯＦＡＳ３は、本明細書で開示するように、高いＡＴＰレベル及び良好な生体内回収率を示した。ＯＦＡＳ３は好ましい添加剤溶液であるが、同様の機能を提供する他の溶液を用いこともできる。或いは、ＡＳ１、ＡＳ３、ＡＳ５、ＳＡＧＭ、及びＭＡＰＳ等の当該技術分野で現在使用されている添加剤溶液を用いることもできる。添加剤溶液は、保存中のＲＢＣの急激な劣化を防ぐのに役立ち、通常はＲＢＣが嫌気性状態にされる前に添加される。

これに加えて、ＯＣＤＤ並びに保存バッグ１００及び２００は、使い捨て嫌気性血液保存システムの他の構成要素（すなわち、図１ａにおける白血球除去フィルタ４００を含み、その上流にある全ての項目）とは独立して製造できることを想定している。

保存バッグ内への保存の前に、ＲＢＣから酸素を除去すること、又は血液から酸素及び二酸化炭素を剥離することは本開示の範囲内にある。血液バッグ内への保存の前に、酸素捕捉剤を用いてＲＢＣから酸素を除去することができる。本明細書で用いる「酸素捕捉剤」は、使用条件下で酸素と不可逆的に結合する又は組み合わされる材料である。例えば、酸素は、この材料の何れかの成分と化学反応し、別の化合物に変換することができる。結合酸素の解離速度がゼロである何れかの材料は、酸素捕捉剤としての役割を果たすことができる。酸素捕捉剤の実施例は、鉄粉末及び有機化合物を含む。本明細書において用語「酸素吸着剤」は、酸素捕捉剤と同義的に用いることができる。本明細書で用いる「二酸化炭素捕捉剤」は、使用条件下で二酸化炭素と不可逆的に結合又は組み合わされる材料である。例えば、二酸化炭素は、この材料の何れかの成分と化学反応して、別の化合物へと変換することができる。結合二酸化炭素の解離速度がゼロである何れかの材料は、二酸化炭素捕捉剤としての役割を果たすことができる。本明細書における用語「二酸化炭素吸着剤」は、二酸化炭素捕捉剤と同義的に用いることができる。例えば、酸素捕捉剤及び二酸化炭素捕捉剤は、Ｍｕｌｔｉｓｏｒｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（米国ニューヨーク州バッファロー）又はＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｇａｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ（日本国東京都）によって提供される。酸素捕捉剤は、二酸化炭素捕捉という２次機能を示すことができる。望ましい結果を得るために、かかる材料を望ましい比率で配合することができる。

二酸化炭素捕捉剤は、金属酸化物及び金属水酸化物を含む。金属酸化物は水と反応して金属水酸化物を生成する。金属水酸化物は二酸化炭素と反応して、水と金属炭酸塩を形成する。例えば、酸化カルシウムが用いられる場合には、酸化カルシウムは、吸着剤に加えられる水と反応することになり、水酸化カルシウムを生成する。
ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂

水酸化カルシウムは二酸化炭素と反応し、炭酸カルシウムと水とを形成する。
Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＣＯ₂→ＣａＣＯ＋Ｈ₂Ｏ

捕捉剤は、サッシェ、パッチ、コーティング、ポケット、及びパケットのような何れかの公知の形態で保存容器又は保存バッグ内に組み込むことができる点は理解されるであろう。

血液保存デバイス内へのＲＢＣの導入前に酸素除去が完結する場合には、この酸素除去は、当該技術分野で公知の何れかの方法によって達成することができる。例えば、望ましい酸素含有量又は二酸化炭素含有量に達するまで、或いは、酸素及び二酸化炭素の実質的に全てが除去されるまで、ＲＢＣの懸濁液は、不活性ガス（定められた二酸化炭素濃度を有する、又は有さない）を緩やかに混合させながら又は混合させずに繰り返しフラッシングすることができる。不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、これらの混合物、或いはヘモグロビンのヘム部分に結合しない何れか他のガスとすることができる。

本開示のＯＣＤＤ及び様々な保存バッグは、様々な組み合わせで用いることができる。例えば、図３のＯＣＤＤ１０１は、図４の血液バッグ、図５ａの２０１、又は図６ａの３０１と共に用いることができる。酸素が図６ｂのバッグ内サッシュ２１５によって減損される場合には、図６ｂのように保存することができ、或いは、長期保存のために酸素／二酸化炭素減損済み成分を図４、図５ａ、又は図６ａのような最終保存バッグに転送することができる。他の組み合わせ及び構成も完全に本開示の範囲内にある。

本開示はまた、血液保存デバイスの別の実施形態を提供する。このデバイスは、赤血球を保持及び保存するように適合されたシール容器である。容器は、積層体から形成された壁を有する。積層体は、（ａ）酸素又は酸素及び二酸化炭素に対して実質的に不透過の材料からなる外側層と、（ｂ）赤血球に適合する材料からなる内側層と、（ｃ）外側層と内側層との間の介在性層とを有する。介在性層は、ある量の酸素捕捉剤又は酸素／二酸化炭素捕捉剤を混合させた材料からなる。これらの層は、好ましくはポリマーの形態をとる。外側層に好ましいポリマーはナイロンである。内側層に好ましいポリマーはＰＶＣである。介在性層のポリマーは、内側層と外側層との間の効果的な接着、及び介在性層内への酸素捕捉剤又は酸素／二酸化炭素捕捉剤の効果的な混合を可能にしなければならない。介在性層に有用なポリマーは、例えば、エチレン及びプロピレンのホモポリマー及びコーポリマー等のオレフィンポリマー、並びにアクリルポリマーを含む。

本開示はまた、血液保存システムの別の実施形態を提供する。本システムは、赤血球用採取バッグと、赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を減損させ、白血球及び／又は血小板を低減するための単体デバイスと、赤血球用の保存バッグと、採取バッグを単体デバイスに接続し、単体デバイスを保存バッグに接続する管体と、を有する。この実施形態の特徴は、赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を減損させ、白血球及び／又は血小板を低減する機能が別個のデバイスを必要せずに、単一の単体デバイスに組み合わされることである。例えば、単体デバイスは、単一のカートリッジの形態をとることができる。白血球及び／又は血小板の低減は通常、赤血球がメッシュを通過することによって実施される。この実施形態では、メッシュは、本明細書で開示されたフラッシング又は捕捉の酸素減損デバイス又は酸素／二酸化炭素減損デバイス内に組み込むことができる。メッシュは、好ましくは、白血球及び／又は血小板低減がフラッシング又は捕捉の開始前に行われるようにデバイス内に配置される。

以下は、本開示の実施例であり、限定として解釈すべきではない。

図１２ａから図１２ｈは、対照（Ｏ₂減損又はＣＯ₂減損のない好気性ＯＦＡＳ３）、嫌気性ＯＦＡＳ３（Ｏ₂とＣＯ₂の両方が純Ａｒで減損された）、及び９５％のＡｒと５％のＣＯ₂でＯ₂のみが減損されたもの（ＣＯ₂は減損されていない）を示す、３群試験結果を示している。

血液全体をＣＰ２Ｄ（Ｐａｌｌ）内に採取して２Ｋ×Ｇで３分間遠心分離し、血漿を除去し、添加剤溶液ＡＳ−３（Ｎｕｔｒｉｃｅｌ、Ｐａｌｌ）又は実験用のＯＦＡＳ３を添加した。このユニットを３つの６００ｍＬバッグに均等に分割し、２つのバッグをＡｒ又はＡｒ／ＣＯ₂で７回ガス交換して１５０ｍＬのＰＶＣバッグに移し、Ａｒ／Ｈ₂又はＡｒ／Ｈ₂／ＣＯ₂と共に嫌気性シリンダ内で１℃から６℃で保存した。１つの対照バッグをガス交換なしで同様に処理し、大気中で１℃から６℃で保存した。バッグを９週まで毎週サンプリングした。

図１２ａ、図１２ｃ、図１２ｅ、及び図１２ｇのプロットは、添加剤溶液ＯＦＡＳ３（２００ｍＬ、実験用、専用）を用いたものであり、図１２ｂ、図１２ｄ、図１２ｆ、及び図１２ｈのプロットは、ＡＳ−３添加剤溶液を用いたものである。添加剤溶液を比較すると、ＤＰＧレベルに対するＣＯ₂減損の効果は類似している。ＯＦＡＳ３は、酸素（±ＣＯ₂）が減損された時に高いＡＴＰを示し、Ｏ₂減損単独では、好気性対照と比較してＡＴＰの著しい増加を示した。ＡＳ−３添加剤は、Ｏ₂が単独で減損された時に、ＡＴＰの有意な増加を示さなかった。

図１２ａ及び図１２ｂは、保存中のＤＰＧレベルである。酸素に加えてＣＯ₂を除去した場合、ＤＰＧレベルは、２週間を超えて維持された。

図１２ｃは、ＯＦＡＳ３を用いた保存中のＡＴＰレベルである。ＯＦＡＳ３ ＲＢＣを用いると、最も高いＡＴＰレベルは、Ｏ₂のみが減損された時に得られた。Ｏ₂／ＣＯ₂減損では、対照と比較して中間のＡＴＰレベルが観測され、他方、最初の２．５週の間には極めて高いＤＰＧレベルが得られた。極めて高いＡＴＰレベルは、高い２４時間輸血後回収率を示唆することができる。従って、二酸化炭素及び酸素減損レベルの範囲を調整し、受血者の特定要件を満たすことができる。ＤＰＧレベルは、受血者の緊急の酸素要求を満たす目的で極めて高く維持することができる（ＡＴＰを犠牲にして）。対照的に、極めて高いＡＴＰレベルは、高い２４時間回収率（輸血時の生存不能なＲＢＣの低い比率）を可能にし、これにより輸血に必要な血液量を削減することができる（ＲＢＣのうちの最大２５％が生存不能）。より重要なことには、このことによって、輸血直後の最大酸素輸送効率を必要する可能性が低い（ＤＰＧレベルは体内で８〜４８時間後に回復する）、慢性的に輸血を受け続けている患者で、生存不能なＲＢＣによって引き起こされる有毒な鉄過剰投与に苦しむ患者が恩恵を受けることになる。

図１２ｄは、ＡＳ３を用いた保存中のＡＴＰレベルである。ＡＳ３ ＲＢＣを用いると、最も高いＡＴＰレベルはＯ₂だけが減損された時に得られた。対照及びＯ₂減損のみの場合には、ＡＴＰレベルにおいて有意な差は認められなかった。

図１２ｅ及び図１２ｆは、ＲＢＣ細胞基質（内部）及び懸濁媒質（外部）のｐＨである。ガス交換の直後（０日目）には、ＣＯ₂がＯ₂と共に減損された場合にのみｐＨ（内外の）の著しい上昇が観測された。ＣＯ₂／Ｏ₂減損サンプルに関して観測された急激なｐＨ低下率は、高いラクテート生成率によって引き起こされたものである（図１２ｇ及び図１２ｈ）。

図１２ｇ及び図１２ｈは、ＯＦＡＳ３及びＡＳ３を用いた保存中の正規化された（ヘモグロビンに対して）グルコース及びラクテートのレベルである。高いグルコース減損率及びラクテート生成率は、パネルＡ及びパネルＢにおいて観測された高いＤＰＧレベルに相応する。記号／線に対する凡例は両方のパネルにおいて同じである。ＯＦＡＳ３添加剤は、２倍の体積で同様のグルコース濃度を含み、高い正規化グルコースレベルを生じる。

図１２ａ及び図１２ｃは合わせて、Ｏ₂が減損される時のＣＯ₂減損のレベルを制御することによって、ＡＴＰレベル及びＤＰＧレベルの増加範囲（対照と比較して）を調節することができることを示唆している。増加したＤＰＧ生成によって高いグルコースの利用及びラクテートの生成が観測された（図１２ｇ）。ＡＳ３添加剤を用いた場合にも、グルコースの利用及びラクテートの生成において同様の傾向が観測されたことから（図１２ｈ）、上記のことを有効とすることができる。

図１３は、好気性ＲＢＣ及び嫌気性ＲＢＣに対するガンマ線照射の効果を比較したグラフを示している。図１３は、好気性でガンマ線照射されていない対照ユニットＲＢＣ（ユニットＡ、黒塗り実線）、ガンマ線照射された好気性ＲＢＣ（ユニットＢ、塗りつぶし円と点線とで示した、対照にガンマ線照射を加えたもの）、及びガンマ線照射された嫌気性減損ＲＢＣユニット（ユニットＣ、嫌気性＋γ、白円と実線）を示している。ユニットＢ及びユニットＣは照射され、ユニットＡは非照射の好気性ＲＢＣである。測定される血液組成はカリウムである。保存媒質中で測定されるＲＢＣからのカリウム（Ｋ＋）の漏出量は、ＲＢＣの健全性の指標である。従って、本出願において、ＲＢＣ保存媒質中の高いカリウム濃度レベルは、ＲＢＣ保存媒質中の低いカリウム濃度レベルと比較して大きなＲＢＣ損傷レベルを示す。

図１３は、ガンマ線照射がユニットＢ及びユニットＣにおいて１週目の間に高いＫ＋漏出率を誘発したことを示している。８日目以降１５日目までのＫ＋漏出率は、全てのユニットにおいて同様であった。重要な点として、ユニットＢとユニットＣとの間のＫ＋漏出の間の差は、保存２２日目を超えると増加している。これらの結果は、あと数日間この傾向が存在する可能性があることを示している。従って、嫌気性減損及びガンマ線照射の使用により、成分分離後に調製される嫌気性減損及びガンマ線照射された血液において２８日間の現在のＦＤＡ保存限度の延長を可能にすることができる。

免疫不全の個体にはＲＢＣ照射が必要となる。本発明の結果では、照射されて酸素減損もされたＲＢＣが、ＲＢＣ損傷の指標であるＫ＋漏出率を高めなかったことを示している。高いレベルのＡＴＰ及びＤＰＧ−２，３を含む酸素減損されたＲＢＣの利点は、照射による悪影響を受けない。

上記のグラフでは、４つのＡＢＯ Ｒｈが同一のユニット（米国赤十字から入手した標準ＲＢＣ濃縮液に、ＡＳ３を添加し、白血球除去したものにおける）をプールした。このプールしたユニットを採血の２４時間以内に４つの分量に細分化し、１〜６℃で保存した後、これから上記にグラフ化した実験において３つのユニットを用いた。

本開示はある特定の実施形態を詳細に説明しているが、当業者には公知の変更及び修正が本開示の範囲内にある点は理解される。従って、本開示は、本開示に記載した範囲内にある全てのかかる代替形態、修正形態、及び変形形態を含むことを意図している。

Claims (22)

1. 赤血球用の採取容器と、
   酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスと、
   嫌気性条件下で赤血球を保存するための保存容器と、
   前記採取容器を前記酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスに接続し、該酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスを前記保存容器に接続する管体と、
   を備え、保存される前記赤血球をガンマ線照射デバイス又はＸ線照射デバイスを用いて照射し、次いで赤血球を前記保存容器内に保存するようにする、血液保存システム。
2. 前記嫌気性条件が、２０％よりも低いヘモグロビン酸素飽和度ＳＯ₂として測定される、ことを特徴とする請求項１に記載の血液保存システム。
3. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が５％よりも低い、ことを特徴とする請求項２に記載の血液保存システム。
4. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が３％よりも低い、ことを特徴とする請求項３に記載の血液保存システム。
5. 前記酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスが、
   カートリッジと、
   前記カートリッジ内でその入口から出口まで延びて赤血球を受容し且つ輸送するよう適合された複数の中空繊維又はガス透過性フィルムと、
   前記カートリッジ内で前記複数の中空繊維に隣接しその間に充填される酸素捕捉剤か、又は酸素捕捉剤及び二酸化炭素捕捉剤かの何れかと、
   を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の血液保存システム。
6. 前記ガンマ線又はＸ線照射デバイスが、前記赤血球の嫌気性処理の前に赤血球を照射する、ことを特徴とする請求項１に記載の血液保存システム。
7. 前記ガンマ線又はＸ線照射デバイスが、嫌気性処理の後に前記赤血球を照射する、ことを特徴とする請求項１に記載の血液保存システム。
8. 前記採取容器と前記酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスとの間に配置された白血球除去フィルタを更に備える、請求項１に記載の血液保存システム。
9. 前記採取容器と連通した添加剤溶液容器を更に備える、請求項１に記載の血液保存システム。
10. 前記採取容器と連通した血漿容器を更に備える、請求項１に記載の血液保存システム。
11. 赤血球を保存するための方法であって、
    赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去し、これにより嫌気性赤血球を生成する段階と、
    前記嫌気性赤血球をガンマ線照射又はＸ線照射の何れかによって照射し、これにより照射済み嫌気性赤血球を生成する段階と、
    前記照射済み嫌気性赤血球を保存する段階と、
    を含む方法。
12. 前記嫌気性赤血球が、２０％よりも低いヘモグロビン酸素飽和度ＳＯ₂を示す、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が５％よりも低い、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が３％よりも低い、請求項１３に記載の方法。
15. 前記酸素又は酸素及び二酸化炭素が、酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスによって除去され、前記酸素又は酸素及び二酸化炭素減損デバイスが、
    カートリッジと、
    前記カートリッジ内でその入口から出口まで延びて赤血球を受容し且つ輸送するよう適合された複数の中空繊維又はガス透過性フィルムと、
    前記カートリッジ内で前記複数の中空繊維に隣接しその間に充填されるある量の酸素捕捉剤又は酸素捕捉剤及び二酸化炭素捕捉剤の両方と、
    を含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記赤血球から酸素／二酸化炭素を除去する段階の前に白血球除去フィルタリング段階を更に含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去する段階の前に、赤血球を添加剤溶液で処理する段階を更に含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記照射済み嫌気性赤血球が、嫌気性条件下で約１℃から約６℃の間の温度で保存される、請求項１１に記載の方法。
19. 赤血球を保存するための方法であって、
    赤血球をガンマ線照射又はＸ線照射の何れかによって照射し、これにより照射済み赤血球を生成する段階と、
    前記照射済み赤血球から酸素又は酸素及び二酸化炭素を除去し、これにより照射済み嫌気性赤血球を生成する段階と、
    前記照射済み嫌気性赤血球を嫌気性条件下で保存する段階と、
    を含む方法。
20. 前記嫌気性赤血球が、２０％よりも低いヘモグロビン酸素飽和度ＳＯ₂を示す、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が５％よりも低い、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ヘモグロビン酸素飽和度が３％よりも低い、請求項２１に記載の方法。

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