JP2021035635A - サイトフェレーシスカートリッジおよびその使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】対象の炎症症状の治療および／または予防における使用のためのサイトフェレーシスカートリッジ、ならびに関連する方法を提供する。【解決手段】ハウジング１１０と、ハウジング内に配置されており、活性化白血球および／または活性化血小板を分離することができる固体支持体１２０とを備えるサイトフェレーシスカートリッジ１００。【選択図】図１Ｂ

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１０年１０月１５日に出願された、米国仮特許出願第６１／３９３，８０５号明細書の利益および優先権を主張し、その開示内容全体を参照により本明細書に援用する。
連邦政府の支援による研究または開発に関する陳述
本発明は、国立衛生研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）により与えられた助成金番号１Ｒ４３ ＤＫ０８０５２９の下、および米国国防総省により与えられた助成金番号Ｗ８１ＸＷＨ−０５−２−００１０の下、政府の支援により行われた。政府は本発明に一定の権利を有する。
本発明は、対象の炎症症状を治療および／または予防するためのカートリッジ、システム、および方法に関する。より詳細には、本発明は、白血球および血小板などの炎症に関連する細胞を分離（ｓｅｑｕｅｓｔｅｒ）し、その炎症活性を低下させるためのカートリッジおよびシステム、ならびに、このような細胞を分離し、その炎症活性を低下させる関連方法に関する。
様々な医学的症状は、望ましくない炎症によって起こり、増悪し、および／または特徴付けられる。細菌感染、ウイルス感染および真菌感染などの感染；転倒や自動車事故による外傷、拳銃やナイフによる創傷などの外傷；動脈瘤および手術に伴って起こることが多い虚血性イベントなどの心血管イベント；ならびに膵炎および腎炎などの内因性炎症反応は、心血管系機能および免疫系機能の調節に関与する恒常性維持機構の重大な機能障害を招くことが多い。虚血および感染などのこれらの症状には、免疫系の異常なまたは過剰な活性化により心血管機能障害を起こし得るものがあり、それは数時間〜数日の間に発症することがあり、場合によっては、生命を脅かすことになり得るまたは致命的になり得る。
特定の種類の細胞は、心血管系および免疫系の機能障害に関して重要である。例えば、白血球、とりわけ好中球は、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、敗血症、虚血／再灌流障害および急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）を含む様々な炎症症状の発症および進行の一因となる（例えば、Ｋａｎｅｉｄｅｒ ｅｔ ａｌ．（２００６）ＦＥＢＳ Ｊ ２７３：４４１６−４４２４（非特許文献１）；Ｍａｒｏｓｚｙｎｓｋａ ｅｔ ａｌ．（２０００）ＡＮＮ．ＴＲＡＮＳＰＬＡＮＴ．５（４）：５−１１（非特許文献２）を参照されたい）。さらに、活性化された血小板は、白血球の接着を亢進し、白血球の活性化を促進する。炎症や全身性免疫反応は有益になる場合もあるが、致命的になることもある。
臓器の炎症性障害により、白血球の活性化および凝集、ならびに血小板の活性化および凝集によって誘導される微小血管損傷が起こる可能性がある。活性化されたこれらの細胞は、患者の組織中に毒性化合物を放出することにより、微小血管うっ血および再灌流障害の一因となり得る。急性炎症では、活性化白血球および活性化血小板は、血管内でゲル状構造として相互作用する。これは、通常は毛細管により酸素と栄養分が供給される組織の灌流不良を招く。活性化白血球はさらに、内皮を通り抜けて組織に遊出することにより損傷を引き起こし、そこで、白血球は、通常は侵入する微生物を破壊するまたは壊死破片を除去することを目的としている毒物を放出する。活性化血小板はさらに、白血球の活性化および内皮からの遊出を亢進することにより、損傷を引き起こす。これらの過程を制御しないと、組織の傷害および死を招くおそれがある。
ＳＩＲＳは、アメリカ合衆国における１３番目の主な死因である。ＳＩＲＳを伴う重症敗血症は、米国において毎年２００，０００人の患者に発症し、集中治療室および広域スペクトルの抗生物質を用いても死亡率は３０〜４０％となる。ＳＩＲＳは、主として、体温の上昇（発熱）または低下（低体温）、心拍数の増加（頻脈）、呼吸数の増加（頻呼吸）、白血球数の増加または減少、ならびに組織および臓器の灌流不足などの観測される生理学的変化に基づいて診断される。血圧の低下はＳＩＲＳに伴う合併症であり、この症候群の後期に起こる。特に、血圧の低下はショックの発生を反映し、多臓器不全の一因となることがあり、多臓器不全はこれらの患者の主な死因となる。敗血症性ショックは、感染、および、輸液蘇生や適切な心拍出量にもかかわらず血圧低下が臨床的に認められる症状である。類似の症状である敗血症症候群には、どのような種類の感染の証拠も示さない類似の生理学的シグナルが含まれる。敗血症様の症状を誘発する他の傷害には、膵炎、熱傷、虚血、多発外傷および組織傷害（手術や移植によって起こることが多い）、出血性ショックおよび免疫介在性臓器機能障害が含まれる。
ＳＩＲＳおよび敗血症性ショックの標準的な療法には、感染を制御するための抗生物質の投与、および循環血液量を維持するための輸液／コロイド療法が含まれる。ドーパミンおよびバソプレッシンなどの血圧の維持を助ける薬物も投与されることが多い。
心肺バイパス（ＣＰＢ）は、補体系および凝固系を活性化させ、サイトカイン産生を刺激するＳＩＲＳを誘発することがある。ＣＰＢ中の白血球の活性化および集積を制限する多くの治療方法が研究されている。実際、動物および初期臨床データから、白血球除去フィルタを使用するとＣＰＢ手術中の肺および腎臓損傷が改善されることが示唆されている（例えば、Ｇｕ ｅｔ ａｌ．（１９９６）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１１２：４９４−５００（非特許文献３）；Ｂｏｌｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ．（１９９７）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１１３：１０８１−１０９０（非特許文献４）；Ｔａｎｇ ｅｔ ａｌ．（２００２）Ａｎｎ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｓｕｒｇ．７４：３７２−３７７（非特許文献５）；Ａｌａｏｊａ ｅｔ ａｌ．（２００６）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１３２：１３３９−１３４７（非特許文献６）を参照されたい）。しかし、透析により一過性の好中球減少症が起こり得ると見受けられる（Ｋａｐｌｏｗ ｅｔ ａｌ．（１９６８）ＪＡＭＡ ２０３：１１３５（非特許文献７）を参照されたい）。
Ｋａｎｅｉｄｅｒ ｅｔ ａｌ．（２００６）ＦＥＢＳ Ｊ ２７３：４４１６−４４２４ Ｍａｒｏｓｚｙｎｓｋａ ｅｔ ａｌ．（２０００）ＡＮＮ．ＴＲＡＮＳＰＬＡＮＴ．５（４）：５−１１ Ｇｕ ｅｔ ａｌ．（１９９６）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１１２：４９４−５００ Ｂｏｌｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ．（１９９７）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１１３：１０８１−１０９０ Ｔａｎｇ ｅｔ ａｌ．（２００２）Ａｎｎ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｓｕｒｇ．７４：３７２−３７７ Ａｌａｏｊａ ｅｔ ａｌ．（２００６）Ｊ．ＴＨＯＲＡＣ．ＣＡＲＤＩＯＶＡＳＣ．ＳＵＲＧ．１３２：１３３９−１３４７ Ｋａｐｌｏｗ ｅｔ ａｌ．（１９６８）ＪＡＭＡ ２０３：１１３５
心血管ショック、敗血症、全身性炎症反応症候群およびアナフィキラシーなどの炎症症状の治療の改善が依然として必要とされている。
炎症症状は、白血球および血小板などの炎症に関連する細胞の活性化により起こることが多い。本発明は、白血球および／または血小板を体外で分離し、それらの炎症作用を抑制または不活性化することにより炎症症状を治療および／または予防するためのカートリッジ、システムおよび関連方法に関する。例えば、これらの細胞を不活性化することができるおよび／またはそれらの炎症誘発性物質の放出を抑制することができる。
白血球および血小板は、通常、血流中に見出されるため、血液、またはこれらの細胞を含有する別の体液を、これらの細胞を分離する表面を提供する装置の内部を一定時間通過させることにより、それらを分離することができる。現在、それらの細胞の欠乏を引き起こすほど多くの細胞を除去し過ぎることなく炎症症状を治療するためには、分離される白血球および／または血小板の数を制御する必要があることが分かっている。例えば、白血球の損失が多過ぎると、白血球減少症として知られる生命を脅かす、さらには致命的な症状が起こるおそれがある。同様に、好中球の損失が多過ぎると、好中球減少症として知られる生命を脅かす症状が起こるおそれがある。血小板の損失が多過ぎると、血小板減少症が起こるおそれがある。さらに、対象（例えば、乳児、小児、および血行動態的に不安定な重症患者）から得られる体液の体積は、治療の有効性に重大な影響を及ぼし得る。従って、細胞を分離するための固体支持体上の有効表面積、対、ＳＣＤカートリッジハウジングの内容積の比が適切なＳＣＤカートリッジを選択することは、所定の患者の治療の有効性に重大な影響を及ぼし得る。
一態様では、本発明は、活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジを提供する。カートリッジは、流体入口ポート、流体出口ポート、および、体液が通過できる内容積（ＩＶ）を有する硬質のハウジングを備える。内容積は、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している。固体支持体は、固体支持体の少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に配置されるように、ハウジング内に配置されている。固体支持体は、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定する。特定の実施形態では、ＳＣＤカートリッジのＳＡ／ＩＶ比は、１５０ｃｍ−１より大きい（例えば、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、または２００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲である）。
特定の実施形態では、ＩＶは、任意選択により３００ｃｍ３未満であり、１５０ｃｍ３未満、または１００ｃｍ３未満であってもよい。幾つかの実施形態では、ＩＶは、１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、例えば、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、１５ｃｍ３〜１２０ｃｍ３、または２０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の範囲であってもよい。特定の実施形態では、ＳＡは、０．８ｍ２を超えてもよい。他の実施形態では、ＳＡは、０．１ｍ２〜１０．０ｍ２または０．１ｍ２〜５．０ｍ２の範囲であってもよい。例えば、ＳＡは、０．１ｍ２〜０．４ｍ２、０．４ｍ２〜０．８ｍ２、０．８ｍ２〜１．２ｍ２、１．２ｍ２〜１．６ｍ２、１．６ｍ２〜２．０ｍ２、２．０ｍ２〜２．４ｍ２、２．４ｍ２〜２．８ｍ２、２．８ｍ２〜３．２ｍ２、３．２ｍ２〜３．６ｍ２、３．６ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．４ｍ２、４．４ｍ２〜４．８ｍ２、４．８ｍ２〜５．２ｍ２、５．２ｍ２〜５．６ｍ２、５．６ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．４ｍ２、６．４ｍ２〜６．８ｍ２、または６．８ｍ２〜７．２ｍ２の範囲であってもよい。
固体支持体は、１本以上の繊維（例えば、中空または中実の繊維）、１枚以上の平面状支持部材、またはこれらの組み合わせで画定することができる。固体支持体は、多孔質、半多孔質、または非多孔質の膜であってもよい。さらに、固体支持体は、生体適合性材料、例えば、ポリスルホンもしくはポリエーテルスルホンから製造されてもよく、および／または１種類以上の細胞接着分子がそれに結合していてもよい。
固体支持体がカートリッジの容積を占めるパーセンテージが大きくなると、これによりカートリッジの内容積は減少し、ＳＡ／ＩＶ比が大きくなる。従って、本発明のこの態様では、固体支持体は、好ましいＳＡ／ＩＶ比が可能となる２０％〜６５％の充填密度でハウジング内に配置されている。
別の態様では、本発明は、活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を分離するために、２．６ｍ２より大きい高表面積を有するカートリッジ、およびカートリッジを使用して対象を治療する方法を提供する。カートリッジは、流体入口ポート、流体出口ポート、および体液が通過できる内容積（ＩＶ）を有する硬質のハウジングを備える。内容積は、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している。固体支持体は、固体支持体の少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に配置されるように、ハウジング内に配置されている。固体支持体は、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定する。この実施形態では、ＳＡは、２．６ｍ２より大きく、例えば、３．０ｍ２〜１０．０ｍ２、３．０ｍ２〜５．０ｍ２、３．０ｍ２〜３．５ｍ２、３．５ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．５ｍ２、４．５ｍ２〜５．０ｍ２、５．０ｍ２〜５．５ｍ２、５．５ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．５ｍ２、６．５ｍ２〜７．０ｍ２、７．０ｍ２〜７．５ｍ２、７．５ｍ２〜８．０ｍ２、８．０ｍ２〜８．５ｍ２、８．５ｍ２〜９．０ｍ２、９．０ｍ２〜９．５ｍ２、または９．５ｍ２〜１０．０ｍ２であってもよい。
特定の実施形態では、ＩＶは、任意選択により３００ｃｍ３未満であり、１５０ｃｍ３未満または１００ｃｍ３未満であってもよい。幾つかの実施形態では、ＩＶは、１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、例えば、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、１５ｃｍ３〜１２０ｃｍ３または、２０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の範囲であってもよい。ＳＣＤカートリッジのＳＡ／ＩＶ比は、１５０ｃｍ−１より大きくてもよい（例えば、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、または２００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲であってもよい）。
固体支持体は、１本以上の繊維（例えば、中空または中実の繊維）、１枚以上の平面状支持部材、またはこれらの組み合わせで画定することができる。固体支持体は、多孔質、半多孔質、または非多孔質の膜であってもよい。さらに、固体支持体は、ポリスルホンから製造されてもよく、および／または１種類以上の細胞接着分子がそれに結合していてもよい。
別の態様では、本発明は、複数の中実繊維を有するカートリッジを提供する。カートリッジは、流体入口ポート、流体出口ポート、および体液が通過できる内容積（ＩＶ）を有する硬質のハウジングを備える。内容積は、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している。任意選択によりポリスルホンおよび／またはポリエーテルスルホンを含む、複数の中実繊維を含む固体支持体がハウジング内に配置されている。固体支持体は、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定する。この実施形態では、カートリッジのＳＡ／ＩＶ比は、２５ｃｍ−１より大きく、８０ｃｍ−１より大きくてもよく、または１５０ｃｍ−１より大きくてもよい（例えば、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、１５０ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１の範囲、２５ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、または８０ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲であってもよい）。ＳＡは、０．０９ｍ２より大きくてもよく、または０．０９ｍ２〜１０．０ｍ２の範囲であってもよい。例えば、ＳＡは、０．１ｍ２〜０．４ｍ２、０．４ｍ２〜０．８ｍ２、０．８ｍ２〜１．２ｍ２、１．２ｍ２〜１．６ｍ２、１．６ｍ２〜２．０ｍ２、２．０ｍ２〜２．４ｍ２、２．４ｍ２〜２．８ｍ２、２．８ｍ２〜３．２ｍ２、３．２ｍ２〜３．６ｍ２、３．６ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．４ｍ２、４．４ｍ２〜４．８ｍ２、４．８ｍ２〜５．２ｍ２、５．２ｍ２〜５．６ｍ２、５．６ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．４ｍ２、６．４ｍ２〜６．８ｍ２、６．８ｍ２〜７．２ｍ２、７．２ｍ２〜７．６ｍ２、７．６ｍ２〜８．０ｍ２、８．０ｍ２〜８．４ｍ２、８．４ｍ２〜８．８ｍ２、８．８ｍ２〜９．２ｍ２、９．２ｍ２〜９．６ｍ２、９．６ｍ２〜１０．０ｍ２の範囲であってもよい。ＩＶは、任意選択により１５０ｃｍ３未満である。幾つかの実施形態では、ＩＶは、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、または５ｃｍ３〜５０ｃｍ３の範囲であってもよい。
本発明は、体液中に含有される活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処理する方法を提供する。本方法は、流体入口ポート、流体出口ポート、および体液が通過できる内容積（ＩＶ）を有する硬質のハウジングを備えるカートリッジを使用する。内容積は、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している。固体支持体は、その少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に配置されるようにハウジング内に配置されており、流体接触面を画定する。流体接触面は、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する。ＳＡ／ＩＶ比は、８０ｃｍ−１より大きく、任意選択により１００ｃｍ−１より大きく、１２５ｃｍ−１より大きく、または１５０ｃｍ−１より大きい（例えば、８０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、または４００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲である）。
特定の実施形態では、ＩＶは、任意選択により１５０ｃｍ３未満、例えば、１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、１５ｃｍ３〜１２０ｃｍ３、または２０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の範囲に制限される。ＳＡは、０．１ｍ２〜１０．０ｍ２または０．１ｍ２〜５．０ｍ２の範囲である。特定の実施形態では、ＳＡは、０．１ｍ２〜０．４ｍ２、０．４ｍ２〜０．８ｍ２、０．８ｍ２〜１．２ｍ２、１．２ｍ２〜１．６ｍ２、１．６ｍ２〜２．０ｍ２、２．０ｍ２〜２．４ｍ２、２．４ｍ２〜２．８ｍ２、２．８ｍ２〜３．２ｍ２、３．２ｍ２〜３．６ｍ２、３．６ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．４ｍ２、４．４ｍ２〜４．８ｍ２、４．８ｍ２〜５．２ｍ２、５．２ｍ２〜５．６ｍ２、５．６ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．４ｍ２、６．４ｍ２〜６．８ｍ２、または６．８ｍ２〜７．２ｍ２の範囲であってもよい。
本方法では、活性化白血球および／または活性化血小板を固体支持体の流体接触面で分離できる条件で、対象からの体液を、流体入口ポートを通してハウジングに導入する。体液は、任意選択により、１０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分、例えば、５０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分などの範囲の流量で、流体出口ポートを通ってカートリッジから出ることが可能である。
固体支持体は、１本以上の繊維（例えば、中空または中実の繊維）、１枚以上の平面状支持部材、またはこれらの組み合わせで画定することができる。固体支持体は、多孔質、半多孔質、または非多孔質の膜とし得る。さらに、固体支持体は、生体適合性材料、例えば、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンから製造されてもよく、１種類以上の細胞接着分子がそれに結合していてもよい。
特定の実施形態では、本方法はまた、分離される白血球および／または血小板を、炎症誘発性物質の放出が抑制されるようにまたは白血球および／または血小板が不活性化されるように処置する工程を含むこともできる。炎症誘発性物質の放出を抑制するまたは白血球および／または血小板を不活性化するのに十分な時間（例えば、少なくとも１秒間、少なくとも１分間、少なくとも５分間、少なくとも１５分間、または少なくとも１時間）、白血球および／または血小板を分離することができる。シトレート（ｃｉｔｒａｔｅ）などのカルシウムキレート剤を使用して、炎症誘発性物質の放出を抑制するまたは白血球もしくは血小板を不活性化することができる。処置後、白血球または血小板を任意選択により対象に戻すことができる。
別の態様では、本発明は、炎症症状を有するまたはその発症リスクを有する対象を治療する方法を提供する。炎症症状は、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、多発性動脈炎、ウェゲナー肉芽腫症、自己免疫性血管炎、抗好中球細胞質抗体（ＡＮＣＡ）血管炎、体外式膜型人工肺による酸素供給（ＥＣＭＯ）、心肺バイパス症候群、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）、急性肺障害（ＡＬＩ）、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、敗血症、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、炎症性腸疾患、多発性硬化症（ＭＳ）、乾癬、同種移植片拒絶反応、喘息、急性腎不全、慢性腎不全（ＣＲＦ）、末期腎疾患（ＥＳＲＤ）、心腎症候群（ＣＲＳ）、慢性心不全（ＣＨＦ）、発作（ｓｔｒｏｋｅ）、心筋梗塞（ＭＩ）、肝腎症候群、肝硬変、糖尿病（２型糖尿病）、および、心筋、中枢神経系、肝臓、腎臓、または膵臓への虚血再灌流障害から起こる急性臓器不全からなる群から任意選択により選択される。
本治療方法は、流体入口ポート、流体出口ポート、および体液が通過できる内容積（ＩＶ）を有する硬質のハウジングを備えるカートリッジを使用する。固体支持体は、その少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に配置されるように、ハウジング内に配置されており、流体接触面を画定する。流体接触面は、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する。ＳＡ／ＩＶ比は、８０ｃｍ−１より大きい、１００ｃｍ−１より大きい、１２５ｃｍ−１より大きい、１５０ｃｍ−１より大きい（例えば、８０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、３００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、または４００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲である）。
特定の実施形態では、ＩＶは、任意選択により１５０ｃｍ３未満、例えば、１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、１５ｃｍ３〜１２０ｃｍ３、または２０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の範囲に制限される。ＳＡは、０．１ｍ２〜１０．０ｍ２または０．１ｍ２〜５．０ｍ２の範囲であってもよい。特定の実施形態では、ＳＡは、０．１ｍ２〜０．４ｍ２、０．４ｍ２〜０．８ｍ２、０．８ｍ２〜１．２ｍ２、１．２ｍ２〜１．６ｍ２、１．６ｍ２〜２．０ｍ２、２．０ｍ２〜２．４ｍ２、２．４ｍ２〜２．８ｍ２、２．８ｍ２〜３．２ｍ２、３．２ｍ２〜３．６ｍ２、３．６ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．４ｍ２、４．４ｍ２〜４．８ｍ２、４．８ｍ２〜５．２ｍ２、５．２ｍ２〜５．６ｍ２、５．６ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．４ｍ２、６．４ｍ２〜６．８ｍ２、または６．８ｍ２〜７．２ｍ２の範囲であってもよい。
本方法では、活性化白血球を固体支持体の流体接触面で分離できる条件で、対象からの体液を、流体入口ポートを通してハウジングに導入する。体液は、任意選択により、１０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分、例えば、５０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分などの範囲の流量で、流体出口ポートを通ってカートリッジから出ることが可能である。
特定の実施形態では、固体支持体は、１本以上の繊維（例えば、中空または中実の繊維）、１枚以上の平面状支持部材、またはこれらの組み合わせで画定することができる。固体支持体は、多孔質、半多孔質、または非多孔質の膜とし得る。さらに、固体支持体は、ポリスルホンから製造されてもよく、１種類以上の細胞接着分子がそれに結合していてもよい。
特定の実施形態では、本方法は、炎症症状と関連する炎症の発症リスクが低減するようにまたは炎症症状と関連する炎症が軽減されるように、分離される白血球および／または血小板を処置する工程を任意選択により含む。白血球を不活性化するおよび／または炎症誘発性物質の放出を抑制するのに十分な時間（例えば、１分未満、少なくとも１分間、少なくとも５分間、少なくとも１５分間、または少なくとも１時間）、白血球を分離することができる。例えば、シトレート、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、またはホスホン酸塩などのカルシウムキレート剤を使用して、白血球および／または血小板を不活性化するおよび／または炎症誘発性物質の放出を抑制することができる。処置後、白血球および／または血小板を任意選択により対象に戻すことができる。
本発明の前述の態様のそれぞれにおいて、ＳＣＤカートリッジは好ましくは滅菌されており、特にハウジングおよび固体支持体の流体接触部分が、１種類以上の生体適合性材料で製造されている。特定の実施形態では、流体との接触を拡大すると共に乱流を最小限に抑えるために、固体支持体は、好ましくはカートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行な向きに配置されている。他の実施形態では、流体入口ポートおよび流体出口ポートは、任意選択により、ハウジングを通る流量を１０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分、または５０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分の範囲にし得る寸法になっている。これらの流量を達成するために、流体入口ポートおよび流体出口ポートは、任意選択により且つ独立して、最小断面積が０．０１ｃｍ２以上、０．１ｃｍ２以上以上、０．２ｃｍ２以上、０．４ｃｍ２以上、０．６ｃｍ２以上、０．８ｃｍ２以上、または１．０ｃｍ２以上であるか、または、それぞれ断面積が０．０１ｃｍ２〜１．０ｃｍ２の範囲である。さらに、特定の実施形態では、ハウジングは、体液が、例えば、２５０、５００、１０００、２０００、または４０００ｃｍ３／分の流量で流体入口ポートを通ってハウジングに入り、流体出口ポートを通ってハウジングから出るとき、１００ダイン／ｃｍ２未満の剪断力が作り出されるように構成されている。本発明の様々な実施形態では、流体入口ポートと流体出口ポートは、両方ともハウジングの一側面に配置されているか、またはハウジングの向かい合った側面に配置されている。幾つかの実施形態では、ハウジングは、第１の端部と、第１の端部の反対側にある第２の端部とを有し、流体入口ポートは、流体を第１の端部を通して流すことができるように構成されていると共に、流体出口ポートは、流体を第２の端部を通して流すことができるように構成されている。特定の実施形態では、固体支持体は、１５％〜７０％、２０％〜６５％、２０％〜６０％、３０％〜６０％、４０％〜５５％、または４０％〜５０％の充填密度でハウジング内に配置されている。
[本発明1001]
活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジであって、
（ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
（ｂ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に20％〜65％の範囲の充填密度で配置されている固体支持体であって、ＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1より大きい、固体支持体と
を備えるカートリッジ。
[本発明1002]
前記ＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1〜1，500ｃｍ−1の範囲である、本発明1001のカートリッジ。
[本発明1003]
前記ＳＡ／ＩＶ比が300ｃｍ−1〜1，000ｃｍ−1の範囲である、本発明1002のカートリッジ。
[本発明1004]
前記ＳＡ／ＩＶ比が400ｃｍ−1〜800ｃｍ−1の範囲である、本発明1003のカートリッジ。
[本発明1005]
前記ＳＡ／ＩＶ比が200ｃｍ−1〜600ｃｍ−1の範囲である、本発明1002のカートリッジ。
[本発明1006]
前記固体支持体が膜である、本発明1001〜1005のいずれかのカートリッジ。
[本発明1007]
前記膜が多孔質である、本発明1006のカートリッジ。
[本発明1008]
前記固体支持体が平面状支持部材を含む、本発明1001〜1007のいずれかのカートリッジ。
[本発明1009]
前記平面状支持部材が膜である、本発明1008のカートリッジ。
[本発明1010]
前記固体支持体が繊維を含む、本発明1001〜1007のいずれかのカートリッジ。
[本発明1011]
前記繊維が中空繊維または中実繊維である、本発明1010のカートリッジ。
[本発明1012]
前記ＳＡが0．8ｍ2より大きい、本発明1001〜1011のいずれかのカートリッジ。
[本発明1013]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1001〜1011のいずれかのカートリッジ。
[本発明1014]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜5．0ｍ2の範囲である、本発明1013のカートリッジ。
[本発明1015]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜0．4ｍ2、0．4ｍ2〜0．8ｍ2、0．8ｍ2〜1．2ｍ2、1．2ｍ2〜1．6ｍ2、1．6ｍ2〜2．0ｍ2、2．0ｍ2〜2．4ｍ2、2．4ｍ2〜2．8ｍ2、2．8ｍ2〜3．2ｍ2、3．2ｍ2〜3．6ｍ2、3．6ｍ2〜4．0ｍ2、4．0ｍ2〜4．4ｍ2、4．4ｍ2〜4．8ｍ2、4．8ｍ2〜5．2ｍ2、5．2ｍ2〜5．6ｍ2、5．6ｍ2〜6．0ｍ2、6．0ｍ2〜6．4ｍ2、6．4ｍ2〜6．8ｍ2、6．8ｍ2〜7．2ｍ2、7．2ｍ2〜7．6ｍ2、7．6ｍ2〜8．0ｍ2、8．0ｍ2〜8．4ｍ2、8．4ｍ2〜8．8ｍ2、8．8ｍ2〜9．2ｍ2、9．2ｍ2〜9．6ｍ2、または9．6ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1013のカートリッジ。
[本発明1016]
前記ＩＶが300ｃｍ3未満である、本発明1001〜1015のいずれかのカートリッジ。
[本発明1017]
前記ＩＶが150ｃｍ3未満である、本発明1016のカートリッジ。
[本発明1018]
前記ＩＶが100ｃｍ3未満である、本発明1017のカートリッジ。
[本発明1019]
前記ＩＶが10ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1001〜1015のいずれかのカートリッジ。
[本発明1020]
前記ＩＶが75ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1019のカートリッジ。
[本発明1021]
前記ＩＶが15ｃｍ3〜120ｃｍ3の範囲である、本発明1019のカートリッジ。
[本発明1022]
前記ＩＶが20ｃｍ3〜80ｃｍ3の範囲である、本発明1021のカートリッジ。
[本発明1023]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートが、ハウジングを通る流量を10ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲にし得る寸法になっている、本発明1001〜1022のいずれかのカートリッジ。
[本発明1024]
前記ハウジングを通る流量が50ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲である、本発明1023のカートリッジ。
[本発明1025]
体液が1，000ｃｍ3／分の流量で前記流体入口ポートを通って前記ハウジングに入り、かつ前記流体出口ポートを通って前記ハウジングから出るときに、約100ダイン／ｃｍ2未満の剪断力を作り出すように前記ハウジングが構成されている、本発明1001〜1024のいずれかのカートリッジ。
[本発明1026]
前記固体支持体の流体接触面がポリスルホンを含む、本発明1001〜1025のいずれかのカートリッジ。
[本発明1027]
前記固体支持体の流体接触面が、該流体接触面に結合している細胞接着分子を含む、本発明1001〜1026のいずれかのカートリッジ。
[本発明1028]
滅菌されている、本発明1001〜1027のいずれかのカートリッジ。
[本発明1029]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートがそれぞれ、0．01ｃｍ2以上、0．1ｃｍ2以上、0．2ｃｍ2以上、0．4ｃｍ2以上、0．6ｃｍ2以上、0．8ｃｍ2以上、または1．0ｃｍ2以上の断面積を有する、本発明1001〜1028のいずれかのカートリッジ。
[本発明1030]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートがそれぞれ、0．01ｃｍ2〜1ｃｍ2の範囲の断面積を有する、本発明1001〜1028のいずれかのカートリッジ。
[本発明1031]
前記固体支持体が、前記カートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行である、本発明1001〜1030のいずれかのカートリッジ。
[本発明1032]
前記ハウジングの流体接触面が生体適合性材料を含む、および／または前記固体支持体の流体接触面が生体適合性材料を含む、本発明1001〜1030のいずれかのカートリッジ。
[本発明1033]
体液中に含まれる活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処理するための方法であって、
（ａ）（ｉ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
（ｉｉ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に配置されている固体支持体であって、ＳＡ／ＩＶ比が80ｃｍ−1より大きい、固体支持体と
を備えるカートリッジを提供する工程、ならびに
（ｂ）活性化白血球および／または活性化血小板を該固体支持体の流体接触面で分離できる条件で、対象からの体液を、該流体入口ポートを通して該ハウジングに導入する工程
を含む方法。
[本発明1034]
（ｃ）工程（ｂ）で分離された前記白血球および／または前記血小板を、炎症誘発性物質の放出が抑制されるようにまたは前記白血球および／または前記血小板が不活性化されるように処置する工程
をさらに含む、本発明1033の方法。
[本発明1035]
前記炎症誘発性物質の放出を抑制するまたは前記白血球もしくは前記血小板を不活性化するのに十分な時間、前記白血球または前記血小板が分離される、本発明1034の方法。
[本発明1036]
前記白血球および／または前記血小板が、少なくとも1分間分離される、本発明1035の方法。
[本発明1037]
工程（ｃ）で生成した前記白血球および／または前記血小板を対象に戻す工程をさらに含む、本発明1034〜1036のいずれかの方法。
[本発明1038]
工程（ｃ）において、カルシウムキレート剤によって前記炎症誘発性物質の放出を抑制するまたは前記白血球もしくは前記血小板を不活性化する、本発明1034〜1037のいずれかの方法。
[本発明1039]
炎症症状を有するまたはその発症リスクを有する対象を治療するための方法であって、
（ａ）（ｉ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
（ｉｉ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球が存在する場合に該活性化白血球を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に配置されている固体支持体であって、ＳＡ／ＩＶ比が80ｃｍ−1より大きい、固体支持体と
を備えるカートリッジを提供する工程、ならびに
（ｂ）活性化白血球および／または活性化血小板を該固体支持体の流体接触面で分離できる条件で、対象からの体液を、該流体入口ポートを通して該ハウジングに導入する工程
を含む方法。
[本発明1040]
（ｃ）工程（ｂ）で分離された前記白血球および／または前記血小板を、前記炎症症状と関連する炎症の発症リスクを低下させるようにまたは前記炎症症状と関連する炎症を軽減するように処置する工程
をさらに含む、本発明1039の方法。
[本発明1041]
前記炎症症状が、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、多発性動脈炎、ウェゲナー肉芽腫症、自己免疫性血管炎、抗好中球細胞質抗体（ＡＮＣＡ）血管炎、体外式膜型人工肺による酸素供給（ＥＣＭＯ）、心肺バイパス症候群、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）、急性肺障害（ＡＬＩ）、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、敗血症、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、炎症性腸疾患、多発性硬化症（ＭＳ）、乾癬、同種移植片拒絶反応、喘息、急性腎不全、慢性腎不全（ＣＲＦ）、末期腎疾患（ＥＳＲＤ）、心腎症候群（ＣＲＳ）、慢性心不全（ＣＨＦ）、卒中、心筋梗塞（ＭＩ）、肝腎症候群、肝硬変、糖尿病（2型糖尿病）、および、心筋、中枢神経系、肝臓、腎臓、または膵臓への虚血再灌流障害から起こる急性臓器不全からなる群から選択される、本発明1039または1040の方法。
[本発明1042]
前記白血球および／または前記血小板を不活性化するのに十分な時間、前記白血球および／または前記血小板が分離される、本発明1039〜1041のいずれかの方法。
[本発明1043]
前記白血球および／または前記血小板が、少なくとも1分間分離される、本発明1039〜1042のいずれかの方法。
[本発明1044]
工程（ｃ）で生成した前記白血球および／または前記血小板を対象に戻す工程をさらに含む、本発明1040〜1043のいずれかの方法。
[本発明1045]
工程（ｃ）において、カルシウムキレート剤によって前記白血球および／または前記血小板を不活性化する、本発明1040〜1044のいずれかの方法。
[本発明1046]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1より大きい、本発明1033〜1045のいずれかの方法。
[本発明1047]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡ／ＩＶ比が80ｃｍ−1〜1，500ｃｍ−1の範囲である、本発明1033〜1045のいずれかの方法。
[本発明1048]
前記ＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1〜1，500ｃｍ−1の範囲である、本発明1047の方法。
[本発明1049]
前記固体支持体が膜を含む、本発明1033〜1048のいずれかの方法。
[本発明1050]
前記固体支持体が平面状支持部材を含む、本発明1033〜1048のいずれかの方法。
[本発明1051]
前記固体支持体が繊維を含む、本発明1033〜1048のいずれかの方法。
[本発明1052]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡが0．1ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1033〜1051のいずれかの方法。
[本発明1053]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡが0．1ｍ2〜5．0ｍ2の範囲である、本発明1052の方法。
[本発明1054]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜0．4ｍ2、0．4ｍ2〜0．8ｍ2、0．8ｍ2〜1．2ｍ2、1．2ｍ2〜1．6ｍ2、1．6ｍ2〜2．0ｍ2、2．0ｍ2〜2．4ｍ2、2．4ｍ2〜2．8ｍ2、2．8ｍ2〜3．2ｍ2、3．2ｍ2〜3．6ｍ2、3．6ｍ2〜4．0ｍ2、4．0ｍ2〜4．4ｍ2、4．4ｍ2〜4．8ｍ2、4．8ｍ2〜5．2ｍ2、5．2ｍ2〜5．6ｍ2、5．6ｍ2〜6．0ｍ2、6．0ｍ2〜6．4ｍ2、6．4ｍ2〜6．8ｍ2、6．8ｍ2〜7．2ｍ2、7．2ｍ2〜7．6ｍ2、7．6ｍ2〜8．0ｍ2、8．0ｍ2〜8．4ｍ2、8．4ｍ2〜8．8ｍ2、8．8ｍ2〜9．2ｍ2、9．2ｍ2〜9．6ｍ2、または9．6ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1052の方法。
[本発明1055]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジの内容積が150ｃｍ3未満である、本発明1033〜1054のいずれかの方法。
[本発明1056]
前記内容積が10ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1033〜1054のいずれかの方法。
[本発明1057]
前記内容積が75ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1056の方法。
[本発明1058]
前記内容積が15ｃｍ3〜120ｃｍ3の範囲である、本発明1056の方法。
[本発明1059]
前記内容積が20ｃｍ3〜80ｃｍ3の範囲である、本発明1058の方法。
[本発明1060]
10ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲の流量で、前記流体出口ポートを通って前記カートリッジから前記体液が出るようにする工程をさらに含む、本発明1033〜1059のいずれかの方法。
[本発明1061]
前記流量が50ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲である、本発明1060の方法。
[本発明1062]
活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジであって、
（ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
（ｂ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる2．6ｍ2より大きい表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に配置されている固体支持体と
を備えるカートリッジ。
[本発明1063]
前記ＳＡが3．0ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1062のカートリッジ。
[本発明1064]
前記ＳＡが3．0ｍ2〜5．0ｍ2の範囲である、本発明1063のカートリッジ。
[本発明1065]
前記固体支持体が膜である、本発明1062〜1064のいずれかのカートリッジ。
[本発明1066]
前記膜が多孔質である、本発明1065のカートリッジ。
[本発明1067]
前記固体支持体が平面状支持部材を含む、本発明1062〜1066のいずれかのカートリッジ。
[本発明1068]
前記平面状支持部材が膜である、本発明1067のカートリッジ。
[本発明1069]
前記固体支持体が繊維を含む、本発明1062〜1066のいずれかのカートリッジ。
[本発明1070]
前記繊維が中空繊維または中実繊維である、本発明1069のカートリッジ。
[本発明1071]
前記ＩＶが300ｃｍ3未満である、本発明1062〜1070のいずれかのカートリッジ。
[本発明1072]
前記ＩＶが150ｃｍ3未満である、本発明1071のカートリッジ。
[本発明1073]
前記ＩＶが100ｃｍ3未満である、本発明1072のカートリッジ。
[本発明1074]
前記内容積が10ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1062〜1073のいずれかのカートリッジ。
[本発明1075]
前記内容積が75ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1074のカートリッジ。
[本発明1076]
前記内容積が15ｃｍ3〜120ｃｍ3の範囲である、本発明1074のカートリッジ。
[本発明1077]
前記ＩＶが20ｃｍ3〜80ｃｍ3の範囲である、本発明1076のカートリッジ。
[本発明1078]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートが、前記ハウジングを通る流量を10ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲にし得る寸法になっている、本発明1062〜1077のいずれかのカートリッジ。
[本発明1079]
前記ハウジングを通る流量が50ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲である、本発明1078のカートリッジ。
[本発明1080]
体液が前記流体入口ポートを通って前記ハウジングに入り、かつ前記流体出口ポートを通って前記ハウジングから出るときに、約100ダイン／ｃｍ2未満の剪断力を作り出すように前記ハウジングが構成されている、本発明1062〜1079のいずれかのカートリッジ。
[本発明1081]
前記固体支持体の流体接触面がポリスルホンを含む、本発明1062〜1080のいずれかのカートリッジ。
[本発明1082]
前記固体支持体の流体接触面が、該流体接触面に結合している細胞接着分子を含む、本発明1062〜1081のいずれかのカートリッジ。
[本発明1083]
滅菌されている、本発明1062〜1082のいずれかのカートリッジ。
[本発明1084]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートがそれぞれ、0．01ｃｍ2以上、0．1ｃｍ2以上、0．2ｃｍ2以上、0．4ｃｍ2以上、0．6ｃｍ2以上、0．8ｃｍ2以上、または1．0ｃｍ2以上の断面積を有する、本発明1062〜1083のいずれかのカートリッジ。
[本発明1085]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートがそれぞれ、0．01ｃｍ2〜1ｃｍ2の範囲の断面積を有する、本発明1062〜1083のいずれかのカートリッジ。
[本発明1086]
前記固体支持体が、前記カートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行である、本発明1062〜1085のいずれかのカートリッジ。
[本発明1087]
前記ハウジングの流体接触面が生体適合性材料を含む、および／または前記固体支持体の流体接触面が生体適合性材料を含む、本発明1062〜1086のいずれかのカートリッジ。
[本発明1088]
活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジであって、
（ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
（ｂ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に配置されている、複数の中実繊維を含む固体支持体であって、ＳＡ／ＩＶ比が25ｃｍ−1より大きい、固体支持体と
を備えるカートリッジ。
[本発明1089]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡ／ＩＶ比が80ｃｍ−1より大きい、本発明1088のカートリッジ。
[本発明1090]
工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1より大きい、本発明1089のカートリッジ。
[本発明1091]
前記ＳＡ／ＩＶ比が150ｃｍ−1〜1，500ｃｍ−1の範囲である、本発明1090のカートリッジ。
[本発明1092]
前記ＳＡ／ＩＶ比が80ｃｍ−1〜800ｃｍ−1の範囲である、本発明1091のカートリッジ。
[本発明1093]
前記ＳＡ／ＩＶ比が25ｃｍ−1〜800ｃｍ−1の範囲である、本発明1092のカートリッジ。
[本発明1094]
前記ＳＡが0．09ｍ2より大きい、本発明1088〜1093のいずれかのカートリッジ。
[本発明1095]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1088〜1093のいずれかのカートリッジ。
[本発明1096]
前記ＳＡが0．1ｍ2〜0．4ｍ2、0．4ｍ2〜0．8ｍ2、0．8ｍ2〜1．2ｍ2、1．2ｍ2〜1．6ｍ2、1．6ｍ2〜2．0ｍ2、2．0ｍ2〜2．4ｍ2、2．4ｍ2〜2．8ｍ2、2．8ｍ2〜3．2ｍ2、3．2ｍ2〜3．6ｍ2、3．6ｍ2〜4．0ｍ2、4．0ｍ2〜4．4ｍ2、4．4ｍ2〜4．8ｍ2、4．8ｍ2〜5．2ｍ2、5．2ｍ2〜5．6ｍ2、5．6ｍ2〜6．0ｍ2、6．0ｍ2〜6．4ｍ2、6．4ｍ2〜6．8ｍ2、6．8ｍ2〜7．2ｍ2、7．2ｍ2〜7．6ｍ2、7．6ｍ2〜8．0ｍ2、8．0ｍ2〜8．4ｍ2、8．4ｍ2〜8．8ｍ2、8．8ｍ2〜9．2ｍ2、9．2ｍ2〜9．6ｍ2、9．6ｍ2〜10．0ｍ2の範囲である、本発明1095のカートリッジ。
[本発明1097]
前記ＩＶが150ｃｍ3未満である、本発明1088〜1096のいずれかのカートリッジ。
[本発明1098]
前記ＩＶが75ｃｍ3〜150ｃｍ3の範囲である、本発明1097のカートリッジ。
[本発明1099]
前記ＩＶが5ｃｍ3〜50ｃｍ3の範囲である、本発明1097のカートリッジ。
[本発明1100]
前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートが、前記ハウジングを通る流量を10ｃｍ3／分〜8，000ｃｍ3／分の範囲にし得る寸法になっている、本発明1088〜1099のいずれかのカートリッジ。
[本発明1101]
体液が前記流体入口ポートを通って前記ハウジングに入り、かつ前記流体出口ポートを通って前記ハウジングから出るときに、約100ダイン／ｃｍ2未満の剪断力を作り出すように前記ハウジングが構成されている、本発明1088〜1100のいずれかのカートリッジ。
[本発明1102]
前記中実繊維がポリスルホンを含む、本発明1088〜1101のいずれかのカートリッジ。
[本発明1103]
前記中実繊維がポリエーテルスルホンを含む、本発明1088〜1101のいずれかのカートリッジ。
[本発明1104]
前記中実繊維が、前記カートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行である、本発明1088〜1103のいずれかのカートリッジ。
[本発明1105]
前記流体入口ポートと前記流体出口ポートが両方とも、前記ハウジングの一側面に配置されている、本発明1001〜1104のいずれかのカートリッジまたは方法。
[本発明1106]
前記流体入口ポートおよび流体出口ポートが、前記ハウジングの向かい合った側面に配置されている、本発明1001〜1104のいずれかのカートリッジまたは方法。
[本発明1107]
前記ハウジングが、第1の端部と該第1の端部の反対側にある第2の端部とを備え、前記流体入口ポートが、流体を該第1の端部を通して流すことができるように構成され、流体出口ポートが、流体を該第2の端部を通して流すことができるように構成されている、本発明1001〜1104のいずれかのカートリッジまたは方法。
[本発明1108]
前記固体支持体が20％〜60％の充填密度で前記ハウジング内に配置されている、本発明1001〜1107のいずれかのカートリッジまたは方法。
[本発明1109]
前記充填密度が30％〜60％の範囲である、本発明1108のカートリッジ。
[本発明1110]
前記充填密度が40％〜55％の範囲である、本発明1109のカートリッジ。
[本発明1111]
体液中に含まれる活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処理するための方法であって、
（ａ）本発明1001〜1032または1062〜1110のいずれかのカートリッジを提供する工程；ならびに
（ｂ）活性化白血球および／または活性化血小板を前記固体支持体の流体接触面で分離できる条件で、対象からの体液を、前記流体入口ポートを通して前記ハウジングに導入する工程
を含む方法。
以下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することにより、本発明の前述の態様および実施形態をより十分に理解することができる。
複数の中空繊維を収容する例示的ＳＣＤカートリッジの概略断面図である。 複数の中実繊維および／または平面状支持部材を収容するＳＣＤカートリッジの概略断面図である。 複数の中実繊維および／または平面状支持部材を収容するＳＣＤカートリッジの概略断面図である。 複数の中実繊維および／または平面状支持部材を収容するＳＣＤカートリッジの概略断面図である。 毛細管内空間（ＩＣＳ）の両端にキャップが被着されているＳＣＤカートリッジを含む流体回路の概略図である。 ＩＣＳの一端だけにキャップが被着されているＳＣＤカートリッジから限外濾過濾液（ＵＦ）が回収されること以外、図２Ａに類似の一実施形態の概略図である。 第１の装置、例えば、血液濾過装置と、両端にキャップが被着されているＩＣＳを備えるＳＣＤカートリッジとを含む流体回路の一実施形態の概略図である。 ＩＣＳの一端だけにキャップが被着されているＳＣＤカートリッジから限外濾過濾液（ＵＦ）が回収されること以外、図２Ｃに類似の一実施形態の概略図である。 ＣＰＢ回路として使用できるシステム構成の実施形態の概略図である。回路は再循環ループを備える。 ＣＰＢ回路として使用できるシステム構成の実施形態の概略図である。流体回路は再循環ループ備えていない。 敗血症を有する対象の治療に使用されるシステム構成の一実施形態の概略図である。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ）で；処置された敗血症を有する対象の心血管パラメータの変化を示すグラフである。平均動脈血圧（図５Ａ）；心拍出量（図５Ｂ）；全身血管抵抗（図５Ｃ）；肺血管抵抗（図５Ｄ）；腎血管抵抗（図５Ｅ）；およびヘマトクリット（図５Ｆ）に関する結果を示している。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ）で；処置された敗血症を有する対象の腎パラメータの変化を示すグラフである。血中尿素窒素（ＢＵＮ）（図６Ａ）；クレアチニン（図６Ｂ）；腎血流量（図６Ｃ）；および累積尿量（図６Ｄ）に関する結果を示している。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で、またはシトレートの存在下Ｆ−４０もしくはＦ−８０Ａ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ）で処置された敗血症を有する対象の生存時間を示すグラフである。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０、ＳＣＤ−Ｃ）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（Ｆ−８０Ａ、ＳＣＤ−Ｃ）で；処置された敗血症を有する対象の生存時間を示す棒グラフである。 ＳＣＤ膜の外面に沿った白血球の付着および凝集を示す、一連の一連の光学顕微鏡写真である。 ＳＣＤ装置内にＳＣＤ膜を使用して敗血症の対象を処置した後、ＳＣＤ膜から溶出した細胞の数を示す棒グラフである。対象の処置は、ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｃ）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（Ｆ−８０Ａ、ＳＣＤ−Ｃ）で；行った。 ＳＣＤ装置内にＳＣＤ膜を使用して敗血症の対象を処置した後、ＳＣＤ膜から溶出した細胞の分画を示す棒グラフである。対象の処置は、ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｃ）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（Ｆ−８０Ａ、ＳＣＤ−Ｃ）で；行った。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で、またはシトレートの存在下Ｆ−４０もしくはＦ−８０Ａ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ）で処置された敗血症を有する対象の、血清ミエロペルオキシダーゼ濃度（図１１Ａ）またはＣＤ１１ｂ平均蛍光強度で測定した全身好中球活性化レベル（図１１Ｂ）を示すグラフであり、ヘマトクリット濃度を示す。 ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｃ）で；またはシトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（Ｆ−８０Ａ、ＳＣＤ−Ｃ）で敗血症の処置を行った６時間後に対象から単離された末梢血単核細胞からのＩＬ−８（図１２Ａ）およびＴＮＦ−α（図１２Ｂ）の放出を示すグラフである。 一次抗体である抗ＣＤ１１ｂ抗体と共にインキュベートした後、抗マウスＩｇＧ Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ５９４コンジュゲートと共にインキュベートした肺切片の写真である。核をＤＡＰＩで対比染色した。左側のパネルは、ヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置で敗血症の処置を行った対象のものであり；右側のパネルは、シトレートの存在下ＳＣＤ装置で敗血症の処置を行った対象のものである。治療方法にヘパリンではなくシトレートが含まれた患者の肺では、ＣＤ１１ｂ標識細胞のかなりの減少が認められた。 非敗血症対象；シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｃ）で処置した敗血症対象；シトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ−Ｃ）で処置した敗血症対象；またはヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｈ）で処置した敗血症対象；で検出されたＣＤ１１ｂ陽性細胞数を示す棒グラフである。 シトレートの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０）で、シトレートの存在下Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ）で、またはヘパリンの存在下Ｆ−４０ ＳＣＤ装置（ＳＣＤ−Ｈ）で処置した敗血症対象の経時での全身白血球数（図１５Ａ）、全身好中球絶対数（図１５Ｂ）、および全身未熟好中球数（図１５Ｃ）を示すグラフである。 細胞のアポトーシス能の評価としてのアネキシンＶで陽性と検出された好中球のパーセンテージを示す棒グラフである。敗血症患者をシトレートの存在下、Ｆ−４０ ＳＣＤ（Ｆ−４０ ＳＣＤ−Ｃ）またはＦ−８０Ａ ＳＣＤ（Ｆ−８０Ａ ＳＣＤ−Ｃ）で処置した後、全身好中球とＳＣＤ−接着好中球の両方を測定した。 剪断流の存在下、およびリポ多糖類（ＬＰＳ）および／またはシトレートの存在下または非存在下、ポリスルホンに付着する白血球の相対数を示す棒グラフである。
白血球（ｌｅｕｋｏｃｙｔｅｓ）（または白血球（ｗｈｉｔｅ ｂｌｏｏｄｓ ｃｅｌｌｓ））および血小板などの炎症に関連する細胞は、通常、感染や傷害から身体を防御する。しかし、多くの疾患状態や医療処置の間に、これらの細胞は活性化されることがあり、それにより望ましくない免疫反応や炎症反応が起こることがあり、これは致命的になることがある。白血球および／または血小板を体外で分離し、それらの炎症作用を抑制する選択的サイトフェレーシス装置（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｙｔｏｐｈｅｒｅｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）と称される装置は、様々な炎症症状、特に、活性化白血球および／または活性化血小板により媒介または促進される炎症症状の予防または治療に有用となり得ることが分かった。米国特許出願公開第２００９／００６０８９０号明細書は、例示的な選択的サイトフェレーシス装置ならびに炎症症状の予防および／または治療におけるそれらの使用について記載している。それに記載されている選択的サイトフェレーシス装置は、通常、複数の繊維または平面状シートを収容するハウジングを備え、繊維または平面状シートの外面は、処置される対象の身体と接触する。中空繊維または平面状シートの外面は、体液中に存在する活性化白血球および／または活性化血小板を選択的に分離するための固体支持体を提供する。
本明細書で使用する場合、「サイトフェレーシス（ｃｙｔｏｐｈｅｒｅｓｉｓ）」または「選択的サイトフェレーシス（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｙｔｏｐｈｅｒｅｓｉｓ）」という用語は、体液、例えば、血液から特定の細胞、例えば、白血球（例えば、活性化白血球）または血小板（例えば、活性化血小板）を分離することを指す。分離される細胞を不活性化することができる、および／またはこのような細胞からの炎症誘発性物質の放出を抑制することができる。このような不活性化および／または抑制は、分離前、分離中、および／または分離後に行うことができることを理解されたい。特定の実施形態では、選択的サイトフェレーシスは、血液から白血球（例えば、活性化白血球）および／または血小板（例えば、活性化血小板）を分離することを指す。「血液」という用語は、任意の態様の血液、例えば、全血、処置された血液、濾過された血液、または血液由来の任意の液体、例えば、血清または血漿を指す。
「選択的サイトフェレーシス装置（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｙｔｏｐｈｅｒｅｓｉｓ ｄｅｖｉｃｅ）」、「選択的サイトフェレーシス装置（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｙｔｏｐｈｅｒｅｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）」、「選択的サイトフェレーシス抑制装置」および「ＳＣＤ」という用語はそれぞれ、サイトフェレーシスを促進するまたは促進することができる装置を指す。このような装置は、分離前、分離中、および／または分離後に、このような細胞を不活性化するおよび／またはこのような細胞からの炎症誘発性物質の放出を抑制することもできる。ＳＣＤは、選択的サイトフェレーシスを促進する１つ以上のＳＣＤカートリッジを備える。次のセクションの記述は、全般に、特定の種類の細胞（例えば、白血球）の分離ならびに抑制および／または不活性化について説明するが、炎症に関連する他の種類の細胞（例えば、活性化血小板などの血小板）の分離ならびに抑制および／または不活性化にも同じ原理が適用されることが理解される。
「活性化白血球」とは、抗原投与に応答し、例えば、エンドトキシン（例えば、リポ多糖類）に暴露されたとき、抗原投与されなかった白血球と比較して、免疫反応を惹起する能力が高い白血球を意味するものと理解される。例えば、活性化好中球（ＰＭＮ）とは、抗原投与に応答し、例えば、エンドトキシン（例えば、リポ多糖類）に暴露されたとき、抗原投与されなかった好中球と比較して、移動する、貪食する、およびオキシダティブバースト反応（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｂｕｒｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を生じる能力が高い好中球である。活性化は、細胞表面ＣＤ１１ｂのアップレギュレーションにより測定することもできる。活性化単球とは、抗原投与に応答し、例えば、エンドトキシン（例えば、リポ多糖類）に暴露されたとき、抗原投与されなかった単球と比較して、サイトカインを放出する能力が高い単球である。「活性化血小板」とは、抗原投与に応答し、例えば、エンドトキシン（例えば、リポ多糖類）に暴露されたとき、他の血小板、白血球、および特定のタンパク質、例えば、凝固因子に対して接着性となる血小板を意味するものと理解される。血小板の活性化は、細胞表面に血小板が接着している循環単球のパーセンテージを測定することにより定量化することができる。活性化白血球はまた、感作白血球も含む。例えば、感作好中球（ＰＭＮ）とは、抗原投与に応答し、例えば、エンドトキシン（例えば、リポ多糖類）に暴露されたとき、抗原投与されなかった好中球と比較して、オキシダティブバースト反応を起こす能力が高い好中球である。
白血球および／または血小板を分離することができるＳＣＤカートリッジ内の固体支持体の表面積、および固体支持体を収容するＳＣＤカートリッジのハウジングの内容積（充填容積とも称される）の選択は、炎症症状の治療におけるＳＣＤの有効性に重大な影響を及ぼし得ることが現在分かっている。例えば、固体支持体の表面積は、有効であるが白血球および／または血小板を多く分離し過ぎることなく、白血球および／または血小板の一部を分離するのに十分となるようにすべきである。白血球を多く分離し過ぎると、白血球の欠乏が起こることがあり、その結果、生命を脅かす白血球減少症が起こるおそれがある。好中球を多く分離し過ぎると、好中球減少症が起こるおそれがあり、血小板を多く分離し過ぎると、血小板減少症または出血素因が起こるおそれがある。さらに、治療を受ける対象に応じて適切な内容積（充填容積、または固体支持体が中空繊維で画定される場合、毛細管外空間とも称される）を有するハウジングを選択することが重要となり得る。例えば、乳児、小児、および血行動態的に不安定な重症患者の場合、固体支持体と接触させるまたは固体支持体を浸すために対象から抜き取られる体液が比較的少なくて済むように比較的小さい充填容積を有するハウジングを選択することが重要である。従って、固体支持体の有効表面積、対、固体支持体を収容するＳＣＤカートリッジハウジングの内容積との比が適切なＳＣＤカートリッジを選択することは、所定の患者の治療の有効性に重大な影響を及ぼす可能性がある。特定のＳＣＤカートリッジを選択する場合、対象の年齢、体重、および虚弱は、重要な考慮事項となり得る。
さらに、本明細書では全般に、血液および血液をベースにする体液に関して本発明を説明するが、本発明は、体外回路を通って流れることができる任意の体液試料、例えば、白血球および／または血小板を含有する対象からの任意の体液にも適用可能である。例示的な体外回路は、例えば、米国特許第６，５６１，９９７号明細書および米国特許出願公開第２００９／００６０８９０号明細書に記載されている。「試料」および「検体」という用語は、最も広義に使用される。一方では、それらは検体または培養物を含むことを意味している。他方では、それらは生物学的試料と環境試料の両方を含むことを意味している。体液としては、血液、血清、血漿、髄液（ＣＳＦ）、リンパ液、腹腔液または腹水、胸膜液、および唾液が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
次のセクションは、様々な炎症症状を治療するための適切なＳＣＤカートリッジ、およびこのようなＳＣＤカートリッジを組み込むシステムの設計における考慮事項について説明する。
１．カートリッジの考慮事項
適切なＳＣＤの設計の基本原理について詳細に記載するが、本発明の実施に有用なＳＣＤカートリッジは、本明細書に記載の特定の設計構成に限定されるものではないことが理解される。
一態様では、本発明は、活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処置するためのＳＣＤカートリッジを提供する。カートリッジは、内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定する硬質のハウジングを備える。内容積は、流体入口ポートおよび流体出口ポートの両方と流体流連通している。内容積は、本明細書では充填容積とも称され、中空繊維を収容する実施形態では毛細管外空間または（ＥＣＳ）とも称される。内容積は、硬質のハウジングの流体入口ポートまたは流体出口ポートを封止し、封止されていないポートを通してＳＣＤカートリッジに液体、例えば、水を充填した後、封止されていないポートの上部までハウジングを充填する液体の体積を測定することにより求めることができる。さらに、カートリッジは、固体支持体の少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に単離され、流体入口ポートを通ってハウジングに入る生物学的流体中に、活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定するように、ハウジング内に配置された固体支持体を備える。カートリッジのＳＡ／ＩＶ比は、１５０ｃｍ−１より大きく（例えば、ＳＡ／ＩＶ比は、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、または２００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１の範囲であってもよく）、固体支持体（複数の繊維または平面状シートを含むことができる）は、ハウジング内に２０％〜６５％（例えば、２０％〜６０％、または３０％〜６０％、または４０％〜５５％）の範囲の充填密度で配置される。
本明細書で使用する場合、「充填密度」という用語は、固体支持体が占めるカートリッジの内部の全容積のパーセンテージを意味するものと理解される。固体支持体が占める容積Ｖｓｕｐｐは、例えば、繊維、シート、または固体支持体を画定する他の要素全部の総容積を含むものと理解される。固体支持体が中空繊維などの中空要素を含む場合、固体支持体が占める容積は、中空空間（例えば、毛細管内空間）、ならびに固体支持体の材料が占める容積を含むものと理解される。従って、カートリッジの内部の全容積は、カートリッジの充填容積（ＩＶ）と固体支持体が占める容積との合計である。充填密度は、固体支持体が占める容積「内容積」をカートリッジの内部の全容積で除したものであり、Ｖｓｕｐｐ／（ＩＶ＋Ｖｓｕｐｐ）と表すことができ、これはパーセンテージとして表すこともできる。例えば、Ｖｓｕｐｐの容積が１０ｃｍ３で、ＩＶが２０ｃｍ３である場合、充填密度は０．３または３０％となる。
別の態様では、本発明は、活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジを提供する。カートリッジは、（ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、内容積が、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；（ｂ）ハウジング内に配置された固体支持体であって、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる２．６ｍ２より大きい（例えば、３．０ｍ２〜１０．０ｍ２、または３．０ｍ２〜５．０ｍ２である）表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定している固体支持体とを備える。
別の態様では、本発明は、活性化白血球、活性化血小板、または活性化白血球と活性化血小板の両方を処置するカートリッジを提供する。カートリッジは、（ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、内容積が、流体入口ポートおよび流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；（ｂ）ハウジング内に配置された複数の中実繊維を含む固体支持体であって、流体入口ポートを通ってハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定している固体支持体とを備え、ここで、ＳＡ／ＩＶ比は２５ｃｍ−１より大きい（例えば、８０ｃｍ−１より大きい、１５０ｃｍ−１より大きい、または１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲、８０ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲、２５ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲である）。
別の態様では、本発明は、（ｉ）活性化白血球、活性化血小板もしくはこれらの組み合わせを処理するための、または（ｉｉ）炎症症状の発症リスクを有するもしくは炎症症状を有する対象を治療するためのカートリッジの使用方法を提供する。本方法は、（ｉ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングと；（ｉｉ）固体支持体の少なくとも一部が流体入口ポートと流体出口ポートとの間に単離されるようにハウジング内に配置され、流体入口ポートを通ってハウジングに入る生物学的流体中に活性化白血球が存在する場合にそれを分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定している固体支持体とを備えるカートリッジを提供する工程を含む。本方法では、カートリッジのＳＡ／ＩＶ比は、８０ｃｍ−１より大きい。本方法は、活性化白血球および／または活性化血小板を固体支持体の流体接触面で分離することができる条件で、対象からの体液を、流体入口ポートを通してハウジングに導入する工程をさらに含む。
図１Ａは、例示的ＳＣＤカートリッジ１００の概略断面図を示す。ＳＣＤカートリッジ１００は、内容積または充填容積１１２、流体入口ポート１１４、流体接触内面１１６、および流体出口ポート１１８を画定するハウジング１１０を備える。流体入口ポート１１４、内容積（または充填容積）１１２、および流体出口ポート１１８は互いに流体流連通している。図示するように、流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１８は、ハウジングの同じ側面に配置されている（即ち、同側にある）。この実施形態では、ハウジングは、１本以上の中空繊維の外面で画定された固体支持体１２０もさらに備える。図１Ａは、３本の中空繊維を示す。この実施形態では、中空繊維１２０の内部は全体として毛細管内空間（「ＩＣＳ」）１２２を画定し、ハウジングの流体接触内面１１６と中空繊維１２０の外面との間に位置する容積は全体として内容積１１２を画定し、これは毛細管外空間（「ＥＣＳ」）とも称される。特定の実施形態に応じて、流体、例えば、限外濾過濾液を、ＩＣＳ入口１２６を通してＳＣＤ１００のＩＣＳ１２２に導入することができ、それはこの後、ＩＣＳ１２２に流入するまたはＩＣＳ１２２を通って流れることができ、必要に応じて、ＩＣＳ出口１２８を通ってハウジング１１０から出ることができる。しかし、特定の実施形態では、ＩＣＳ入口１２６を塞ぐもしくは他にＩＣＳ入口１２６に端部キャップ１３０を被着することができる、および／またはＩＣＳ出口１２８を塞ぐもしくは他に端部キャップ１３２を被着することができる。この実施形態では、固体支持体１２０の少なくとも一部はハウジング１１０内の流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１８との間に配置される。
ＳＣＤカートリッジの動作中、目的の流体試料は、流体入口１１４を通してハウジング１１０に導入され、内容積（またはＥＣＳ）１１２に入る。次いで、流体は、固体支持体１２０の面に実質的に平行な面にある固体支持体１２０の表面に沿って（中空繊維の外面に沿って）通過した後、流体出口ポート１１８を通って内容積（またはＥＣＳ）１１２から出る。活性化白血球および／または血小板は、固体支持体１２０に沿って通過する時、分離され、任意選択により不活性化される。その結果、動作中に、体液（例えば、血液）からの細胞（例えば、白血球）は、カートリッジハウジングで画定される通路内の特定の領域と、特に、中空繊維の外面と結合する。従って、特定の実施形態では、白血球を分離するように構成された通路領域は、比較的小さい分子は透過できるが比較的大きい分子および／または細胞は膜に沿って流動させる多孔質膜を備えてもよい。さらに、特定の実施形態では、白血球を分離するように構成された通路領域は、ハウジングの表面と接し、且つ、生物学的試料（例えば、対象の血液または濾過された血液）が外面上を（即ち、中空繊維上を）を流動するように構成された中空繊維の１つまたは複数の外面と接し、それを含んでもよい。例えば、図１を参照されたい。中空繊維は、多孔質、半多孔質、または非多孔質であってもよく、異なる流体（例えば、限外濾過濾液）が任意選択により中空繊維内を流動してもまたは中空繊維内に存在してもよい。繊維は、本明細書に記載の任意の好適な材料から形成することができる。
図１Ｂは、別の例示的ＳＣＤカートリッジ１００の概略断面図を示す。ＳＣＤカートリッジ１００は、内容積１１２、流体入口ポート１１４、流体接触内面１１６、および流体出口ポート１１８を画定するハウジング１１０を備える。流体入口ポート１１４および流体出口ポート１１８は、ハウジングの同じ側面に配置されている（即ち、同側にある）。この実施形態では、ハウジングは、固体基板の外面で画定された固体支持体１２０をさらに備え、それは、例えば、１本または複数本の（複数の）中実繊維であっても、または１枚または複数枚の（複数の）平面状の支持体（例えば、平坦な膜）であってもよい。ＳＣＤカートリッジの断面図を示すこの図１Ｂでは、固体支持体は、３本の中実繊維または３枚の平面状支持部材（例えば、平面状の膜）で画定されている。しかし、複数の中実繊維または平面状支持部材が全体として固体支持体を画定してもよいことが理解される。ハウジングの流体接触内面１１８と中実繊維または平面状支持部材の外面との間に位置する容積が全体として内容積（または充填容積）１１２を画定する。図１Ａに示す実施形態とは対照的に、中実繊維または平面状支持部材は、中空ではないため、ＩＣＳを画定しない。この実施形態では、固体支持体１２０の少なくとも一部は、ハウジング１１０内の流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１８との間に配置されている。
このＳＣＤカートリッジの動作中、目的の流体試料は、流体入口部分１１４を通してハウジング１１０に導入され、内容積（ＥＣＳ）１１２に入る。次いで、流体は、固体支持体１２０の面に実質的に平行な面にある固体支持体１２０の表面に沿って（中実繊維または平面状支持体、または１本以上の中実繊維と１枚以上の平面状支持体との組み合わせの外面に沿って）通過した後、流体出口ポート１１８を通って内容積１１２から出る。体液が固体支持体１２０に沿って移動する時、活性化白血球および／または活性化血小板が分離される。
図１Ｃおよび図１Ｄに示すＳＣＤカートリッジは、図１Ｂに示すＳＣＤカートリッジと類似している。図１Ｃでは、流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１８は、ハウジングの向かい合った側面に配置されている（即ち、対側にある）。図１Ｃでは、ハウジング１１０は、第１の端部と、第１の端部の反対側にある第２の端部とを有し、流体入口ポート１１４は、流体を第１の端部を通して流すことができるように構成されており、流体出口ポート１１８は、流体を第２の端部を通して流すことができるように構成されている。
ＳＣＤカートリッジは、細胞、例えば、白血球を分離する様々な方法のいずれかで構成することができる。より詳細に後述するように、ＳＣＤカートリッジは、好ましくは、特定の対象および適応症を想定して設計されている。例えば、固体支持体の表面積は、有効であるが白血球を多く分離し過ぎることがないように、活性化白血球および／または活性化血小板の一部を分離するのに十分でなければならず、白血球を多く分離し過ぎると、生命を脅かす白血球減少症、好中球減少症を場合によっては引き起こすおそれがあり、または血小板を多く分離し過ぎると、血小板減少症または出血素質が起こるおそれがある。さらに、治療を受ける対象に応じて適切な内容積を有するハウジングを選択することが重要となり得る。例えば、乳児、小児、および血行動態的に不安定な重症患者の場合、固体支持体と接触させるまたは固体支持体を浸すために対象から抜き取られる体液が比較的少なくて済むように、比較的小さい充填容積を有するハウジングを選択することが重要である。比較的小さい充填容積を有するハウジングを選択することが重要である。細胞、例えば、白血球を分離し、適切な内容積を有する様々な方法のいずれかでＳＣＤカートリッジを構成できることが理解される。
固体支持体は、任意の数の表面、例えば、１、２、３、４、５、１０、２０、５０、または１００以上の異なる表面で画定することができる。治療を受ける対象および治療の適応症に応じて、固体支持体の表面積は約０．０９ｍ２より大きい、約０．１ｍ２より大きい、約０．２ｍ２より大きい、０．４ｍ２より大きい、０．６ｍ２より大きい、０．８ｍ２より大きい、１．０ｍ２より大きい、１．５ｍ２より大きい、または２．０ｍ２より大きい。
固体支持体の表面積は、０．１ｍ２〜１０．０ｍ２、または０．１ｍ２〜５．０ｍ２の範囲であってもよい。より具体的には、固体支持体の表面積は、０．１ｍ２〜０．４ｍ２、０．４ｍ２〜０．８ｍ２、０．８ｍ２〜１．２ｍ２、１．２ｍ２〜１．６ｍ２、１．６ｍ２〜２．０ｍ２、２．０ｍ２〜２．４ｍ２、２．４ｍ２〜２．８ｍ２、２．８ｍ２〜３．２ｍ２、３．２ｍ２〜３．６ｍ２、３．６ｍ２〜４．０ｍ２、４．０ｍ２〜４．４ｍ２、４．４ｍ２〜４．８ｍ２、４．８ｍ２〜５．２ｍ２、５．２ｍ２〜５．６ｍ２、５．６ｍ２〜６．０ｍ２、６．０ｍ２〜６．４ｍ２、６．４ｍ２〜６．８ｍ２、６．８ｍ２〜７．２ｍ２、７．２ｍ２〜７．６ｍ２、７．６ｍ２〜８．０ｍ２、８．０ｍ２〜８．４ｍ２、８．４ｍ２〜８．８ｍ２、８．８ｍ２〜９．２ｍ２、９．２ｍ２〜９．６ｍ２、または９．６ｍ２〜１０．０ｍ２の範囲であってもよい。
一般的指針として、体重５０ｋｇ未満の対象を治療する場合、固体支持体の表面積は好ましくは０．４ｍ２〜０．８ｍ２の範囲とすべきであり、体重が５０ｋｇ超、１００ｋｇ未満の対象を治療する場合、固体支持体の表面積は好ましくは０．８ｍ２〜１．６ｍ２の範囲とすべきであり、体重１００ｋｇ超の対象を治療する場合、固体支持体の表面積は好ましくは１．６ｍ２〜５．０ｍ２の範囲とすべきであると考えられる。しかし、療法を開始するとき、患者が白血球減少症および／または好中球減少症の発症の徴候を示す場合、白血球および／または血小板を多く分離し過ぎないように、ＳＣＤカートリッジを表面積のより小さいカートリッジと交換することができる。
特定の充填容積を達成するために、カートリッジのハウジングは、特定の１組の寸法（例えば、長さ、幅、重量、または他の寸法）に限定されるものではない。治療を受ける対象および治療の適応症に応じて、ＩＶは、３００ｃｍ３未満、または１５０ｃｍ３未満、または１００ｃｍ３未満、または８０ｃｍ３未満、または６０ｃｍ３未満、または４０ｃｍ３未満、または２０ｃｍ３未満であってもよい。特定の実施形態では、ＩＶは、１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、７５ｃｍ３〜１５０ｃｍ３、２０ｃｍ３〜８０ｃｍ３、または１５ｃｍ３〜１２０ｃｍ３の範囲である。乳児、小児、および血行動態的に不安定な重症患者の場合、内容積は、４０ｃｍ３未満、例えば、５ｃｍ３〜５０ｃｍ３、１ｃｍ３〜２０ｃｍ３、または５ｃｍ３〜３０ｃｍ３の範囲であってもよい。
特定の実施形態では、ＳＡ／ＩＶ比は、２５ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、２５ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、２５ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、２５ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、２５ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、２５ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、８０ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、１００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、１２５ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、１２５ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、１２５ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、１２５ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、１２５ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、または１２５ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、１５０ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、２００ｃｍ−１〜６００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜２，０００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，７５０ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，２５０ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、３００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、４００ｃｍ−１〜１，２００ｃｍ−１、４００ｃｍ−１〜１，０００ｃｍ−１、４００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１、５００ｃｍ−１〜１，２００ｃｍ−１、５００ｃｍ−１〜１０００ｃｍ−１、または５００ｃｍ−１〜８００ｃｍ−１の範囲である。
カートリッジのハウジングは様々な材料から製造することができるが、内容積内の流体接触面を画定する材料は、生体適合性でなければならない。ＳＣＤカートリッジは、チタン、またはチタン、タンタル、もしくはニオブを含む高融点金属の表面コーティングを有するもしくは有していないステンレス鋼などの金属；アルミナ、シリカ、またはジルコニアなどのセラミック；あるいは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、または、ポリカーボネートなどのポリマーを含む様々な材料から構成することができる。
固体支持体は、平坦な表面（例えば、シート）、湾曲した表面（例えば、中空チューブ、中空繊維、中実チューブ、および中実繊維）、模様の付いた表面（例えば、連続折り畳みシートまたはディンプルのある表面）、不規則な形状の表面、または細胞を分離する他の構成で画定することができる。固体支持体は様々な材料で画定できることが理解され、これには、例えば、中空繊維、中実繊維、平面状支持部材（例えば、平面状の膜）または前述の２つ以上の組み合わせ（例えば、中空繊維と中実繊維との組み合わせ、中空繊維と平面状支持部材との組み合わせ、または中実繊維と平面状支持部材との組み合わせ）を挙げることができる。特定の実施形態では、固体支持体は、ＳＣＤカートリッジ内の流体入口ポート１１４から流体出口ポートまでの流体の流動面に実質的に平行である。
実施形態に応じて、固体支持体は、膜を含むことができる。「膜」という用語は、表面の両側で液体を受ける、または表面の一方側で液体を、他方側で気体を受けることができる表面を指す。膜は、液体または気体が透過できるような多孔質（例えば、選択的に多孔質または半多孔質）であってもよい。表面または膜を説明するために本明細書で使用される「多孔質」という用語は、略多孔質、選択的に多孔質および／または半多孔質の表面または膜を含むものと理解される。さらに、白血球の分離を促進することができる追加の表面は、例えば、粒子（例えば、ビーズ）表面、通路の中に突出する１つ以上の突起の表面、または流動する生物学的試料に暴露される１枚以上の膜の表面である。
固体支持体は特定のタイプ、種類、またはサイズに限定されるものではなく、任意の適切な材料で製造することができるが；材料は生体適合性でなければならないことが理解される。例えば、固体支持体の表面は、ナイロン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＣＵＰＲＯＰＨＡＮ（銅アンモニア法により再生されたセルロース、Ｅｎｋａから入手可能）、ＨＥＭＯＰＨＡＮ（生体適合性が改善された変性ＣＵＰＲＯＰＨＡＮ、Ｅｎｋａから入手可能）、ＣＵＰＲＡＭＭＯＮＩＵＭ ＲＡＹＯＮ（ＣＵＰＲＯＰＨＡＮの１種、Ａｓａｈｉから入手可能）、ＢＩＯＭＥＭＢＲＡＮＥ（銅アンモニアレーヨン、Ａｓａｈｉから入手可能）、鹸化酢酸セルロース（帝人（Ｔｅｉｊｉｎ）またはＣＤ Ｍｅｄｉｃａｌから入手可能な繊維など）、酢酸セルロース（東洋紡（Ｔｏｙｏｂｏ）ニプロ（Ｎｉｐｒｏ）から入手可能な繊維など）、セルロース（それぞれテルモ（Ｔｅｒｕｍｏ）またはＴｅｘｔｉｋｏｍｂｉｎａｔ（Ｐｉｒｎａ，ＧＤＲ）から入手可能な、銅アンモニア法の変法によりまたはビスコース法により再生されるものなど）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、アクリル系共重合体（Ｈｏｓｐａｌから入手可能なアクリロニトリル−ＮＡ−メタリル−スルホネート共重合体など）、ポリカーボネート共重合体（Ｇａｍｂｒｏから入手可能な繊維である、ＧＡＭＢＲＯＮＥなど）、ポリメチルメタクリレート共重合体（東レ（Ｔｏｒａｙ）から入手可能な繊維など）、およびエチレンビニル共重合体（クラレ（Ｋｕｒａｒａｙ）から入手可能なエチレン−ビニルアルコール共重合体である、ＥＶＡＬなど）の１つ以上を含む、任意の生体適合性ポリマーであってもよい。あるいは、表面はナイロンメッシュ、木綿メッシュ、または繊維織物であってもよい。表面の厚みは一定とすることも不規則とすることもできる。幾つかの実施形態では、表面は、ケイ素、例えば、ケイ素ナノ加工膜（例えば、米国特許出願公開第２００４／０１２４１４７号明細書を参照されたい）を含んでもよい。幾つかの実施形態では、表面はポリスルホン繊維を含んでもよい。他の好適な生体適合性繊維は、当該技術分野で、例えば、Ｓａｌｅｍ ａｎｄ Ｍｕｊａｉｓ（１９９３）ＤＩＡＬＹＳＩＳ ＴＨＥＲＡＰＹ ２Ｄ ＥＤ．，Ｃｈ．５：Ｄｉａｌｙｚｅｒｓ，Ｅｄｓ．Ｎｉｓｓｅｎｓｅｎ ａｎｄ Ｆｉｎｅ，Ｈａｎｌｅｙ ＆ Ｂｅｌｆｕｓ，Ｉｎｃ．，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ．から公知である。
例えば、生物学的方法、化学的方法、機械的方法および／または物理学的方法を含む、白血球の分離を促進する任意の方法および方法の組み合わせを使用することができる。幾つかの実施形態では、生物学的または化学的分離方法を使用することができる。このような方法には、組織、細胞、生体分子（例えば、タンパク質または核酸）、または小分子を使用して白血球を分離する工程が含まれる。一実施形態では、例えば、ＥＣＳ内の固体支持体の流体接触支持体にはさらに、分離を促進するように細胞接着分子が結合していてもよい。
例えば、白血球が活性化されると、白血球によりセレクチンが産生される。この変化したセレクチン産生により、白血球と他の白血球との結合が促進され得る。そして白血球間の結合により、さらに結合した白血球内でのセレクチン産生が増加し、そのため白血球が指数関数的に結合することになり得る。従って、セレクチンは、分離を亢進するのに有用となり得る。白血球を結合させることが知られているタンパク質、タンパク質複合体、および／またはタンパク質成分としては、ＣＤ１１ａ、ＣＤ１１ｂ、ＣＤ１１ｃ、ＣＤ１８、ＣＤ２９、ＣＤ３４、ＣＤ４４、ＣＤ４９ｄ、ＣＤ５４、ポドカリキシン、エンドムチン（ｅｎｄｏｍｕｃｉｎ）、グリコサミノグリカン細胞接着分子−１（ＧｌｙＣＡＭ−１）、粘膜アドレシン細胞接着分子−１（ＭＡｄＣＡＭ−１）、Ｅ−セレクチン、Ｌ−セレクチン、Ｐ−セレクチン、皮膚リンパ球抗原（ｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅ ａｎｔｉｇｅｎ）（ＣＬＡ）、Ｐ−セレクチン糖タンパク質リガンド１（ＰＳＧＬ−１）、白血球機能関連抗原−１（ＬＦＡ−１）、Ｍａｃ−１、白血球表面抗原ｐ１５０、９５、白血球インテグリンＣＲ４、超遅発（ｖｅｒｙ ｌａｔｅ）抗原−４（ＶＬＡ−４）、リンパ球パイエル板接着分子−１（ＬＰＡＭ−１）、細胞内接着分子−１（ＩＣＡＭ−１）、細胞内接着分子−２（ＩＣＡＭ−２）、細胞内接着分子−３（ＩＣＡＭ−３）、不活化Ｃ３ｂ（Ｃ３ｂｉ）、フィブリノーゲン、フィブリネクチン、末梢リンパ節アドレシン（ＰＮＡｄ）、血管内皮接着タンパク質１（ＶＡＰ−１）、フラクタルカイン、ＣＣＬ１９、ＣＣＬ２１、ＣＣＬ２５、およびＣＣＬ２７が挙げられる。白血球と結合することが知られている他の大分子としては、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン（ＧＡＧ）、およびフコシル化オリゴ糖およびそれらの前駆体が挙げられる。特定の実施形態では、白血球の分離に使用される小分子または接着性物質（ａｄｈｅｒｅｎｔｓ）としては、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸（ＲＧＤ）のアミノ酸配列を含むペプチドなどのペプチド、およびシアル酸を含む分子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。従って、これらの材料のいずれかを使用して分離を亢進することができる。
使用中、これらの生物学的または化学的材料のいずれかを固体支持体の流体接触面および／またはカートリッジハウジングの流体接触面に結合させて、分離を促進または亢進することができる。その代わりに、またはそれと組み合わせて、これらの材料のいずれかを、分離を促進する他の追加の方法に使用してもよい。例えば、溶液中の白血球に結合する材料を使用してそれらを凝集させ、単一の白血球のサイズと比較して、それらの全体サイズが大きくなるようようにすることができる。その後、凝集した白血球を、特定の細孔径を有する膜で捕捉することができる。
本明細書に記載の分離方法は、血小板にも適用できることを理解すべきである。血小板の場合、前述と類似の生物学的、化学的、機械的および／または物理学的方法を使用して血小板を分離することができる。特定の実施形態では、血小板の分離に使用される薬剤には、糖タンパク質Ｉｂα（ＧＰＩｂα）、糖タンパク質ＩＩｂ（ＧＰＩＩｂ）、糖タンパク質ＩＩＩａ（ＧＰＩＩＩａ）、ＣＤ４１、ＣＤ６１、フォンウィレブラント因子、β２−インテグリンマクロファージ抗原−１、Ｐ−セレクチンなどのセレクチン、および細胞接着分子の１つ以上が含まれる。
さらに、ＳＣＤカートリッジ内で生じる特定の機械的力を制御することにより分離を促進および／または亢進することもできる。例えば、白血球と表面との間の剪断力を最小限に抑える流量および装置構成を使用して、白血球を表面に結合させることにより、通路または通路領域の（またはその中の）１つ以上の表面（例えば、多孔質中空繊維の外側）で白血球を分離することができる。例えば、ハウジングは、体液が内容積を移動する時、低剪断力環境を作り出し、目的の細胞、例えば、白血球、血小板等を固体支持体で分離できるように構成される。
より具体的には、カートリッジは、生物学的流体が、例えば、１０ｍＬ（ｃｍ３）／分〜約８，０００ｍＬ（ｃｍ３）／分または５０ｍＬ／分〜約８，０００ｍＬ／分の範囲（例えば、１，０００ｃｍ３／分）の流量で流体入口ポート１１４を通ってカートリッジハウジングに入り、流体出口ポート１１８を通ってカートリッジハウジングから出るとき、流動する細胞（例えば、白血球または血小板）と分離面との間の剪断力が１０００ダイン／ｃｍ２未満、５００ダイン／ｃｍ２未満、１００ダイン／ｃｍ２未満、８０ダイン／ｃｍ２未満、６０ダイン／ｃｍ２未満、４０ダイン／ｃｍ２未満、２０ダイン／ｃｍ２未満、１０ダイン／ｃｍ２未満、または５ダイン／ｃｍ２未満となり得るように構成される。そのため、流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１８は、ハウジングを通過する流量を１０ｍＬ／分〜８，０００ｍＬ／分または５０ｍＬ／分〜８，０００ｍＬ／分の範囲にし得る寸法になっている。例えば、特定の炎症性障害、例えば、心肺バイパス中の炎症反応を治療するとき、例えば、７０００ｍＬ／分以下の大流量の処置を許容できることが理解される。同様に、敗血症の場合、例えば、１０００ｍＬ／分以下の流量を許容できることが理解される。とはいえ、他の適応症、例えば、急性腎不全および慢性腎不全に伴う炎症反応を治療する場合、例えば、約５００ｍＬ／分未満、約１００ｍＬ／分〜約５００ｍＬ／分、約２００ｍＬ／分〜約５００ｍＬ／分の比較的低い流量を使用すべきである。そのため、入口ポート１１４および出口ポート１１８は、所望の容積の体液が所定の時間内にＳＣＤカートリッジハウジングを通過できる寸法になっている。流体入口ポート１１４および流体出口ポート１１８はそれぞれ、内径０．１ｃｍ以上〜２ｃｍ、もしくは０．２ｃｍ〜１ｃｍであり、または断面表面積０．０１ｃｍ２以上、０．１ｃｍ２以上、０．２ｃｍ２以上、０．４ｃｍ２以上、０．６ｃｍ２以上、０．８ｃｍ２以上、１．０ｃｍ２以上、２．０ｃｍ２以上、または３．０ｃｍ２以上であることが理解される。特定の実施形態では、入口ポート、出口ポート、または入口ポートと出口ポートは両方とも断面表面積が０．０１ｃｍ２〜１ｃｍ２である。流体入口または流体出口から最も近いハウジング端部までの距離（距離Ａ）は、Ａをハウジングの長さで除したものが０．０１〜０．２５となるようにすることができる。また、入口ポートおよび／または出口ポートの面は、ハウジングの最長寸法（通常は長さ）で画定された面に対して、５度〜９０度（即ち、垂直である）の範囲とすることができることも理解される。
特定の実施形態では、流体入口ポート１１４および流体出口ポート１１８は両方とも、例えば、図１Ａおよび１Ｂに示すように、ハウジング１１６の一側面に配置されている。あるいは、図１Ｃに示すように、流体入口ポート１１４と流体出口ポート１１６をハウジング１１６の向かい合った側面に配置することもできる。流体入口ポート１１４および流体出口ポート１１６を他の向きに配置することも考えられる。例えば、ハウジングが第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部とを備える場合、流体を第１の端部を通して流すことができるように流体入口ポートを構成することができる、および／または流体を第２の端部を通して流すことができるように流体出口ポートを構成することができる。このような向きの配置の１つを図１Ｄに示すが、流体入口ポート１１４は流体がハウジング１１６の左端を通って流れることを可能にし、流体出口ポート１１８は流体がハウジング１１６の右端を通って流出することを可能にする。
ＳＣＤカートリッジのハウジングのサイズと形状は、適切な充填容積を提供し、流体がＳＣＤカートリッジを通過する時に乱流が最小限に抑えられるように設計できることが理解される。さらに、ＳＣＤカートリッジ内に配置される固体支持体のサイズ、形状および組成は、適切な表面積を提供し、流体がＳＣＤカートリッジを通過する時に乱流が最小限に抑えられるように設計できることが理解される。
一例として、中実繊維を使用してカートリッジ内の固体支持体を作製するとき、全表面積１．８ｍ２〜２．５ｍ２のカートリッジが望ましい場合、カートリッジは、繊維長２６ｃｍ、繊維径５０μｍのとき、約４３，０００本の繊維、または繊維長２６ｃｍ、繊維径１００μｍのとき、約２２，０００本の繊維、または繊維長２６ｃｍ、繊維径２００μｍのとき、約１１，０００本の繊維、または繊維長１３ｃｍ、繊維径１００μｍのとき、約４３，０００本の繊維、または繊維長１３ｃｍ、繊維径２００μｍのとき、約２２，０００本の繊維を収容するように設計することができる。あるいは、全表面積３．６ｍ２〜５．０ｍ２のカートリッジが望ましい場合、カートリッジは、繊維長２６ｃｍ、繊維径５０μｍのとき、約８７，０００本の繊維、または繊維長２６ｃｍ、繊維径１００μｍのとき、約４３，０００本の繊維、または繊維長１３ｃｍ、繊維径１００μｍのとき、約８７，０００本の繊維を収容するように設計することができる。
対照的に、一例として、平面状支持部材を使用して固体支持体を作製するとき、全表面積１．８ｍ２〜２．５ｍ２のカートリッジが望ましい場合、カートリッジは、例えば、平均厚さ５０μｍ、平均幅５ｃｍのシート複数枚（例えば、長さ約１２ｃｍの膜約１１５枚、または長さ約２６ｃｍの膜６３枚）を収容することができる。対照的に、全表面積３．６ｍ２ ５．０ｍ２のカートリッジが望ましい場合、カートリッジは平均厚さ５０μｍ、平均幅５ｃｍ、および平均長さ２６ｃｍの膜約１２５枚を収容することができる。特定の実施形態では、シート間の間隔が約５０μｍまたは１００μｍとなるように、シートをカートリッジ内に配置してもよい。
特定の実施形態では、固体支持体（例えば、固体支持体を構成する繊維または平面状の支持体）が２０％〜６５％、２０％〜６０％、３０％〜６０％、または４０％〜５５％の充填密度でハウジング内に配置されるようにカートリッジを設計することができる。充填密度は、血液がハウジングのＩＶ内に配置された固体支持体を通過するとき、凝固するリスクが最小限に抑えられるように選択すべきである。
ＳＣＤカートリッジ内に中空繊維を使用するとき、ＳＡ／ＩＶ比は、好ましくは、少なくとも８０ｃｍ−１以上である。ＳＡ／ＩＶ比が８０ｃｍ−１より大きい例示的ＳＣＤカートリッジとしては、Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ、米国）から市販されているＦ−５０、Ｆ−６０、Ｆ−７０およびＦ−８０Ａカートリッジ、またはＢａｘｔｅｒ（Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，ＩＬ，米国）製のＲｅｎａｆｌｏｗカートリッジ（ＰＳＨシリーズ）が挙げられる。これらのカートリッジは、急性および慢性血液透析に使用されることがＵＳＦＤＡにより認可された。Ｆ−８０Ａカートリッジは、例えば、白血球および／または血小板を分離できる表面積が約２．５ｍ２の固体支持体（中空繊維の束の中の外面で画定される）を有し、内容積が約２５０ｍＬ、およびＳＡ／ＩＶ比が約１００である。
特定の実施形態では、例示的カートリッジは、表１に記載の特徴を有することができる。
（表１）
Figure 2021035635
特定の実施形態、特に、小児用の実施形態では、例示的カートリッジは表２に記載の特徴を有することができる。
（表２）
Figure 2021035635
特定の実施形態では、システムは、白血球、血小板または目的の細胞を一連のカートリッジ、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０以上のカートリッジ（例えば、中空繊維カートリッジ）に供することにより分離を達成することができ、カートリッジはそれぞれ、白血球を分離するように構成された領域の長さおよびその中での白血球の滞留時間が長くなるように、１つ以上の分離通路、または通路領域を備える。前述の実施形態のいずれかで、装置は、分離前、分離中、または分離後に白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制および／または白血球の不活性化が可能となるように、白血球の分離を達成するように構成されている。白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制および／または白血球の不活性化は、分離中と、本発明の通路、通路領域、または全システム内を輸送中の両方で達成することができる。
幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジまたはＳＣＤカートリッジを組み込む流体回路は、任意の所望の時間、例えば、１〜５９秒間、１〜５９分間、１〜２４時間、１〜７日間、１週間以上、１か月間以上、または１年間以上、白血球を分離するように構成されている。幾つかの実施形態では、装置は、その後の白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制および／または白血球の不活性化が可能となるのに十分な時間、白血球を分離するように構成されている。特定の実施形態では、白血球を不活性化するおよび／または炎症誘発性物質の放出を抑制するのに十分な時間（例えば、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５分間または少なくとも１時間）、ＳＣＤカートリッジ内で白血球および／または血小板を分離する。
ＳＣＤカートリッジは、製造後、使用する前に滅菌されなければならないことが理解される。滅菌は、例えば、高温、高圧、放射線、またはエチレンオキサイドなどの化学薬品と別々にまたは組み合わせて、１種類以上の滅菌剤に暴露することにより達成することができる。ＳＣＤカートリッジは、好ましくは、包装後に、例えば、適切な容器に気密封入された後、滅菌される（即ち、カートリッジは最後に滅菌される）。滅菌プロセスは、好ましくは１０−３以下の滅菌保証レベル（ＳＡＬ）を達成する；即ち、滅菌プロセス後に所定の任意の装置が滅菌状態になっていない確率は１０３中１以下である。より好ましくは、滅菌プロセスは１０−４以下、１０−５以下、または１０−６以下のＳＡＬを達成する。
２．システム構成
治療の適応症に応じて、様々な異なる流体回路にＳＣＤカートリッジを使用できることが理解される。例えば、米国特許出願公開第２００９／００６０８９０Ａ１号明細書を参照されたい。
幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジを組み込む流体回路は、任意選択により他の血液処置を行うこともできる。例えば、流体回路は、任意選択により、血液がＳＣＤカートリッジに入る前または入った後、血液を濾過、酸素化、加温、または他に処置することができる追加の装置をさらに備えることができる。さらに、ＳＣＤカートリッジおよび／またはシステム内の追加の装置は、他の方法でまたは相補的に血液を処置するための２つ以上の構成要素、例えば、多孔質フィルタ、酸素ポンプ、および／または異種移植細胞もしくは同種移植細胞（例えば、異種移植腎細胞または同種移植腎細胞、例えば、尿細管細胞）を含むことができる。特定の実施形態では、ＳＣＤカートリッジは、このような追加の構成要素を含まない。例えば、ＳＣＤカートリッジは、異種移植細胞または同種移植細胞（例えば、異種移植腎細胞または同種移植腎細胞）などの細胞を含まなくてもよい。これらの基本原理については、より詳細に後述する。
流体回路は、選択的サイトフェレーシスを達成するように構成されている。基本的形態では、本システムは、ＳＣＤカートリッジ、血液を血液供給源（例えば、患者などの対象）からＳＣＤカートリッジに流動させるための流体接続、および処置された血液をＳＣＤカートリッジからレセプタクルに流動させる（例えば、対象に戻す）ための流体接続を備える。ＳＣＤカートリッジは、細胞、例えば、活性化白血球などの白血球を分離し、白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制を促進するおよび／または白血球を不活性化する役割を果たす。白血球の分離は、前述のＳＣＤカートリッジを使用して達成することができる。白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制および／または白血球の不活性化は、下記のセクション３に記載のいずれかの方法で達成することができる。
白血球は、対象の体内で患者の原疾患の結果として、または他の種類の医学的介入に続発して、例えば、血液濾過器（例えば、後述するもの、図２Ｃおよび２Ｄを参照）を通過中に、活性化されることがある。活性化白血球は、その後、ＳＣＤカートリッジに入り、活性化白血球はその中で分離される。図２Ｄの回路の場合、任意選択により生成される限外濾過濾液の体積に等しい置換液を対象に提供する。
換言すれば、ＳＣＤカートリッジでは、血液からの活性化白血球は、例えば、カートリッジの内側の１つ以上の表面に一時的に接着することにより分離される。白血球の分離は、様々な方法で、例えば、白血球、例えば、活性化白血球と結合するカートリッジ内の通路または通路領域にある分子と結合させることにより、または、白血球にかかる剪断応力が低くなり、白血球がＳＣＤカートリッジの内側の１つ以上の表面と結合できるように装置内の血流量を設定することにより達成することができる。次いで、これらの分離された白血球を薬剤、例えば、シトレートに暴露して、白血球を不活性化するまたはそれらの炎症誘発性物質の放出を抑制する。また、カートリッジを使用して、血小板などの他の種類の細胞を分離および不活性化することもできる。
カルシウムキレート剤、例えば、シトレートによりカートリッジ内が低Ｃａｉ環境となるため、白血球からの炎症誘発性物質の放出が抑制されるおよび／または白血球が不活性化されると考えられる。炎症誘発性物質としては、破壊酵素および／または白血球からのサイトカインを挙げることができる。この抑制および／または不活性化により、白血球の炎症状態が改善される。このようにして、ＳＣＤカートリッジは、白血球、例えば、好中球および単球を分離し、例えば、シトレートおよび／または低Ｃａｉ環境で、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化する。血小板の分離ならびに抑制および／または不活性化も同様に達成することができる。
白血球を分離する中空繊維を収容するハウジングを備える本発明の装置にカルシウムキレート剤、例えば、シトレートを添加すると、対象の生得的免疫系が改善されるという意外な結果が得られることが分かった。従って、本発明のＳＣＤカートリッジは、白血球（例えば、活性化白血球）または血小板（例えば、活性化血小板）を含む対象の血液を直接処置することにより、様々な炎症症状（原疾患状態としての炎症症状、または医学的介入の結果としての炎症症状）を治療または予防できると考えられる。処置後、血液は対象に戻される。
２．Ａ．単一装置システム
前述のように、システムは、システム内に追加の処置装置を含むことなく、選択的サイトフェレーシス、および任意選択により他の血液処置を達成するためのＳＣＤカートリッジを含むことができる（図２Ａ〜２Ｂ参照）。一実施形態では、このようなＳＣＤカートリッジを図１Ａに概略的に示す。動作中、白血球および／または血小板はＳＣＤカートリッジ内で、例えば、中空繊維の外面で分離され、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制できるおよび／または白血球を不活性化できる薬剤、例えば、シトレートに暴露される。薬剤は、流体入口１１４の上流でラインに注入されてもよく、またはポートを通してＳＣＤ自体に注入されてもよい。その代わりに、またはそれに加えて、ＳＣＤカートリッジの使用前に、ＳＣＤカートリッジに薬剤を仕込んでおくこともできる。白血球が結合できるほど繊維の表面の剪断力が小さくなる（前述の範囲）ように、ＥＣＳ内の流量は前述の範囲で選択される。このようにして、白血球および／または血小板の抑制および／または不活性化が達成または開始される。次いで、ＥＣＳ内の血液は、流体出口１１８を通ってＳＣＤから出て、流出ラインに入る。
図２Ａは、例示的流体回路の図１Ａの例示的ＳＣＤカートリッジ１００を示す。対象からの体液、例えば、血液は、ポンプ２０４により血液ラインに入り、そのラインを通って移動する。同じ血液ラインのポート２０６に、白血球抑制剤（例えば、シトレート）を、任意選択によりポンプで注入することができる。その後、血液ライン内の血液は入口１１４に入り、ＳＣＤカートリッジ１００の出口１１８から出る。入口１１４および出口１１８の血液ラインはそれぞれ、固定機構２５６を有する血液ラインコネクタを使用して取り付けられている。白血球は、単一の中空繊維として示されている、ＥＣＳ１１２内の固体支持体の外面１２０で分離された状態で示されている。出口１１８からの血液流出ラインで血液を対象に戻す。対象に返血されるように血液を調製するために、カルシウム（例えば、塩化カルシウムまたはグルコン酸カルシウム）などの別の薬剤をこの血液流出ラインのポート２５８に注入することができる。特定の実施形態では、ＩＣＳは、血液の処置をさらに助けるために、各繊維のＩＣＳ１２２のライニング上に単層で培養された、異種移植細胞または同種移植細胞、例えば、尿細管細胞を含むことができる。しかし、他の実施形態では、ＩＣＳは細胞を含まない。図２Ａの回路の一実施形態では、ＳＣＤカートリッジ１００の管腔１２２に生理食塩水を充填することができる。
図２Ｂの回路は図２Ａと同じ構成要素を備え、同様に動作するが、但し、図２Ｂは限外濾過濾液を生成するＳＣＤカートリッジ１００を使用する。ＳＣＤカートリッジ１００は、中空繊維である複数の多孔質膜を収容する。ＩＣＳ１２２は繊維内の管腔空間であり、ＥＣＳ１１２は固体支持体１２０（中空繊維として示されている）の外側にあり且つＳＣＤカートリッジハウジング１１０内にある周囲空間である。体液、例えば、白血球を含有する血液は入口１１４に入り、中空繊維を包囲するＥＣＳ１１２の中に移動し、出口１１８から出る。白血球の分離ならびに抑制および／または不活性化は、前述のように達成することができる。しかし、このＳＣＤでは、ＩＣＳ入口だけに端部キャップ１３０が被着されている。ＩＣＳ出口１２８にはキャップが被着されていない。従って、多孔質中空繊維の特性（例えば、透過性および細孔径）に応じて、ＥＣＳ１１２内の血液の一部は、中空繊維を透過し、ＩＣＳ１１２の中に限外濾過濾液（ＵＦ）として入ることができる。チューブをＩＣＳ出口１２８に接続して限外濾過濾液（ＵＦ）を回収することができ、これを廃棄物として廃棄してもよい。
図１ＡのＳＣＤを有する図２Ａ〜２Ｂの回路に示す実施形態に関する流量および膜特性は、後述の通りとすることができる。例えば、ＥＣＳ流量は、約１００ｍＬ／分〜約５００ｍＬ／分であってもよい。限外濾過濾液廃棄物の流量（例えば、図２Ｂに示すＳＣＤカートリッジの場合）としては、例えば、約５ｍＬ／分〜約５０ｍＬ／分の流量を挙げることができる。図２Ｂの回路の場合、生成される限外濾過濾液廃棄物（ｗａｓｔｅｒ）と同体積の置換液を、任意選択により対象に添加することができる。
２．Ｂ．血液透析または血液濾過システムの一部としての選択的サイトフェレーシス抑制装置
前述のように、幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジは、血液を処置する他の装置を有するシステムの一部とすることができる。例えば、ＳＣＤカートリッジは、システム内にＳＣＤカートリッジとは別個の１つ以上の濾過カートリッジを備える血液濾過システム、血液透析システムおよび／または血液透析濾過システムの一部であってもよい。ＳＣＤではないシステムの部品について記載する場合、「血液濾過」という用語は、血液透析、血液透析濾過、血液濾過、および／または血液濃縮を意味することができ、「血液濾過器」は、血液透析、血液透析濾過、血液濾過、および／または血液濃縮の１つ以上を行うための装置（例えば、カートリッジ）を含むことができる。血液濾過カートリッジは、体外血液回路内でＳＣＤと並列または直列になるように構成することができ、関連する血液ポンプおよびチューブを使用して、血液を、体外回路を移動させることができる。
例えば、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、血液は対象から流出し、血液ラインを通って流れる。血液は、ポンプ２０４により血液ラインを移動する。従来の血液濾過器２６０に入る前に、白血球抑制剤（例えば、シトレート）を同じ血液ラインのポート２０６に、任意選択によりポンプで注入することができる。その後、血液は血液濾過器２６０内にある中空繊維２６２の中を通って流れる。中空繊維２６２を包囲し、血液濾過器２６０のハウジング内にあるＥＣＳに透析液を注入して透析を行い、溶質は血液から血液濾過器濾過膜２６２（中空繊維）を透過して透析液中に入り「廃棄物」として除去される。透析液は血液に対して向流で流動し、透析液は透析液ポンプ２６４により移動する。さらに、血液からの分子および流体は、膜を貫通する孔径に応じて、限外濾過濾液として血液濾過器濾過膜２６２（中空繊維）を透過することができる。
図２Ｃの例示的システムは、図１ＡのＳＣＤカートリッジ１００を有する回路を示し、そのＩＣＳ入口ポートおよび出口ポートには端部キャップが被着されている。血液は、血液濾過器２６０から出て、ＳＣＤカートリッジ１００の入口１１４に入る。その後、血液はＳＣＤカートリッジで処理されるが、ＳＣＤカートリッジは、上記の図２Ａ〜２Ｂに関して前述したように、固体支持体１２０（中空繊維として示される）で白血球を分離し、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化する。ＳＣＤカートリッジ１００に入る血液ラインとＳＣＤカートリッジ１００から出る血液ラインは、固定機構２５６を有する接続を使用して取り付けられる。その後、血液は、出口１１８から血液流出ラインを通して対象に戻される。対象に返血されるように血液を調製するために、カルシウムなどの別の薬剤をこの血液流出ラインのポート２５８に注入することができる。特定の実施形態では、ＳＣＤの毛細管内空間（ＩＣＳ）は、血液の処置をさらに助けるために、各繊維の管腔のライニング上に単層で培養された、異種移植細胞または同種移植細胞、例えば、尿細管細胞を含むことができる。しかし、他の実施形態では、ＩＣＳは細胞を含まない。図２Ｃに示す流体回路の特定の実施形態では、ＳＣＤ１００のＩＣＳ１２２には生理食塩水が充填され、ＩＣＳの端部ポートには端部キャップ１３０および１３２が被着されている。
図２Ｄの回路は図２Ｃと同じ構成要素を備え、同様に動作するが、但し、図２Ｄは限外濾過濾液を生成するＳＣＤカートリッジ１００を使用する（即ち、ＩＣＳ出口ポートには端部キャップが被着されていない）。ＳＣＤカートリッジ１００を通る体液（例えば、血液）の流れは、図２Ｂに関して前述している。さらに、ＳＣＤカートリッジ１００は、図２Ｂに関して前述したように機能する。前述のように、ＳＣＤカートリッジ１００はＩＣＳ入口１２６にだけ端部キャップ１３０が被着されている。ＩＣＳ出口１２８には端部キャップが被着されていない。従って、多孔質中空繊維の特性に応じて、ＥＣＳ１１２内の血液の一部は中空繊維を透過し、ＩＣＳ１１２の中に限外濾過濾液（ＵＦ）として入ることができる。チューブをＩＣＳ出口１２８に接続して限外濾過濾液（ＵＦ）を回収することができ、これを廃棄物として廃棄してもよい。
理論に拘束されることを望むものではないが、ＳＣＤシステムのこれらの実施形態（ならびに図２Ａ〜図２Ｄならびに図３Ａおよび図３Ｂに示すもの）の流動幾何学により、白血球がＳＣＤカートリッジのＥＣＳ内の低剪断力環境に存在する、従って、ＳＣＤカートリッジ内の１つ以上の内面、例えば、中空繊維と結合することが可能となることが考えられる。逆に、血液濾過カートリッジ（例えば、図２Ｃおよび２Ｄの回路内の第１の装置２６０）の典型的な使用では、中空繊維の小径管腔を通る血流により、（ＳＣＤ内の剪断力よりも）剪断力が高くなり、それにより装置内での白血球と中空繊維との結合および白血球の分離が防止される。従って、その逆の動作（即ち、血液は中空繊維の内側ではなく中空繊維の外側を流動する）を支援する従来の流動回路を有する血液濾過装置は、損傷を与える可能性がある活性化された循環白血球を分離するＳＣＤの役割を果たすことができる。これらの分離される白血球を白血球抑制剤（例えば、シトレート）で処置することができる。
さらに、分離される白血球の炎症反応を、分離前、分離中、および／または分離後に、低Ｃａｉ（例えば、シトレートにより引き起こされる）の存在下で抑制および／または不活性化することも考えられる。低Ｃａｉ環境で白血球の炎症活性を抑制することができる、または白血球を不活性化することができる。
特定の実施形態では、血液濾過器２６０によって生成される透析液を、ＳＣＤカートリッジ１００のＩＣＳにＩＣＳ入口１２６を通して導入することができるように、図２Ｄの回路を変更することができる。ＩＣＳは細胞を含まなくてもよいが、このシステムは任意選択によりＩＣＳ１２２内に細胞、例えば、尿細管細胞を含むこともできることが理解される。多孔質中空繊維の表面の剪断力が、繊維との結合により白血球を分離できるほど十分小さくなる（前述の範囲となる）ように、血流量は、例えば、約１００ｍＬ／分〜約５００ｍＬ／分の血流量となるように選択される。あるいは、体外回路を通る、血液濾過器２６０内の中空繊維の管腔を通る、およびＳＣＤカートリッジ１００のＥＣＳ１１２を通る血流量は約１２０ｍＬ／分であってもよい。限外濾過濾液は、本明細書に記載の範囲の流量で、例えば、約５０ｍＬ／分未満、約５ｍＬ／分〜約５０ｍＬ／分、および約１０ｍＬ／分〜約２０ｍＬ／分の流量で移動することができる。あるいは、限外濾過濾液の流量を１５ｍＬ／分に維持することができる。任意選択により、バランス電解液置換液（例えば、炭酸水素塩基を含有する溶液）を、生成される限外濾過濾液に対して１：１の体積置換で血液ラインに注入することができる。流体（例えば、限外濾過濾液）と血液（または白血球含有流体）は同じ方向に流動してもまたは反対方向に流動してもよい。
この実施形態および他の実施形態では、ＳＣＤカートリッジを通る血流構成は、典型的な血液濾過カートリッジを通る血流構成と反対である。即ち、血液は、目的の用途では血液濾過カートリッジの中空繊維の内部を通って流れるのに対して、ＳＣＤカートリッジの中空繊維の外側の周囲を流動する。ＳＣＤカートリッジを通る、この従来と異なっる血流構成により、血液濾過器の中空繊維の管腔内では剪断力が比較的高いのに対して中空繊維の外面のＥＣＳ内では剪断力が比較的低くなり得るため、ＳＣＤのＥＣＳ内では白血球の分離が促進される。逆に、血液濾過器の中空繊維の内部を通る血流は、中空繊維の小径の管腔を通って流れる血液によって生じる高剪断力のため、白血球の分離を妨げる。例えば、血液濾過器の中空繊維の内部を血液が通過すると１．５×１０７ダイン／ｃｍ２の剪断力が生じ得るが、ＳＣＤの特定の実施形態のＥＣＳを通る血流で生じる剪断力は１０ダイン／ｃｍ２となる、または剪断力は約１０６小さくなる。比較のため、典型的な動脈壁での剪断力は６〜４０ダイン／ｃｍ２であり、典型的な静脈壁での剪断力は１〜５ダイン／ｃｍ２である。例えば、毛細管壁の剪断応力は５ダイン／ｃｍ２未満である。
従って、ＳＣＤカートリッジの使用は、白血球を分離するように構成されている通路の領域の表面で、活性化白血球などの白血球を通路領域内でその表面と結合させ、白血球を分離できるほど十分低い剪断力を使用する。例えば、幾つかの実施形態では、白血球を分離するように構成された通路領域の表面では、１０００ダイン／ｃｍ２未満、または５００ダイン／ｃｍ２未満、または１００ダイン／ｃｍ２未満、または８０ダイン／ｃｍ２未満、または６０ダイン／ｃｍ２未満、または４０ダイン／ｃｍ２未満、または２０ダイン／ｃｍ２未満、または１０ダイン／ｃｍ２未満、または５ダイン／ｃｍ２の剪断力が有用である。これらの剪断力は本明細書に記載のＳＣＤ実施形態のいずれにおいても有用となり得ることを理解されたい。血液濾過器とＳＣＤなどの２つの装置を有する特定の実施形態では、血液濾過器内を流動する血液とＳＣＤ内を流動する血液との剪断力の差は少なくとも１０００ダイン／ｃｍ２とすることができる。
これらの実施形態および他の実施形態では、従来と異なった流動構成（即ち、血液が中空繊維の内側ではなく中空繊維の外側を流動する）により必要な剪断力を得る限り、ＳＣＤは、急性および慢性血液透析に使用することがＦＤＡにより認可されている従来型のもの（例えば、Ｍｏｄｅｌ Ｆ−８０Ａ，Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ、米国）から構成することができる。同様に、この実施形態または他の任意の実施形態の体外灌流回路は、標準的な透析動静脈血液チューブを使用することができる。カートリッジおよび血液チューブを、現在慢性透析に使用されている任意の透析液供給ポンプシステム（例えば、Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ ２００８Ｈ）内に配置することができる。
１つの例示的システムでは、システムは、対象から導出するチューブ（血液ライン）と、注入器によりチューブに注入されるシトレート溶液のバッグを備える。第１のＦ−４０血液濾過器カートリッジ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ、米国）は、シトレートが血液ラインに入った後の箇所で、血液ラインと接続される。その後、血液ライン内の血液は、カートリッジの内側にある中空繊維の内部（ＩＣＳ）を端部ポート入口から端部ポート出口まで通って流れ、透析液はこれらの中空繊維の外側且つカートリッジ内（ＥＣＳ）を１つの側方ポートから第２の側方ポートまで血流に対して向流で流動する。第２の側方ポートから出る透析液／限外濾過濾液混合物は回収される。血液細胞、血小板、または血漿は実質的にＩＣＳからＥＣＳに移動せず、白血球は実質的に中空繊維の内部に接着しない。中空繊維は、互いに平行に束状に配置され、各繊維の直径は約２４０マイクロメートルである。さらに、中空繊維の細孔は、約３０オングストロームの分子であるアルブミンが繊維を透過できないほど十分小さく、細孔は繊維全体にわたり概ねこのサイズである。その後、濾過された血液は端部ポート出口から、チューブを通り、ＳＣＤカートリッジとして動作するＦ−８０Ａをベースにするカートリッジ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ、米国）の側方ポート入口に進む。血液はＦ−８０ＡをベースにするカートリッジのＥＣＳを通って流れ、カートリッジの側方ポート出口から出る。Ｆ−８０Ａをベースにするカートリッジ内で生成される限外濾過濾液はいずれもＩＣＳに入り、端部ポートを通って出る。カートリッジの他方の端部ポートにはキャップが被着されている。血液細胞、血小板、または血漿は実質的にＥＣＳからＩＣＳに移動せず、白血球は実質的に一定時間中空繊維の外部に接着しない。Ｆ−８０Ａカートリッジから出る血液はチューブに入り、そこで注入器を使用して血液中にカルシウム溶液が注入される。最後に、処理された血液をチューブで対象に戻す。特定の実施形態では、システム内の血流量は５００ｍＬ／分を超えず、血液は、どの箇所でもシステム内の空気を移動させない。さらに、電解質および白血球数のベッドサイド読み取り値を考慮して、圧送速度および注入速度を手動で変えることができる。ｉ−ＳＴＡＴ（登録商標）手持ち型監視装置は、対象から抜き取られた少量の血液からこれらの読み取り値を表示する。
このようなシステムを使用するリスクは血液透析治療に伴うリスクと類似しており、それには、例えば、灌流回路の凝固、回路への空気混入、カテーテルまたは血液チューブのキンクまたは外れ、および温度調節不良が含まれることが考えられる。しかし、透析装置および関連する透析血液灌流セットは、治療中に警報システムでこれらの問題を特定し、血餅フィルタおよび気泡トラップを用いて対象への血餅および空気塞栓を軽減するように設計されてきた。これらのポンプシステムおよび血液チューブセットは、この治療適応症に用いることがＦＤＡにより認可されている。
前述のように、白血球抑制剤、例えば、シトレートの注入は、ＳＣＤに局部的に、局所的に、またはシステム全体に行い得る。この実施形態またはいずれかの実施形態で、シトレートを凝固防止剤として使用することもでき、その場合、システム全体の灌流が有用である。臨床経験から、血液濾過システム内で凝固が起こった場合、それは第１の透析カートリッジ内で開始していることが示唆される。全身ヘパリンまたは局所シトレートなどの抗凝固プロトコルが現在確立されており、臨床血液透析に日常的に使用されている。
２．Ｃ．心肺バイパスシステムの一部としての選択的サイトフェレーシス抑制装置
図３Ａ〜図３Ｂに示すように、手術（例えば、バイパス手術）に続発する炎症症状を治療および／または予防するために、心肺バイパス（ＣＰＢ）回路内にＳＣＤカートリッジを使用することができる。図３Ａおよび図３Ｂは、例示的ＣＰＢシステム中の図１ＡのＳＣＤカートリッジを示す。ＣＰＢは、心臓および肺の左右両側から血液を迂回させるのに使用される。これは、心臓の右側から血液を排出させ、動脈循環を灌流することにより達成される。しかし、全身から肺への側副枝、全身から全身への側副枝、および手術部位出血により血液は心臓の左側に戻るため、ＣＰＢ中は心臓の左側の特殊な排出機構が必要となる。任意選択により、特殊なポンプおよびチューブ機構により心停止液（ｃａｒｄｉｏｐｌｅｇｉａ）を供給することができる。標準的なＣＰＢシステムは、３つのサブシステムに大まかに分類することができる幾つかの特徴を有する。第１のサブシステムは、酸素を供給し、血液から二酸化炭素を除去する酸素化−換気サブシステムである。第２のサブシステムは温度制御システムである。第３のサブシステムは、インラインモニタおよび安全装置を備える。
図３Ａの実施形態に示すように、血液は、静脈カニューレ３００を通って対象から血液ライン３１０に移動する。血液は血液ライン３１０を通って流れ、ＳＣＤ流出ライン３３０に接続する再循環接合部３２０を通過する。ＳＣＤ流出ライン３３０には、ＳＣＤ装置１００で処置された血液が入っている。血液ライン３１０内の血液はＳＣＤで処置された血液と混合し、静脈リザーバ３５０に進み、酸素化装置３６０に達し、ここで血液は酸素化される。酸素化された血液は、その後、酸素化装置３６０から流出し、ＳＣＤ流入ライン３８０との接合部３７０に達する。ここで、血液ライン３１０内の血液の一部は、ＳＣＤ流入ライン３８０を通ってＳＣＤ１００に迂回し、ＳＣＤカートリッジ１００で処置される。ＳＣＤ流入ライン３８０を通る血液の流れはポンプ３８２によって制御される。ＳＣＤカートリッジ１００は、炎症に関連する細胞、例えば、白血球または血小板を分離・選択するように設計されている。白血球を含有する血液は入口１１４に入り、中空繊維を包囲するＥＣＳ１１２（図１Ａ参照）の中に移動する。白血球は、装置内で、例えば、固体支持体１２０の流体接触面（図１Ａ参照）（即ち、中空繊維の外面）で分離される。ポンプ３８２における流量は、白血球が結合できるほど中空繊維の表面の剪断力が小さくなる（前述の範囲）ように前述の範囲で選択することができる。ＥＣＳ１１２（図１Ａ参照）内の血液は出口１１８を通ってＳＣＤから出て、ＳＣＤ流出ライン３３０に入る。接合部３７０で、血液ライン３１０内の血液の一部はまた、動脈フィルタ／気泡トラップ３９０に進んだ後、動脈カニューレ３９５で対象に戻される。
血液に薬剤を添加する必要はないが、一実施形態では、シトレート供給装置３３５およびシトレートポンプ３３６でシトレートをＳＣＤ流入ライン３８０内の血液に添加し、カルシウム供給装置３４５およびカルシウムポンプ３４６でカルシウムをＳＣＤ流出ライン３３０内の血液に添加する。白血球などの炎症に関連する細胞を抑制するおよび／または不活性化するために、ＳＣＤカートリッジ１００に流入する血液にシトレート（または本明細書に記載の別の白血球抑制剤）をシトレート供給装置３３５から添加する。対象に返血されるように血液を調製するために、カルシウムを血液に添加することができる。
図３Ｂに示す回路は、例えば、再循環接合部３２０（図３Ａを参照）で回路内に血液を再循環させないという点で、図３Ａの回路とは異なる。代わりに、図３Ｂに示すように、血液は静脈カニューレ３００を通って対象から血液ライン３１０に移動し、そこで、血液は静脈リザーバ３５０に直接流動し、酸素化装置３６０に達して、ここで血液は酸素化される。その後、酸素化された血液は酸素化装置３６０から流出し、ＳＣＤ流入ライン３８０との接合部３７０に達する。ここで、血液ライン３１０内の血液の一部は、図３Ａに関して前述したように、ＳＣＤ流入ライン３８０を通ってＳＣＤカートリッジ１００に迂回し、ＳＣＤカートリッジ１００で白血球が分離される。ＳＣＤカートリッジ１００から出る血液はＳＣＤ流出ライン３３０に入り、接合部３８６で酸素化された血液と混合する。ＳＣＤカートリッジからの血液は血液ライン３１０内の血液と混合した後、血液ライン３１０内を動脈フィルタ／気泡トラップ３９０まで進み、その後、動脈カニューレ３９５で対象に戻される。
シトレートをＳＣＤ流入ライン３８０内の血液に添加するためのシトレート供給装置３３５およびシトレートポンプ３３６、ならびにカルシウムをＳＣＤ流出ライン３３０内の血液に添加するためのカルシウム供給装置３４５およびカルシウムポンプ３４６。図３Ａに関して記載したように、シトレートまたは他の任意の白血球抑制剤をシトレート供給装置３３５から血液に添加し、白血球などの炎症に関連する細胞を抑制するおよび／または不活性化する。対象に返血されるように血液を調製するために、カルシウムを血液に添加することができる。
２．Ｄ．選択的サイトフェレーシス抑制装置の追加の特徴
幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジは、特定の障害を治療および／または予防するように構成されている。しかし、特定の障害の治療および／または予防に多くの異なる構成を使用できることが理解される。
さらに、ＳＣＤカートリッジは、水平方向に配置されてもまたは垂直方向に配置することも、温度制御された環境に置くこともできる。ＳＣＤカートリッジ内で最適な細胞機能が確保されるように、細胞を含むＳＣＤカートリッジの温度は好ましくはＳＣＤの動作中ずっと約３７℃〜約３８℃に維持される。例えば、加温ブランケットを使用してＳＣＤカートリッジを適切な温度に維持してもよいが、これに限定されるものではない。システム中に他の装置を使用する場合、最適な性能が得られるように、異なる温度が必要な場合がある。
幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジおよび／またはＳＣＤカートリッジを組み込む流体回路は、プロセッサ（例えば、コンピュータソフトウェア）により制御される。このような実施形態では、対象の活性化白血球の濃度の変化を検出し、プロセッサにこのような情報（例えば、白血球濃度および／または炎症性障害の発症リスクの上昇に関する情報）を提供するように装置を構成することができる。幾つかの実施形態では、特定の活性化白血球濃度に達した場合または対象が炎症性障害（例えば、ＳＩＲＳ）を発症する特定のリスクを有すると思われる場合、炎症性障害を発症する可能性を減少させるために対象の血液をＳＣＤで処理する。幾つかの実施形態では、流体回路は、これらの測定値に応答して、ＳＣＤで対象の血液を自動的に処理することができる。他の実施形態では、対象の白血球の濃度が高いことまたはリスクが高いことを医療従事者に警告し、医療従事者は治療を開始する。
本発明のカートリッジを様々なキットまたはシステムに含むことができることが考えられる。例えば、キットまたはシステムは、本発明のＳＣＤカートリッジ、白血球抑制剤（例えば、シトレートなどのカルシウムキレート剤）、同種移植細胞（例えば、尿細管細胞）、または他の部材を含むことができる。さらに、ＳＣＤカートリッジを、対象の体内に濾過装置を埋め込むのに必要な様々な外科用器具と組み合わせてもよい。
３．炎症に関連する細胞の抑制および／または不活性化
ＳＣＤカートリッジを構成し、本発明の方法を実施すると、対象の血液中の活性化白血球などの白血球からの炎症誘発性物質の放出が抑制されおよび／または白血球が不活性化され、これにより対象の炎症反応が予防されるおよび／または減少する。様々な方法を使用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ＳＣＤカートリッジおよびＳＣＤカートリッジの１つ以上を組み込む流体回路は、白血球（例えば、分離される活性化および／または感作白血球）を白血球抑制剤に暴露することにより、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化することができる。白血球抑制剤を、ＳＣＤカートリッジの流体接触面、例えば、中空繊維に共有結合または非共有結合により結合させることができる。それに加えて、またはその代わりに、白血球抑制剤をＳＣＤカートリッジまたはＳＣＤカートリッジを組み込む回路に、例えば、膜表面またはその近傍に、白血球の分離前、分離中、または分離後に注入することができる。
本発明は、特定のタイプまたは種類の白血球抑制剤に限定されない。白血球抑制剤としては、例えば、抗炎症生物剤、抗炎症小分子、抗炎症薬、抗炎症細胞、および抗炎症膜が挙げられる。幾つかの実施形態では、白血球抑制剤は、活性化白血球の活性を抑制することができる任意の物質または化合物であり、それには非ステロイド系抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）、抗サイトカイン薬、メシル酸イマチニブ、ソラフェニブ、リンゴ酸スニチニブ、抗ケモカイン薬、免疫抑制剤、セリン白血球抑制剤、酸化窒素、多形核白血球抑制剤因子、分泌白血球抑制剤、およびカルシウムキレート剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。カルシウムキレート剤の例としては、シトレート、ヘキサメタリン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、ｏ−フェナントロリン、およびシュウ酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。白血球抑制剤は、白血球または免疫細胞を抑制することが知られている任意のタンパク質またはペプチドであってもよく、それにはアンジオジェニン、ＭＡＲＣＫＳ、ＭＡＮＳ、補体因子Ｄ、ジスルフィドＣ３９−Ｃ９２含有トリプシンアンジオジェニンフラグメントＬＨＧＧＳＰＷＰＰＣ９２ＱＹＲＧＬＴＳＰＣ３９Ｋ（配列番号：１）およびその合成類似体が挙げられるが、これらに限定されるものではなく；白血球抑制剤はまた、Ｔｓｃｈｅｓｃｈｅ ｅｔ ａｌ．（１９９４）Ｊ．ＢＩＯＬ．ＣＨＥＭ．２６９（４８）：３０２７４−８０、Ｈｏｒｌ ｅｔ ａｌ．（１９９０）ＰＮＡＳ ＵＳＡ ８７：６３５３−５７、Ｔａｋａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．（２００６）ＡＭ．Ｊ．ＲＥＳＰＩＲＡＴ．ＣＥＬＬ ＡＮＤ ＭＯＬＥＣ．ＢＩＯＬ．３４：６４７−６５２、およびＢａｌｋｅ ｅｔ ａｌ．（１９９５）ＦＥＢＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ３７１：３００−３０２により報告された、白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制を促進するおよび／または白血球を不活性化することができるタンパク質、ペプチド、および類似体であってもよい。さらに、白血球抑制剤は、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化することが知られている任意の核酸であってもよい。白血球抑制剤は、溶液の状態であってもまたは凍結乾燥されていてもよい。
任意の量または濃度の白血球抑制剤を使用して、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化することができる。白血球抑制剤は、システムの通路、通路領域、装置、装置領域、またはシステム領域に、当該技術分野で公知の任意の方法で導入することができる。例えば、白血球抑制剤をポートに注入することができる。通路に注入される白血球抑制剤の量は、同じ通路内または隣接する通路内で分離される白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化するのに十分な量とすることができる。幾つかの実施形態では、白血球抑制剤、例えば、シトレートを、システム、システムの領域、または、他の機能を果たし白血球を分離しない装置を含むシステム内の１つ以上の装置に注入してもよい。より詳細には、白血球抑制剤（例えば、シトレート）を、白血球を分離する通路の上流、白血球を分離する通路の中、または白血球を分離する通路の下流に注入してもよい。あるいは、白血球抑制剤はシステム内の１つ以上の通路、通路領域、装置、またはシステム領域に収容されていてもよい。例えば、白血球抑制剤は、白血球を分離するように構成されている通路内の表面、または別の通路内の表面に、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制するおよび／または白血球を不活性化するのに十分な量で結合していてもよい。
白血球からの炎症誘発性物質の放出の抑制および／または白血球の不活性化は、白血球の分離前、分離中、および／または分離後に一時的に行うことができる。さらに、白血球は、分離後に一定時間、抑制または不活性化された状態を維持することができる。特定の実施形態では、白血球を目標濃度の白血球抑制剤に暴露している時または目標濃度のＣａｉ（通常約０．２０ｍｍｏｌ／Ｌ〜約０．４０ｍｍｏｌ／Ｌ）に暴露している時に、白血球を抑制または不活性化することができ、Ｃａｉはシトレートなどの白血球抑制剤への暴露により生じる。白血球を目標濃度の白血球抑制剤または目標濃度のＣａｉに暴露させる時間は、白血球を分離する時間より前とすることも、白血球を分離する時間を含むことも、および／または白血球を分離する時間の後とすることもできる。特定の実施形態では、白血球は、白血球抑制剤への暴露後に一定時間、抑制または不活性化され続ける、または抑制または不活性化された状態を維持することができる。
白血球抑制剤への暴露時間は、使用する薬剤、白血球の活性化の程度、炎症誘発性物質の産生の程度、および／または炎症症状が患者の健康を損なった程度に応じて変わり得る。暴露は、例えば、１〜５９秒間、１〜５９分間、１〜２４時間、１〜７日間、１週間以上、１か月間以上、または１年間以上とし得る。白血球抑制剤は、システムの動作前または動作中にシステムに投与することができる。特定の実施形態では、システムの動作中に白血球抑制剤を投与し、システムに投与される白血球抑制剤の量を監視する。
幾つかの実施形態では、白血球抑制剤をシステムに（例えば、図２Ａ〜図２Ｄに示すポート２０６に、または図３Ａおよび図３Ｂに示す供給装置３３５およびポンプ３３６から）滴下注入することができる。監視される血液特性に対して滴下注入を調節することができる。例えば、血液中のＣａｉが特定の濃度に、例えば、約０．２〜約０．４ｍｍｏｌ／ＬのＣａｉ濃度に維持されるように、シトレートをシステムに滴下注入することができる。生物学的適合性のある任意の種類のシトレート、例えば、０．６７％のシトレート三ナトリウムまたは０．５％のシトレート三ナトリウムを使用することができる。例えば、Ｔｏｌｗａｎｉ ｅｔ ａｌ．（２００６）ＣＬＩＮ．Ｊ．ＡＭ．ＳＯＣ．ＮＥＰＨＲＯＬ．１：７９−８７を参照されたい。幾つかの実施形態では、白血球からの炎症誘発性物質の放出を抑制した後および／または白血球を不活性化した後、対象に返血されるように血液を再調節するために、第２の溶液をシステムに（例えば、図２Ａ〜図２Ｄに示すポート２５８に、または図３Ａおよび図３Ｂに示す供給装置３３５およびポンプ３３６から）添加することができる。例えば、カルシウムキレート剤を白血球抑制剤として使用する実施形態では、対象に返血される前に、カルシウムを血液に添加することができる。
一実施形態では、シトレート溶液、例えば、ＡＣＤ−Ａ（Ｂａｘｔｅｒ Ｆｅｎｗａｌ，Ｃｈｉｃａｇｏ ＩＬ；１００ｍＬ当たりの含有量：デキストロース２．４５ｇ、シトレートナトリウム２．２ｇ、シトレート７３０ｍｇ、２５℃でｐＨ４．５〜５．５）を収容する１０００ｍＬのバッグを注入ポンプに取り付けた後、システムの動脈ライン（対象から装置への流出）に（例えば、ポート２０６に；ＣＰＢ状態の対象からの流出は静脈ラインと称され、注入は、例えば、供給装置３３５およびポンプ３３６から行う）取り付けることができる。陰圧弁を使用してシトレートポンプ機能（血液ポンプの近位の陰圧領域への注入）を促進することができる。シトレート注入の初期速度は、一定、例えば、血流量（単位、ｍＬ／分）の約１．５倍（単位、ｍＬ／時間）とすることができる（例えば、血流量が約２００ｍＬ／分の場合、シトレート注入の初期一定速度は約３００ｍＬ／時間であってもよい）。さらに、濃度約２０ｍｇ／ｍＬの塩化カルシウム注入剤をシステムの静脈ポート（例えば、図２Ａ〜図２Ｄのポート２５８）の近傍に添加してもよく；ＣＰＢ状態における類似の位置を、図３Ａおよび図３Ｂでは供給装置３３５およびポンプ３３６として示す）。初期カルシウム注入はシトレート注入速度の１０％（例えば、３０ｍＬ／時間）に設定することができる。Ｃａｉを連続的にまたは様々な時間に、例えば、最初の８時間は２時間毎に、次の１６時間は４時間毎に、その後は６〜８時間毎に監視することができる。必要に応じて監視を増加することができ、システム内の２つ以上の位置で、例えば、シトレート注入後、およびカルシウム注入後の位置で監視することができる。
例示的なシトレート滴下注入プロトコルおよび塩化カルシウム滴下注入プロトコルをそれぞれ表３および表４に示す。この実施形態では、ＳＣＤ内での目標Ｃａｉ範囲は、約０．２０ｍｍｏｌ／Ｌ〜約０．４０ｍｍｏｌ／Ｌであり、Ｃａｉ目標濃度はシトレート（例えば、ＡＣＤ−Ａシトレート溶液）の注入により達成される。これは動的プロセスであるため、ＳＣＤ内での目標Ｃａｉ範囲を達成するためにシトレートの注入速度を変化させる必要がある場合がある。このようにするためのプロトコルを下記に示し、注入は前述の注入箇所で行う。
（表３）シトレート注入の滴下注入指針
Figure 2021035635
（表４）カルシウム注入の滴下注入指針
Figure 2021035635
本明細書に記載の不活性化方法は血小板にも適用できることを理解されたい。特定の実施形態では、血小板を不活性化するおよび／または血小板からの炎症誘発性物質の放出を抑制するのに使用される薬剤としては、トロンビンを阻害する薬剤、アンチトロンビンＩＩＩ、メグラトラン（ｍｅｇｌａｔｒａｎ）、ヘルジン（ｈｅｒｕｄｉｎ）、プロテインＣおよび組織因子経路阻害剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、白血球抑制剤には血小板抑制剤として作用し得るものがある。例えば、シトレート、ヘキサメタリン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、ｏ−フェナントロリン、およびシュウ酸などのカルシウムキレート剤は、血小板を不活性化することができるおよび／または血小板からの炎症誘発性物質の放出を抑制することができる。
４．適応症
ＳＣＤカートリッジ、ＳＣＤカートリッジを組み込む回路、および発明の方法は、炎症に伴う多くの症状を治療および／または予防するのに使用することができる。本明細書で使用する場合、「炎症症状」という用語には、生物の免疫細胞が活性化される任意の炎症性疾患、任意の炎症性障害、および／または任意の白血球活性化障害が含まれる。このような症状は、（ｉ）病的後遺症を有する持続性の炎症反応および／または（ｉｉ）組織破壊に繋がる白血球、例えば、単核細胞および好中球の浸潤により特徴付けることができる。炎症症状には、対象の体内で発生する炎症性原疾患および／または医療処置に対する反応として発生する炎症性続発症が含まれる。システム、装置、および本発明の方法は、任意の対象の任意の炎症症状を治療することができる。本明細書で使用する場合、「対象」という用語は、特定の診断試験または治療のレシピエントとなり得る、ヒト（例えば、患者）、ヒト以外の哺乳動物、例えば、ヒト以外の霊長類、および他の実験動物、家畜、および伴侶動物等を含むがこれらに限定されるものではない、任意の動物（例えば、哺乳動物）を指す。
白血球、例えば、好中球は、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、敗血症、虚血／再灌流障害および急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）を含む、多くの臨床炎症症状の発症および進行の主因となる。幾つかの異なる様々な型の白血球が存在するが；それらは全て造血幹細胞として知られる骨髄中の多能性細胞から産生され、それに由来する。
白血球（Ｌｅｕｋｏｃｙｔｅｓ）は白血球（ｗｈｉｔｅ ｂｌｏｏｄ ｃｅｌｌｓ）とも称され、血液およびリンパ系を含む全身に見出される。顆粒球および無顆粒球を含む、幾つかの異なるタイプの白血球がある。顆粒球は、光学顕微鏡下で観察したとき、細胞質中に染色性の異なる顆粒が存在することを特徴とする白血球である。これらの顆粒は、エンドサイトーシスによって取り込まれた粒子を消化する際に主として作用する膜結合酵素を含有する。顆粒球には好中球、好塩基球、および好酸球の３種類があり、これらはそれらの染色性により命名されている。無顆粒球は、細胞質中に顆粒が存在しないことを特徴とする白血球であり、それにはリンパ球、単球、およびマクロファージが含まれる。
血小板、即ち栓球も、炎症症状、ならびにホメオスタシスの一因となる。血小板は、活性化されると、凝集して血小板栓子を形成し、それらはサイトカインおよびケモカインを分泌し、白血球を誘引し活性化させる。血小板は身体の循環全体に見出され、巨核球に由来する。
白血球および血小板の内皮への接着が開始する主因となる分子は、それぞれＰ−セレクチンおよびフォンウィレブラント因子である。これらの分子は、内皮細胞中の、ワイベル・パラーデ小体として知られる同じ顆粒中に見出される。内皮細胞が活性化されると、ワイベル・パラーデ小体は細胞膜に移動し、内皮細胞表面でＰ−セレクチンおよび可溶性フォンウィレブラント因子を露出させる。そしてこれは白血球および血小板の活性および凝集のカスケードを誘導する。
従って、システム、装置、および本発明の方法は、対象の体内で発生する炎症性原疾患および／または医療処置（例えば、透析または心肺バイパス）に対する反応として発生する炎症性続発症を含む、任意の炎症症状を治療および／または予防することができる。炎症性疾患および／または障害を含む適用可能な炎症症状の例としては、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、多発性動脈炎、ウェゲナー肉芽腫症、自己免疫性血管炎、抗好中球細胞質抗体（ＡＮＣＡ）血管炎、体外式膜型人工肺による酸素供給（ＥＣＭＯ）、心肺バイパス症候群、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）、急性肺障害（ＡＬＩ）、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、敗血症、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、炎症性腸疾患、多発性硬化症（ＭＳ）、乾癬、同種移植片拒絶反応、喘息、急性腎不全、慢性腎不全（ＣＲＦ）、末期腎疾患（ＥＳＲＤ）、心腎症候群（ＣＲＳ）、慢性心不全（ＣＨＦ）、卒中、心筋梗塞（ＭＩ）、肝腎症候群、肝硬変、糖尿病（２型糖尿病）、および、心筋、中枢神経系、肝臓、腎臓、または膵臓への虚血再灌流障害から起こる急性臓器不全が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
その他の炎症症状の例としては、移植（臓器移植、急性移植、異種移植など）または異種移植片もしくは同種移植片（熱傷の治療に採用されるものなど）の拒絶反応；虚血または再灌流障害、例えば、摘出もしくは臓器移植、心筋梗塞または卒中時に発生する虚血または再灌流障害；移植免疫寛容誘導；関節炎（関節リウマチ、乾癬性関節炎または変形性関節症など）；慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肺気腫、および気管支炎を含むがこれらに限定されるものではない呼吸器および肺疾患；潰瘍性大腸炎およびクローン病；移植片対宿主病；接触過敏症、遅延型過敏症、およびグルテン過敏性腸症（セリアック病）を含む、Ｔ細胞媒介性過敏症疾患；接触皮膚炎（ウルシによるものを含む）；橋本甲状腺炎；シェーグレン症候群；グレーヴス病などの自己免疫性甲状腺機能亢進症；アジソン病（副腎の自己免疫疾患）；自己免疫性多発内分泌腺疾患（自己免疫性多発内分泌腺症候群としても知られる）；自己免疫性脱毛症；悪性貧血；白斑；自己免疫性下垂体機能低下症（ｈｙｐｏｐｉｔｕａｔａｒｉｓｍ）；ギラン・バレー症候群；他の自己免疫性疾患；糸球体腎炎；血清病；蕁麻疹（ｕｔｉｃａｒｉａ）；呼吸器アレルギー（枯草熱、アレルギー性鼻炎）または皮膚アレルギーなどのアレルギー性疾患；強皮症；菌状息肉症；急性炎症性呼吸器反応（急性呼吸窮迫症候群および虚血／再灌流障害など）；皮膚筋炎；円形脱毛症（ａｌｏｐｅｃｉａ ｇｒｅａｔａ）；慢性光線性皮膚炎；湿疹；ベーチェット病；掌蹠膿疱症；壊疽性膿皮症（Ｐｙｏｄｅｒｍａ ｇａｎｇｒｅｎｕｍ）；セザリー症候群；アトピー性皮膚炎；全身性硬化症；限局性強皮症；外傷、例えば、拳銃、ナイフ、自動車事故、落下、または戦闘などによる外傷；ならびに、自己、同種、または異種細胞置換などの細胞療法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他の炎症症状については、本明細書の他の箇所に記載されているか、またはさもなければ当該技術分野で公知である。
本発明のシステム、装置、および方法を使用して、エクスビボでの組織および臓器の開発および使用を支援することもできる。例えば、本発明を使用して、移植のための臓器摘出術、組織工学用途、エクスビボでの臓器の作製およびバイオ微小電子機械システム（ＭＥＭ）の製造および使用を支援することができる。
前述の説明に鑑みて、下記に示す非限定的な具体例は説明を目的とするものであって、決して本発明の範囲を限定するものではない。
実施例１．動物モデルにおける急性敗血症に伴う炎症の治療
活性化白血球、とりわけ好中球は、敗血症ならびに他の臨床炎症性障害の発症および進行の主因となる。この実施例は、白血球の分離および不活性化に対する異なるＳＣＤカートリッジの効果を評価するインビボ実験について説明する。その結果から、大型動物モデルでは、特定のＳＣＤカートリッジの選択が敗血症の発症および進行に重大な影響を及ぼし得ることが分かる。特に、その結果から、分離面積の大きいＳＣＤカートリッジの方が分離面積の小さいＳＣＤカートリッジよりも、敗血症に伴う合併症の軽減および生存期間の延長における効果が大きいことが分かる。
（ｉ）方法および材料
Ａ−動物モデル
炎症の治療におけるＳＣＤカートリッジの有効性を、十分確立されたブタ急性敗血症性ショックモデルで評価した（例えば、Ｈｕｍｅｓ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｃｒｉｔ． ＣＡＲＥ ＭＥＤ．３１：２４２１−２４２８を参照されたい）。
体重３０〜３５ｋｇのブタを使用した。麻酔の投与および挿管後、ブタに動脈カテーテルおよびスワン−ガンツ熱希釈カテーテル（これらを変換器に接続した）を配置して、動脈血圧、心拍出量、および中心静脈圧を監視した。超音波血流プローブを腎動脈に配置して、腎血流量（ＲＢＦ）を連続的に評価した。
敗血症性ショックを誘発するために、ブタに大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）３０×１０１０細菌／ｋｇ体重を腹腔内投与した。ヒトの臨床状態をより適切に再現するために、抗生物質セフリアキソン（Ｃｅｆｒｉａｘｉｏｎｅ）（１００ｍｇ／ｋｇ）を細菌注入の１５分後に投与した。細菌注入後、最初の１時間、全ての動物を晶質８０ｍＬ／ｋｇおよびコロイド８０ｍＬ／ｋｇで蘇生した。処置群は全て同一内容の蘇生プロトコルを受けた。動物に昇圧薬または陽性変力薬は投与しなかった。
Ｂ−ＳＣＤカートリッジを含む体外回路
細菌投与直後に、動物を、図４に示すような、標準的な連続腎置換療法（ＣＲＲＴ）血液濾過器およびＳＣＤ装置を含む体外回路に接続した。血液濾過器はＦｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−４０血液濾過カートリッジ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ ＡＧ）であった。特殊な血液ラインコネクタを使用し、ＳＣＤカートリッジ（ＣｙｔｏＰｈｅｒｘ，Ｉｎｃ．）をその側方ポートを介して血液濾過器の血液ポートに接続した。２つのタイプのＳＣＤカートリッジを試験した。第１のタイプのＳＣＤカートリッジ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−４０血液濾過カートリッジをベースにする）は、毛細管外空間に面する膜表面積が１．０ｍ２であり、そのＥＣＳ充填容積が１３０ｍＬであった。第２のタイプのＳＣＤカートリッジ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−８０Ａ血液濾過カートリッジをベースにする）は、毛細管外空間に面する膜表面積が２．５ｍ２であり、そのＥＣＳ充填容積が２５０ｍＬであった。Ｆ−４０ ＳＣＤカートリッジおよびＦ−８０Ａ ＳＣＤカートリッジにはそれぞれ、内径２００μｍおよび壁厚４０μｍのポリスルホン中空繊維が収容された。ＳＣＤでの圧力損失は７０〜７５ｍｍＨｇであった。これらの実験にはＧａｍｂｒｏ ＡＫ−１０またはＦｒｅｓｅｎｉｕｓ ２００８Ｈ透析ポンプシステムを使用した。体外血流量を１００〜１５０ｍＬ／分に調節した。
バランス電解液置換液（デキストロース５％中、Ｎａ１５０ｍＥｑ／Ｌ、Ｃｌ１１５ｍＥｑ／Ｌ、ＨＣＯ３３８ｍＥｑ／Ｌ、Ｃａ２．５ｍＥｑ／Ｌ、およびＭｇ１．６ｍＥｑ／Ｌ）を、回路から出る正味限外濾過濾液に対して１：１の体積置換ベースで血液ラインに注入した。さらに、１５０ｍＬ／ｈの通常生理食塩水での連続量蘇生を採用し、被処置動物の平均動脈圧および心拍出量を維持した。
対照として、血液濾過器だけを含み、ＳＣＤ装置を含まない回路で１動物群（ｎ＝３）に体外血液灌流を施した。これらの動物は局所シトレート注入も受け、従来シトレート（Ｃｏｎ−シトレート）群と称された。第２の動物群もＳＣＤ群と同様にシトレートで処置したが、細菌注入は行わなかった。これらの動物は非敗血症性対照（ＮＳ−対照）群と称された。
Ｃ−抗凝固プロセス
抗凝固プロセスは、この一連の実験において重要な変数であった。ＳＣＤ−ヘパリン群（ＳＣＤ−Ｈ、ｎ＝１２）と称される１動物群は全身ヘパリン化を受け、目標活性化凝固時間（ＡＣＴ）２００〜３００秒で体外回路の開通性を維持し、毛細管外空間に面する膜表面積が１．０ｍ２のＦｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−４０カートリッジをベースにするＳＣＤカートリッジで処置された。ＳＣＤ−シトレート、Ｆ−４０群（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０；ｎ＝１３）と称される第２の動物群は、毛細管外空間に面する膜表面積が１．０ｍ２のカートリッジである、Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−４０をベースにするＳＣＤカートリッジで処置され、局所シトレート抗凝固を受けた（Ｐｉｎｎｉｃｋ，Ｒ．Ｖ．ｅｔ ａｌ．，（１９８３）Ｎ．ＥＮＧＬ．Ｊ．ＭＥＤ．，３０８（５）：２５８−２６１；Ｌｏｈｒ，Ｊ．Ｗ．ｅｔ ａｌ．，（１９８９）ＡＭ．Ｊ．ＫＩＤＮＥＹ ＤＩＳ．，１３（２）：１０４−１０７；Ｔｏｂｅ，Ｓ．Ｗ．ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｊ．ＣＲＩＴ．ＣＡＲＥ，１８（２）：１２１−１２９）。さらに、第３の動物群も局所シトレート抗凝固を受け、毛細管外空間に面する膜表面積が２．５ｍ２のＦｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｆ−８０ＡをベースにするＳＣＤカートリッジ（ＳＣＤ−Ｃ、２．５；ｎ＝３）で処置された。局所シトレート凝固は、血液濾過器の前にシトレートデキストロース−Ａ（ＡＣＤ−Ａ，Ｂａｘｔｅｒ）を全血１０００ｍＬ当たりシトレート２．５〜５．０ｍＭの割合で注入することにより達成した。これにより本質的に回路中のｉＣａ濃度が０．２〜０．５ｍｍｏｌ／Ｌに低下した。全身ｉＣａ値１．１〜１．３ｍｍｏｌ／Ｌを維持するように、塩化カルシウムを回路の静脈還流に注入した。ｉＳＴＡＴ読み取り装置（Ａｂｂｏｔｔ Ｌａｂｓ）を使用してｉＣａ濃度を監視した。
Ｄ−全血球計算値、血清化学、および全身炎症パラメータ
全血球計算値および血清化学は、それぞれ、Ｈｅｍａｖｅｔ自動分析装置（Ｄｒｅｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）およびＶＥＴ Ｔｅｓｔ分析装置（ＩＤＥＸＸ）で測定した。血清ミエロペルオキシダーゼ（ＭＰＯ）活性は、ＭＰＯの強力かつ特異的阻害剤である４−アミノ安息香酸ヒドラジドを含む、ｏ−ジアニシジンアッセイの変法を使用して測定した（Ｆｉｅｔｚ Ｓ，ｅｔ ａｌ．，（２００８）ＲＥＳ．ＶＥＴ．ＳＣＩ．，８４（３）：３４７−３５３）。ＩＬ−１β、ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＩＬ−１０、ＴＮＦ−αおよびＩＦＮ−γを含むサイトカイン濃度は、Ｒ＆Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ製の市販の酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）キットで測定した。
Ｅ−白血球活性化の評価
ＦＩＴＣ−結合抗ブタＣＤ１１ｂ抗体（ＳｅｒｏＴｅｃ）を予冷した末梢血に添加した。赤血球を溶解し、ＦＡＣＳ溶解溶液（Ｂｅｃｔｏｎ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）を添加することにより残存する白血球を固定した。遠心分離により細胞を回収し、再懸濁して、フローサイトメトリー分析を行った。ＣＤ１１ｂ発現をＡｃｃｕｒｉフローサイトメータで平均蛍光強度（ＭＦＩ）として定量的に評価した。
末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ）を静脈血から単離した。単核細胞の単離には、標準的なＦｉｃｏｌｌ−Ｈｙｐａｑｕｅ勾配法を使用した（Ｈｕｍｅｓ ｅｔ ａｌ．（２００３）ｃｒｉｔ．ＣＡＲＥ ＭＥＤ．３１：２４２１−２４２８）。次いで、これらの細胞を、１μｇ／ｍＬのリポ多糖類（ＬＰＳ）の非存在下または存在下、抗生物質を補ったＲＰＭＩ−１６４０培地が入った培養プレート内で２４時間インキュベートした。上清を回収し、サイトカイン濃度を測定した。次いで、上清中の刺激サイトカイン濃度対非刺激サイトカイン濃度の比を算出した。
Ｆ−肺組織学および免疫組織化学
ＳＣＤ−シトレートまたはＳＣＤ−ヘパリン条件で処置した敗血症性ブタから、死後、肺試料を摘出した。５つの肺葉のそれぞれから得た２つの無作為切片を処理し、凍結薄切した。凍結した肺試料を５μｍの厚さに切断し、４％パラホルムアルデヒドで氷上にて（ｏｎ ｉｃｅ）１０分間固定した。光学顕微鏡検査またはＣＤ１１ｂ評価を行うために、組織をヘマトキシリン・エオシン染色し；切片をＰＢＳ中のヤギ血清で１時間インキュベートすることにより非特異的吸着を最小限に抑えた。
ＣＤ１１ｂ発現の評価を行うために、肺切片を推奨された希釈度の一次抗体である抗ＣＤ１１ｂ抗体と共に室温で１時間インキュベートした。この後、抗マウスＩｇＧ Ａｌｅｘａｆｌｕｏｒ５９４コンジュゲート（１：２００希釈）と共に室温で３０分間インキュベートし、核をＤＡＰＩで対比染色した。ＩｍａｇｅＪソフトウェア（Ａｂｒａｍｏｆｆ，Ｍ．Ｄ．（２００４）Ｂｉｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１１（７）：３６−４２）を使用して、固定キャプチャ設定（ｆｉｘｅｄ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｅｔｔｉｎｇｓ）で撮影した無作為の１０倍の倍率の画像中のＣＤ１１ｂ陽性面積のパーセンテージを定量化した。同じ画像中のＤＡＰＩ陽性面積のパーセンテージを求めることにより、細胞数の正規化を達成した。結果をＣＤ１１ｂ陽性面積率対ＤＡＰＩ陽性面積率の比として表した。
Ｇ−ＳＣＤカートリッジからの細胞溶出
回路を切断する前に、置換液で灌流することにより血液をブタに戻した。その後、灌流液から目に見える血液がなくなるまで、ＳＣＤ毛細管外空間（ＥＣＳ）を置換液で連続的に洗い流した。置換液を排出した後、カートリッジを固定して組織学的処理を行った（Ｈｕｍｅｓ，Ｈ．Ｄ．ｅｔ ａｌ．，（２０１０）ＢＬＯＯＤ ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ，２９：１８３−１９０）またはカルシウムキレート剤を含有する安定化緩衝液と交換した。接着細胞をＳＣＤ溶出液から機械的に除去し、分析した。装置に接着した細胞が全て確実に溶出するように、溶出後、幾つかのカートリッジをＤＮＡ単離緩衝液（ＳＤＳおよびプロテイナーゼＫ）で消化した。このようにして抽出されたＤＮＡは、平均で、カートリッジから溶出したＤＮＡの５パーセント未満であった。
Ｈ−統計解析
複数の時点における群間比較には、反復測定ＡＮＯＶＡを使用した。さもなければ、群間比較には、適宜、対応または独立ステューデントＴ検定を使用した。統計学的有意性はｐ＜０．０５と定義した。
（ＩＩ）結果および考察
Ａ−心血管パラメータの観測
ブタ敗血症性ショックモデルを使用して、全身ヘパリンまたは局所シトレート抗凝固と併用した、膜表面積の異なるＳＣＤカートリッジの有効性を評価した。具体的には、１動物群（ＳＣＤ−Ｈ）は、全身ヘパリン抗凝固およびＦ−４０をベースにするＳＣＤカートリッジまたはＦ−８０ＡをベースにするＳＣＤカートリッジで処置した。第２の動物群は、局所シトレート抗凝固およびＦ−４０をベースにするＳＣＤカートリッジで処置した（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０）。第３の動物群は、局所シトレート抗凝固およびＦ−８０ＡをベースにするＳＣＤカートリッジで処置した（ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ）。第４の動物群にはシトレートを投与したがＳＣＤ装置は用いなかった（ｃｏｎ−シトレート）。
表５および図５Ａに示すように、細菌を腹腔内投与することにより、４つの動物群全てで、平均動脈圧（ＭＡＰ）の急速で著しい低下が誘導された。この低下は徐々に進行し、最終的に致命的になった。
（表５）心血管パラメータ
Figure 2021035635
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心拍出量（ＣＯ）も評価した。図５Ｂに示すように、ＳＣＤ−Ｃ群の方が、ＣＯが有意に高かった（ｐ＜０．０２）。肺毛細管楔入圧は３群全てで類似していたため、ＣＯがこのように高かったのは、左室充満圧の差によるものではなかった。むしろ、ＳＣＤ−Ｃ群でＣＯが高かったのは、全身血管抵抗（ＳＶＲ；ｐ＜０．０３；図５Ｃ）および肺血管抵抗（ＰＶＲ；ｐ＜０．００１；図５Ｄ）のレベルが比較的低かったことと関連した。特に、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群は、一貫して心拍出量（ｃａｒｄｉａｃ ｏｕｔ）が最も改善されており、また他の群と比較してＳＶＲ、ＰＶＲ、および腎血管抵抗が低かった（図５Ｅ）。
細菌敗血症によって誘発される全身性毛細血管外漏出の定量的尺度として、ヘマトクリット（ＨＣＴ）の変化を評価した。図５Ｆに示すように、ＳＣＤ−Ｈ群の方がＨＣＴ増加率が高く、血管内コンパートメントからの容積損失率が大きいことを反映している。比較して、ＳＣＤ−Ｃ群では６時間後にＨＣＴレベルがプラトーに達した。特に、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群は、細菌活性化全身性毛細血管外漏出を最もよく防止した。
腎パラメータも評価した。図６に示すように、ＳＣＤ−Ｃ群は、ＢＵＮ濃度（ｐ＜０．０２）および血清クレアチニン濃度（ｐ＝０．００７）が比較的低いことに反映されるように、ＳＣＤ−Ｈ群と比較してずっと優れた腎機能を示した。ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群ではＳＣＤ−Ｈ群と比較して腎血流量（ＲＢＦ）もずっとよく維持された（ｐ＜０．０５）。さらに、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群もずっと高い尿量を示した（ｐ＜０．０５）。
ＳＣＤ−Ｃ群で観測される心血管パラメータと腎パラメータの改善は、生存時間の延長に繋がった。図７に示すように、ＳＣＤ−Ｈ動物の生存時間が６．４±０．３時間であったのに対して、シトレートで処置された動物は８．８±０．４時間生存した（ｐ＝０．０００２）。特に、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群は、図８に示すように、生存時間が最も長かった（１１．５、１０、および９．５時間）。
ＳＣＤ装置とシトレートの組み合わせで処置した動物だけが心血管パラメータおよび臓器機能の改善を示した。単一の血液濾過器カートリッジとシトレート抗凝固を用いたが、ＳＣＤ装置は用いずに処置したＣｏｎ−シトレート動物群は、ＳＣＤ−Ｈ群と類似の心血管パラメータを示し、平均生存時間６．５±０．５時間であった。従って、生存に関する利点を得るには、ＳＣＤカートリッジとシトレート抗凝固プロトコルの両方が必要であった。さらに、分離のための表面積は、敗血症に関する合併症の軽減に対しておよび感染後生存時間の延長に重大な影響を及ぼし得ることが分かった。
Ｂ−白血球の分離および活性化の観測
活性化白血球のＳＣＤ膜に沿った分離を評価するために、ブタ敗血症試験の終わりにＳＣＤカートリッジを処理して、組織学的評価を行った。図９に示す光学顕微鏡検査の結果から、白血球がＳＣＤ膜の外面に沿って付着し、凝集することが明らかになった。接着白血球の量とタイプを調べるために、処置時間の終わりに装置を処理し、細胞を膜から溶出した。ＳＣＤ−ＨカートリッジおよびＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０カートリッジから溶出した白血球（ＷＢＣ）の数はそれぞれ６．４４±３．４×１０８および１．７２±１．２０×１０８細胞（図１０Ａ）（ｐ＜０．０５）であり、シトレート抗凝固により接着白血球数が減少することが分かった。さらに、溶出した細胞の分画は、ＳＣＤ−Ｈ群では好中球７９±５％および単球２１±４％であったのに対し、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０群では好中球５５±４および単球３０±５％であった（図１０Ｂ）。驚くべきことに、平均１．８８±１．２１×１０７細胞がＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群のカートリッジから溶出した（図１０Ａ）が、それはＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０群からの平均溶出細胞数より約１０倍少なかった。従って、Ｆ−８０Ａの膜表面積の方がかなり大きいため白血球の保持が高かった可能性があるが、白血球の不活性化におけるＳＣＤカートリッジの効率のため、処置の終わりまでに白血球の保持が劇的に低下したと見受けられる。平均８×１０６個の細胞が非敗血症性対照動物のカートリッジから溶出したが（ｎ＝２）、ＳＣＤ−Ｈ群およびＳＣＤ−Ｃ群のカートリッジで分離された細胞の大部分は活性化白血球であることが示唆された。ＳＣＤ−Ｃ群では、管腔血液灌流でカートリッジの管腔から溶出した細胞は２×１０４個未満であった。
ＳＣＤカートリッジとシトレート抗凝固の併用が全身循環中の好中球の活性に影響を及ぼし得るかどうかを明らかにするために、好中球活性化のバイオマーカーを評価した。活性化好中球は、微生物の侵入または組織傷害に応答して様々な酵素を放出する。好中球顆粒から放出される主な酵素はミエロペルオキシダーゼ（ＭＰＯ）（Ｋｌｅｂａｎｏｆｆ，Ｓ．Ｊ．，ｅｔ ａｌ．，（２００５）ＬＥＵＫＯＣ．ＢＩＯＬ．７７（５）：５９８−６２５）であるため、血中ＭＰＯ濃度は、好中球の活性化レベルを反映する。図１１Ａに示すように、ＳＣＤ−Ｃ群の血漿ＭＰＯ濃度はＳＣＤ−Ｈ群と比較して有意に低く、活性化好中球の濃度が低いことを反映した。さらに、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群は、最も低いＭＰＯ濃度を示した。循環好中球でのＣＤ１１ｂ発現量を測定することにより全身循環好中球の活性化も評価した。ＣＤ１１ｂは、炎症部位における活性化した内皮への白血球の接着に関与する膜タンパク質である（Ｆａｎ，Ｓ．Ｔ．，ｅｔ ａｌ．，（１９９３）Ｊ．ＩＭＭＵＮＯＬ．，１５０（７）：２９７２−２９８０）。図１１Ｂに示すように、循環好中球でのＣＤ１１ｂ発現量は、ＳＣＤ−Ｃ群では、ＳＣＤ−Ｈ群と比較して劇的に少なく（ｐ＝０．０３）、好中球の活性化レベルが低いことが分かった。
ＳＣＤカートリッジと局所シトレート凝固の免疫調節効果をさらに評価するために、全身サイトカイン濃度を評価した。ＩＬ−１β、ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＩＬ−１０、ＴＮＦ−αおよびＩＦＮ−γを含む様々なサイトカインの血清中濃度は、ＳＣＤ−Ｈ群とＳＣＤ−Ｃ群では有意差はなかったが、炎症誘発性サイトカインＩＬ−１βおよびＩＬ−８は、ＳＣＤ−Ｈ群の方が僅かに高いように見受けられた。ＳＣＤ装置は単球も分離するため、ＰＢＭＣを単離し、サイトカインの放出を評価した。敗血症誘発前は、ＬＰＳに応答したＰＢＭＣによるＴＮＦ−αおよびＩＬ−８の放出は、ＳＣＤ−Ｈ群ではそれぞれ２．１±１．８および６．５±２．８ｐｇ／１０６細胞であり；ＳＣＤ−Ｃ群では、放出はそれぞれ５．１±０．９および１８．７±８．１ｐｇ／１０６細胞であった。敗血症の６時間後に、ＬＰＳに反応したＰＢＭＣによるＴＮＦ−αおよびＩＬ−８の放出は、ＳＣＤ−Ｃ群ではＳＣＤ−Ｈ群と比較して有意に低かった（ｐ＜０．０５）（図１２Ａおよび図１２Ｂ）。これらの結果から、ＳＣＤ−Ｃ群では敗血症性状態での全炎症誘発性サイトカインプロファイルが抑制されることが分かった。ここでも、膜表面積２．５ｍ２のＳＣＤ装置が最大の免疫調節性効果を有するように見受けられた。
以前の研究で、肺は、内毒素血症または敗血症後の活性化白血球の捕捉および浸潤の標的となる第１の臓器であることが報告された（Ｗｅｌｂｏｕｒｎ，Ｃ．Ｒ．ｅｔ ａｌ．，（１９９２），ＢＲ．Ｊ．ＳＵＲＧ．，７９（１０）：９９８−１００３；Ａｎｄｏｎｅｇｕｉ，Ｇ．，ｅｔ ａｌ．，（２００９），Ｊ．ＣＬＩＮ．ＩＮＶＥＳＴ．，１１９（７）：１９２１−１９３０）。従って、肺組織における活性化白血球の捕捉に対するＳＣＤ装置とシトレート抗凝固の効果を評価した。図１３に示すように、ＳＣＤ−Ｃ群ではＳＣＤ−Ｈ群と比較して、肺におけるＣＤ１１ｂ標識細胞の有意な減少が認められた。さらに、組織形態学的分析から、ＳＣＤ−Ｃ群およびＳＣＤ−Ｈ群におけるＣＤ１１ｂ陽性面積率対ＤＡＰＩ陽性面積率の比は、それぞれ、０．１１４±０．２１対０．３３４±０．０５２（ｐ＝０．００７）である（図１４）ことが分かった。これらの結果から総合的に、ＳＣＤ装置およびシトレートで処置された動物では、肺における活性化白血球の捕捉が減少することが分かった。
白血球（ＷＢＣ）動態はまた、ＳＣＤ装置が感染に対する白血球の反応に影響を及ぼし得る方法に対する洞察も提供し得る。ＳＣＤ−Ｈ群およびＳＣＤ−Ｃ群における白血球の循環プールの動態を明らかにするために、ＷＢＣ絶対数および好中球数を測定した（図１５）。ＳＣＤ−Ｈ群とＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０群は両方とも、敗血症誘発の３時間後に、それぞれ１１２５±２４０および１０９４±１６６好中球／ｍｍ３の最下点に達した。これらの群は、血液塗抹標本の手動検査で測定した場合、敗血症誘発の３時間後に開始する骨髄からの未熟好中球の増加のため、絶対好中球減少症（好中球数５００未満と定義される）には至らなかった。特に、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群は一貫して低い好中球数を示し、６時間の時点で４５７±７７の最下点に達した。これは、骨髄からの未熟好中球の放出が著しく減少したためであり、表面積が比較的大きいＳＣＤ装置は骨髄からの未熟好中球放出の動態を変化させる機能をし得ることが示唆された。Ｃｏｎ−シトレートＦ−４０群は、ＳＣＤ−Ｈ Ｆ−４０群と類似の白血球数の減少および回復を有したが、ＮＳ−対照動物は、好中球増加症を有する傾向があり、８時間の評価時間にわたり好中球数が約４，０００から１４，０００に上昇した。
敗血症状態では活性化好中球の寿命が長くなり、アポトーシスが遅延した。ＳＣＤ−Ｃ群から単離された循環白血球および接着白血球のアポトーシス能を評価した。図１６に示すように、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群の方が、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−４０群と比較して、アポトーシス循環好中球数が多く、膜表面積が比較的大きいこのＳＣＤ装置は循環好中球の活性化状態を低下させることが示唆された。他方、ＳＣＤ−Ｃ、Ｆ−８０Ａ群の方が、アポトーシスＳＣＤカートリッジ接着好中球が少なく、このＳＣＤ装置が活性化好中球を選択的に分離し、従って循環プールからそれらを除去することが示唆された。
総合的に、上記の結果から、ブタ敗血症性ショックモデルでの心血管不安定性の改善、腎機能障害の減少、および生存時間の改善におけるＳＣＤ装置とシトレートの併用の有効性が実証された。より重要なことには、これらの結果から、分離面積が比較的大きいＳＣＤカートリッジの方が敗血症に伴う合併症の軽減に、より有効であることが分かった。
実施例２．インビトロにおける白血球の分離および不活性化の試験
この実施例は、白血球の分離および活性化に対するＳＣＤ装置の効果を評価するためのインビトロ実験について説明する。
（Ｉ）方法および材料
Ａ−インビトロにおける白血球とＳＣＤカートリッジの膜との相互作用の評価
白血球とＳＣＤ膜との相互作用を顕微鏡分析できるように、特注の顕微鏡フローチャンバシステムを設置した。フローチャンバは、灌流用の入口と出口とを有するポリカーボネートハウジングからなった。ポリスルホン膜をポリカーボネートブロックにガスケットで固定し、それにより剪断流を方向付けた。ガスケットの厚さ（１００μｍ）ならびに流路の長さ（２ｃｍ）および幅（１．５ｍｍ）によりフローチャンバの容積が決定された。顕微鏡画像法は、ポリカーボネートブロックの底部にカバーガラスを固定してなる光学窓を通して達成された。この試験には、単離された血液または精製された白血球を使用した。
単離される血液は、過剰な取扱いにより活性化され易い。従って、フローチャンバ試験の前は、新鮮ヘパリン化ブタ血液５ｍＬの操作を最小限にした。簡潔に言えば、５０μｇ／ｍＬのＨｏｅｃｈｓｔ ３３３４２染色試薬を使用して白血球を蛍光標識した。さらに、１μｇ／ｍｌのリポ多糖類（ＬＰＳ）を血液試料に直接添加することにより白血球を活性化させた。同様に、ｉ−ｓｔａｔ ＥＧ−７＋カートリッジで顕微鏡流動分析を行う前に、抗凝固薬シトレートデキストロース溶液ＵＳＰ（ＡＣＤ）処方Ａ（Ａｎｔｉｃｏａｇｕｌａｎｔ Ｃｉｔｒａｔｅ Ｄｅｘｔｒｏｓｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ＵＳＰ（ＡＣＤ）Ｆｏｒｍｕｌａ Ａ）（Ｂａｘｔｅｒ）１２５μＬを単離された血液５ｍＬに添加し、イオン化カルシウム濃度を測定した。血液は２０μＬ／分の流量でフローチャンバを通過し、算出した剪断力は１〜１０ダイン／ｃｍ２であった。単離された血液試料それぞれについて、結果をトリプリケートで得た。
細胞捕捉事象の顕微鏡分析は、環境温度およびＣＯ２含有量を制御するために顕微鏡ステージトップインキュベータを備えたＺｅｉｓｓ Ａｘｉｏｖｅｒｔ ２００ＭまたはＡｘｉｏ−Ｏｂｓｅｒｖｅｒ落射蛍光顕微鏡を使用して達成した。Ｚｅｉｓｓ ＭＲｍ３またはＩｃｃ１カメラを用い、白血球／膜相互作用の分析には１フレーム／秒の周波数で５分間、長期白血球付着の分析には１フレーム／分で１時間のシーケンスで蛍光画像を取得した。白血球ロリーリング、白血球の付着および脱離のコマ送り評価を行い、これらの現象の総数および持続時間を測定した。付着事象は、１シーケンス内の複数のフレームについて白血球が同じ位置に表れた場合と定義された。脱離は、前述の付着した白血球に関連する解放事象と定義された。ローリング事象は、１シーケンス内の複数のシーケンスフレーム中にある、全く同じ位置にはないが以前の位置の近傍にある同一の白血球を特定することにより定義された。
Ｂ−インビトロにおける白血球活性化の評価
ヘパリン化ヒト全血を、リポ多糖類（ＬＰＳ）（１０μｇ／ｍＬ）またはホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン（ｆＭＬＦ、５０ｎＭ）と共にまたはなしでチューブに添加した。シトレート抗凝固は、シトレートデキストロース溶液（ＡＣＤ）をチューブに添加することにより達成された（Ｄａｍｓｇａａｒｄ，Ｃ．Ｔ．，（２００９）Ｊ．ＩＭＭＵＮＯＬ．ＭＥＴＨＯＤＳ，３４０（２）：９５−１０１；Ｗｕｔｚｌｅｒ，Ｓ．，（２００９）Ｊ．ＴＲＡＵＭＡ，６６（５）：１２７３−１２８０）。Ｒ＆Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ製の市販のＥＬＩＳＡキットを使用してＩＬ−６、ＩＬ−８、またはＩＬ−１０の放出を測定した。エラスターゼの放出はＢｅｎｄｅｒ ＭｅｄＳｙｓｔｅｍｓ製の市販のＥＬＩＳＡキットを使用して測定した。ラクトフェリンの放出は、ＥＭＤ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製の市販のＥＬＩＳＡキットを使用して測定した。ｉＣａ濃度は、Ｉ−ＳＴＡＴ読み取り装置を使用して測定され、シトレート処置または非処置試料中では、それぞれ≦０．２５ｍＭおよび１．２５ｍＭであることが確認された。試料を様々な時間、３７℃および５％ＣＯ２でインキュベートした。ＣＤ１１ｂ活性化は、ＦＩＴＣ−結合マウス抗ヒト抗体（ＡｂＤ Ｓｅｒｏｔｅｃｈ）を使用して測定し、Ａｃｃｕｒｉ Ｃ６フローサイトメータで評価した。
（ＩＩ）結果および考察
Ａ−白血球パラメータの観測
白血球とＳＣＤポリスルホン膜との相互作用を評価するために、ビデオ顕微鏡を備えた特注のフローチャンバを設置した。シトレートの添加により、血中ｉＣａ濃度は１．３２±０．０５ｍｍｏｌ／Ｌから０．３２±０．０５ｍｍｏｌ／Ｌに低下した。白血球付着事象の分析から、シトレートの非存在下にてＬＰＳで白血球を活性化すると、剪断流時のポリスルホン膜への白血球の付着が有意に増加する（ｐ＜０．０５、図１７）ことが確認された。シトレート処置、低イオン化カルシウムフローチャンバでは、白血球付着の統計学的に有意な減少が認められ（ｐ＜０．０５）、ポリスルホン膜への白血球の接着はイオン化カルシウムに依存し得ることが示唆された。これらの結果は、シトレート処置膜カートリッジの方が試験の終わりの接着白血球が少なかった前述のブタ敗血症モデルでのエクスビボデータと一致した。さらに、１時間のシーケンスの予備分析から、ＬＰＳおよびシトレート処置血液では、ＬＰＳだけで処置された血液と比較して、持続的白血球接着事象がずっと少ないことが分かった。しかし、ＬＰＳおよびシトレート処置血液では、ローリング事象の増加が認められた。これは、シトレートの存在下で白血球がポリスルホン膜と相互作用するとき、キャッチ・アンド・リリース現象が起こることを示唆した。
シトレートにより促進される血中ｉＣａ減少が白血球活性に及ぼす効果を評価するために、実験を行った。具体的には、インビトロ全血アッセイシステムを使用して（Ｄａｍｓｇａａｒｄ，Ｃ．Ｔ．，（２００９）Ｊ．ＩＭＭＵＮＯＬ．ＭＥＴＨＯＤＳ，３４０（２）：９５−１０１；Ｗｕｔｚｌｅｒ，Ｓ．，（２００９）Ｊ．ＴＲＡＵＭＡ，６６（５）：１２７３−１２８０）、白血球サイトカイン産生（ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＩＬ−１０）および好中球エキソサイトーシス小胞からの予備形成された炎症性タンパク質（ラクトフェリン、エラスターゼ）の放出に対する血中ｉＣａ濃度低下の効果を評価した。結果を表６に要約する。
（表６）白血球活性化パラメータに対するシトレートの効果
Figure 2021035635
ヘパリン群とシトレート群間における対応ｔ検定で判定した場合、＊ｐ＜０．０５；†ｐ＜０．０２；＊＊ｐ＜０．００５；§ｐ＜０．００２
表４に示すように、シトレートでｉＣａを低下させるとサイトカイン（ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＩＬ−１０）および好中球開口分泌タンパク質の放出が抑制され、低ｉＣａ環境により白血球の不活性化が促進されることが示唆された。
実施例３．心肺バイパス手術中のＳＣＤ装置の使用
心肺バイパス（ＣＰＢ）手術に伴って全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）が起こり、その結果、多臓器機能障害（ＭＯＤ）が生じることがある。活性化好中球は、この過程の主要な刺激因子となることが示されてきた。この実施例は、ＣＰＢ手術中に使用されるＳＣＤカートリッジの効果を評価するインビトロおよびインビボ実験について説明する。その結果から、ＳＣＤカートリッジの使用により、ＣＰＢ手術中の全身白血球反応が阻害され、その結果、ＣＰＢ媒介ＭＯＤを改善できることが分かる。
（Ｉ）背景
白血球、とりわけ好中球は、全身性炎症反応症候群（ＳＩＲＳ）、敗血症、虚血／再灌流障害、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）および急性腎障害（ＡＫＩ）を含む多くの臨床炎症性障害の発症および進行の主因となる。心臓外科の進歩は、心肺バイパス（ＣＰＢ）の技術に依存してきた。ＣＰＢに伴って全身性炎症反応が起こり、その結果、手術後に多臓器機能障害（ＭＯＤ）が生じることが分かった。血液成分の人工膜活性化（膜型人工肺）、外科的外傷、臓器への虚血−再灌流障害、体温の変化、心臓切開吸引による血液活性化、およびエンドトキシンの放出を含むＣＰＢ中の複数の傷害により、この炎症反応が開始し、拡大することが分かった。これらの傷害は、白血球の活性化、サイトカインの放出、補体活性化、およびフリーラジカルの生成を含む複雑な炎症反応を促進する。この複雑な炎症過程は、急性肺障害、急性腎障害、出血性障害、肝機能の変調、神経機能障害、および最終的にＭＯＤの発症の一因となることが多い。
ＣＰＢ後のＭＯＤの原因となる機構は多数あり、相互に関連し、複雑であるが、ＣＰＢ誘発体外循環後症候群でのＡＲＤＳの発症における循環血液白血球、とりわけ好中球の活性化における重要な役割を示唆する証拠が相次いでいる。分離され、活性化された好中球は肺組織に移動し、その結果、組織傷害および臓器機能障害が起こる。活性化白血球および微小血管機能障害の重要性も、急性腎障害に重要であることが分かった。
この点に関して、ＣＰＢ中の体外血液回路における白血球除去フィルタの使用が開発され、前臨床動物モデルおよび臨床試験で評価された。フィルタはインビトロで白血球を除去するが、インビボでは白血球濃度を一貫して減少させるようには見受けられない。論文の大部分は循環白血球の有意な減少を報告しておらず、展望研究でも同様の結果が導き出された。「フィルタ消耗」、即ち、ＣＰＢ中の白血球減少効率の漸進的な低下が認められることが実験評価中に繰り返し観察された。
本発明は、選択的サイトフェレーシス装置（ＳＣＤ）と称される生体模倣膜および局所シトレート抗凝固を使用して、急性炎症に罹っている動物および患者の活性化白血球の減少を促進する。初期前臨床結果および臨床結果から、装置は、ＳＩＲＳのＭＯＤ効果を改善し、集中治療室（ＩＣＵ）の患者の多臓器不全の死亡率に影響を及ぼすことが示唆される。本明細書に記載の結果から、ＳＣＤによりインビトロとインビボの両方で好中球の循環濃度が減少し、好中球活性化のマーカーが減少することが分かる。
（ＩＩ）方法および材料
Ａ−選択的サイトフェレーシス装置（ＳＣＤ）
試験したＳＣＤは、内径２００μｍ、壁厚４０μｍ、および分子量カットオフ４０〜５０ｋＤａの多孔質ポリスルホン中空繊維を収容するポリカーボネートハウジングであった。血流は毛細管外空間（ＥＣＳ）に向けられた。使用したＳＣＤは、それぞれ、外側膜表面積（ＳＡ）２．２ｍ２および２．６ｍ２、ならびに表面積／内容積（ＳＡ／ＩＶ）比４８６ｃｍ−１および５０８ｃｍ−１であった。ＳＣＤはＣｙｔｏＰｈｅｒｘ，Ｉｎｃ．（Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ，ＭＩ）によって供給された。
Ｂ−インビトロ血液回路試験
２つの白血球減少膜システム、即ち、Ｐａｌｌ Ｌｅｕｋｏｇａｒｄ ＬＧＢ（Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ，ＭＩ）とＳＣＤ装置を一連の１０の対試験（１０ ｐａｉｒｅｄ ｓｔｕｄｉｅｓ）で比較するために、インビトロ血液回路試験を開始した。新鮮なヘパリン化ウシ血液（５−６Ｌ）を、９０，０００ＩＵヘパリンナトリウム（Ｃｌｉｐｐｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ＬＬＣ，Ｓａｉｎｔ Ｊｏｓｅｐｈ，ＭＯ）と共に７Ｌシリコーンドレーンバッグ（Ｂ Ｂｒａｕｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｃ．Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ，ＰＡ）に回収し、２つの同一のドレーンバッグに均一に分割して、それらを２つの別々の血液回路用のリザーバとして使用し、それぞれ各装置の試験に供した。インビトロ血液回路は、ＦＤＡ認可Ｔｙｇｏｎライン（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ，Ｖｅｒｎｏｎ Ｈｉｌｌｓ，ＩＬ）を使用した。灌流中に装置の前後で、Ｔ型熱電対で温度を、４チャネル９０ＸＬ（Ｍｅｓａ Ｌａｂｓ，Ｌａｋｅｗｏｏｄ，ＣＯ）で圧力測定値を監視するように回路を設置した。加熱挙動を同一にするために、血液リザーバを両方とも同じ水浴（３４．５℃）中で加熱し、手持ち型ＩＲ−高温計を使用して、各被験装置内の内部温度（約３１℃）を測定した。両方の回路で蠕動血液ポンプ（Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ ２００８Ｈ，Ｗａｌｎｕｔ Ｃｒｅｅｋ，ＣＡ）により３００ｍＬ／分の一定の流量を維持した。
前述のように総白血球、好中球、および血小板を測定するために、ならびに他のアッセイのために１５分毎に血液試料を得た。血漿ミエロペルオキシダーゼ（ＭＰＯ）および遊離ヘモグロビン（Ｈｇｂ）の分析では、血液試料をすぐに冷却し、細胞を含まないように遠心分離した。血漿ヘモグロビン濃度は、３，３'，５，５'，テトラメチルベンジジン（ＴＭＢ）を用いた比色アッセイを使用して化学的に測定し、ＭＰＯはＥＬＩＳＡで測定した。実験の終わりに回路を切断し、流体から目に見える血液がなくなるまで、ＳＣＤの毛細管外空間（ＥＣＳ）に通常生理食塩水を連続的に流して洗浄した後、前述のようにＳＣＤを溶出して接着細胞を定量化した。類似のプロセスを行ってＬＧＢフィルタも溶出した。
Ｃ−インビボ心肺バイパスモデル
ウィスコンシン牛（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ ｃａｌｖｅｓ）（１００〜１１０ｋｇ）にアトロピン（０．０４ｍｇ／ｋｇ）、および筋肉内（ＩＭ）注射により投与されるケタミン（２５ｍｇ／ｋｇ）を前投与した後、チオペンタール５μｇ／ｋｇで麻酔した。気管内チューブ（Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｅｘｉｃｏ Ｃｉｔｙ，Ｍｅｘｉｃｏ）を挿管した後、従量式換気装置で換気を確立した。チオペンタール５ｍｇ／ｋｇ／時間およびフェンタニル２０μｇ／ｋｇ／時間を連続注入することにより麻酔を維持した。パンクロニウム０．２ｍｇ／ｋｇで筋肉弛緩を誘導した後、０．１ｍｇ／ｋｇを間欠的に再注射した。外頸静脈ならびに大腿動脈および静脈にポリエチレン監視ラインを配置した。胸骨正中切開術を行った。１６〜２０ｍｍのＴｒａｎｓｏｎｉｃ血管周囲血流プローブ（ｐｅｒｉｖａｓｃｕｌａｒ ｆｌｏｗ ｐｒｏｂｅ）を主肺動脈に配置し、Ｍｉｌｌａｒマイクロチップ圧力変換器（ｍｉｃｒｏｔｉｐ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）を肺動脈および左心房に配置した。心肺バイパスの開始前に、心拍出量を算出するためにベースライン肺動脈圧および流量ならびに左動脈圧を読み取った。全身ヘパリン化（３００Ｕ／ｋｇ）の後、１８Ｆ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＤＬＰ動脈カニューレを左頸動脈に配置し、２４Ｆ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＤＬＰ一段静脈カニューレを右心房に配置した。
ＣＰＢ回路は、乳酸加リンゲル液１，０００ｍＬおよびＮａＨＣＯ３２５ｍＥｑでプライミングを行った。回路は、Ｓａｒｎｓローラー式血液ポンプ、一体型熱交換器を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ａｆｆｉｎｉｔｙ中空繊維酸素供給装置、および心臓切開術リザーバからなった。粒子状破片を捕捉するために、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ Ａｆｆｉｎｉｔｙ ３８−μｍフィルタを動脈分枝（ａｒｔｅｒｉａｌ ｌｉｍｂ）に配置した。１２−Ｇａ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ標準大動脈基部カニューレを使用して左心室のベントを行い、ベントラインをＳａｒｎｓローラー式ポンプおよび心臓切開術リザーバに接続した。心肺バイパスを開始し、換気を中断し、全身灌流を２．４Ｌ／分／ｍ２体表面積に維持した。中等度の灌流低体温（３２℃直腸温度）を使用し、流量の調節および静脈内フェニレフリン注入（０〜２μｇ／ｋｇ／分）により平均大動脈圧を６０〜８０ｍｍＨｇに維持した。上行大動脈を遮断した。ＣＰＢを２５５分間維持した。
ＳＣＤを備えていないＣＰＢ回路、ＳＣＤを備えたＣＰＢ回路、およびＳＣＤを備えたＣＰＢ回路とＳＣＤ回路に沿ってのみ低イオン化カルシウム（ｉＣａ）血液環境を提供するシトレート／カルシウム局所灌流との併用の３つの動物群を評価した。ＡＫ１２血液ポンプシステム（Ｇａｍｂｒｏ）でＳＣＤ回路血流量を２００ｍＬ／分に制御した。シトレート／カルシウム注入は、前述のような、十分開発されたシトレート局所抗凝固の臨床プロトコルに基づいた。
インビトロ血液回路試験と同様に、全ての試料採取時間に関して、全身血液を使用してＣＢＣを評価した。ＳＣＤまたはＬＧＢをＴ＝２２５分で規定通り取り外し、取り外して１５分後に最終血液試料を採取し、治療後の動態を評価した。Ｕｎｏｐｅｔｔｅシステム（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を使用して手動総白血球数を測定し、エタノール固定およびライト染色（Ｒｉｃｈａｒｄ−Ａｌｌｅｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を行った後、手動分画（ｍａｎｕａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓ）を血液塗抹標本から測定した。各試験後、ＳＣＤまたはＬＧＢを使用した場合、前述のように接着細胞を溶出し、定量化した。
Ｄ−統計解析
ｐ＜０．０５の統計学的有意性で、全ての試験について分散分析（ＡＮＯＶＡ）を行った。
（ＩＩＩ）結果および考察
Ａ−インビトロ血液回路試験
血液の温度は、試験中ずっとＳＣＤ回路とＬＧＢ回路では類似しており、それぞれ平均３１．１±０．４℃および３１．１±０．３℃であった。ＳＣＤの前後での装置の圧力プロファイルは９２．０±４９．１および２９．２±１６．２ｍｍＨｇ、圧力損失は２．９±３９．８であり、ＬＧＢの前後では、９８．８±７１．５および４０．１±１７．１、圧力損失は３１．３±３．９ｍｍＨｇであった。圧力の変動は回路内の血液のヘマトクリットの差と関係があり、平均３１．１±３．９％であった。
ＬＧＢ回路の総白血球数は、最初の１５分間以内に５０％超減少し、実験の終わりまで定常状態を維持した。この減少は、大部分、循環好中球が８０％超減少した結果である。ＳＣＤ回路は実験中に総白血球および好中球の減少かなりの減少を示したが、比較的少なく、好中球数の減少は４０％〜６０％であった。各装置からの白血球数分画を評価した。単球および好酸球の濃度も低下したが、循環血液中でのパーセンテージが低かったため、正確な定量化は困難であった。血小板数のかなりの減少が認められ、ＳＣＤおよびＬＧＢは特に、１５分の時点で８０％超の相対的血小板減少を示した。しかし、どちらの場合も血小板数は、実験開始前に計数した血小板数の約５０％に等しいレベルまで回復した。
Ｂ−インビトロ血液回路装置溶出
ＬＧＢおよびＳＣＤから溶出した総細胞数を計数した。ＬＧＢからはＳＣＤと比較して２倍もの細胞が回収された。各装置から回収された閉鎖循環ループ中の好中球、単球、および好酸球のパーセンテージを算出した。各装置から回収した各白血球集団の総数を各実験の開始前に血液中に存在した各白血球集団の総数で除した。１０ＳＣＤおよび１０ＬＧＢについて好中球、単球、および好酸球の平均±ＳＥＭを示す。どちらの白血球フィルタでも、好中球がおおよそ２対１の割合で単球より多かったが、好酸球の数およびパーセンテージは様々で、ずっと少なかった。ＬＧＢからはＳＣＤと比較して、より多くの好中球および単球が除去された。
各実験の終了時に血液中に残存する総細胞数を装置から溶出した細胞数に加え、実験の開始時に血液試料中に存在した細胞数と比較した。これらの数の差は「総細胞数の変化」として報告され、４時間の循環実験中に破壊された細胞数を最もよく示すことができる。ＬＧＢを採用する回路では、ＳＣＤの場合と比較して細胞が有意に多くはなかった（Ｐ＜０．０５）。データは１０の対実験の平均±ＳＥＭとして表す。
Ｃ−インビトロ血液回路血液生体適合性
ＳＣＤ（Ｎ＝８）およびＬＧＢ（Ｎ＝１０）に関して、好中球放出ミエロペルオキシダーゼ（ＭＰＯ）活性のアッセイをμｇ／ｍｌの単位で平均±ＳＥＭとして行った。ＬＧＢではＳＣＤと比較して血漿ＭＰＯ活性が有意に高く、回路開始後の最初の試料採取時間にピークがあり（７．４５±３．０２μｇ／ｍＬ）、残りの実験中、高い状態が継続した（ｐ＜０．０５）。ＳＣＤ回路のＭＰＯ値は常時０．４μｇ／ｍＬ未満を維持した。ＬＧＢ（Ｎ＝１０）およびＳＣＤ（Ｎ＝８）に関して、溶血の尺度である血漿中の遊離ヘモグロビン（Ｈｇｂ）も、μｇ／ｍｌの単位で平均±ＳＥＭとして評価し、回路開始後の最初の試料採取時間にピークがあり（０．０６±０．０４ｍｇ／ｍＬ）、ずっと高濃度であった。ＳＣＤ回路の遊離ヘモグロビン値は、常時０．００５ｍｇ／ｍＬ未満を維持した。
Ｄ−インビボ仔ウシＣＰＢモデル
インビボウシＣＰＢ試験に関して全身白血球（ＷＢＣ）数を評価した。ＣＰＢ ＳＣＤなし対照群では、ＷＢＣは、９０分後にはベースラインレベルの数を上回って増加し、ピークに達するとベースラインＷＢＣの２倍近くになった。装置処置群では、ＷＢＣ数はＣＰＢの最初の１時間で減少した。ＳＣＤヘパリン処置群では、この最初の減少の後、ＷＢＣは６０分後、ＣＰＢ中ずっと徐々に増加し、１５分後に最終測定を行うためにＳＣＤを取り外した（ｔ＝２２５分で規定通り）後、急に上昇した。従来の動脈ラインフィルタではなくＬＧＢを回路に配置した場合も類似の結果が観測された（データは示していない）。ＳＣＤシトレート群では、ＷＢＣはＣＰＢ中ずっと低く、ＳＣＤを取り外した後でも低かった。
ＳＣＤを用いない心肺バイパス（ＣＰＢ）手術中の好中球集団の定量化は、全身濃度の約５倍の上昇を示した。ＣＰＢ中、全身ヘパリン凝固だけを行ったＳＣＤ処置では、最初の１２０分間、全身性好中球濃度が劇的に減少したが、その後、ＳＣＤを取り外す（ｔ＝２２５分で規定通り）まで一定して上昇し、ＳＣＤを取り外して１５分後にはさらに大きく増加した。ＣＰＢ中にＳＣＤと局所シトレートを併用すると、全身好中球濃度はＳＣＤ前の濃度より約７５％低くなり、これはＣＰＢ中ずっと持続し、ＳＣＤを取り外して１５分後、低い状態を維持した。
ＳＣＤ療法の終了時に、ＳＣＤを十分に洗浄し、結合した白血球を溶出し、計数した。それぞれ局所シトレートまたは全身ヘパリンを採用するＳＣＤから、平均して８×１０７および１．６３×１０９の白血球を溶出した。溶出した細胞は、局所シトレートの使用とは無関係に顆粒細胞系統であり、その構成は平均して好中球約８０％、単球２０％および好酸球の量は様々で、通常＜２％であり、インビトロ血液回路試験で報告された分画と類似していた。手動計数による未熟好中球の定量化で得られた予備的結果から、２４０分のＣＰＢの終わりの時点でＳＣＤ−シトレート群では数が少ない（１μＬ当たり２３０．０、ｎ＝２）傾向があるが、ＳＣＤ−ヘパリン群（１μＬ当たり１６３０、６３００、１３９０、ｎ＝３）、ＳＣＤなし群（１μＬ当たり１６０、２６６０、ｎ＝２）およびＬＧＢ（１μＬ当たり１７６０、３８８０、ｎ＝２）群では全て未熟好中球の量が多いことが分かる。
Ｅ−考察
ＣＰＢはＳＩＲＳを促進し、その結果、ＭＯＤが起こることが多い。この炎症性障害は多因子過程から生じるが、循環白血球活性化が中心的役割を果たすものと仮定される。前臨床試験と臨床試験の両方でＣＰＢ中の白血球減少を目的とした治療介入を評価した。結果は、循環白血球数の減少およびＭＯＤへの進行の軽減に関して一致しなかった。
３１℃〜３４．５℃および同等の血流量３００ｍｌ／分での循環ヘパリン化血液回路における白血球減少を評価するために、インビトロ試験回路を開発した。血液回路に組み込まれると、ＬＧＢとＳＣＤは両方とも循環白血球数および好中球数の有意な減少を促し、ＬＧＢ群の方がＳＣＤと比較してＷＢＣ数を減少させる効果が大きかった。ＬＧＢ群ではＳＣＤ群と比較してこのように白血球数が減少したが、それは、装置での分離の程度（溶出した細胞）が比較的高かったことと、白血球の破壊の程度（物質収支による）が比較的高かったことの両方による。血液中の細胞成分の破壊は、ＬＧＢではＳＣＤと比較して遊離ヘモグロビン濃度およびＭＰＯ濃度が高いことに反映された。最初の１５分以内で８０％を超えて減少した後、試験前の血小板濃度の５０％まで回復するという血小板動態は、回路構成要素に血小板が結合する急速な初期段階に続いて、その後放出が起こることを示唆している。
循環白血球数を減少させるＳＣＤの影響をさらに評価するために、ウシモデルを使用するＣＰＢを試験した。ＳＣＤなしで行ったＣＰＢは、ＣＰＢ灌流の最初の６０分でＷＢＣ数が少し減少したが統計学的に有意ではなく、それは、おそらく灌流回路の人工膜および血液チューブに沿った非特異的付着によるものであったと思われる。６０分後、開始値に対して、ＷＢＣ数は２倍増加し、好中球は５倍まで増加した。全身ヘパリン化を使用する回路にＳＣＤを配置した場合、白血球の減少が２時間達成されたが、後の時点およびＳＣＤを取り外した後には好中球が大きく増加した。ＳＣＤ灌流回路にシトレートを局所的に灌流し、イオン化カルシウムを０．２５〜０．４０ｍＭに低下させた場合、白血球および好中球数は、ＣＰＢ中ずっと、ＳＣＤを取り外して１５分後の最終測定を行うためにＳＣＤを取り外した（ｔ＝２２５分で規定通り）後も、低い状態を維持した。
これらのウシ試験におけるＷＢＣおよび好中球動態も、ＳＣＤ処置がＣＰＢに対する白血球の反応に影響を及ぼし得る方法に洞察を与える。ＳＣＤで分離された好中球の数は約１０８細胞であり、それは循環プールおよび辺縁プールの少数である。しかし、ＣＰＢの全身性傷害に応答した骨髄および辺縁貯蔵からの好中球放出の程度は、ＳＣＤにより、とりわけ局所シトレート注入と併用した場合、鈍化し、ＳＣＤ−Ｃ処置により、好中球アポトーシスおよび／または辺縁プールまたは骨髄プールからの好中球の動員に必要なシグナルの動態が変化し得ることが示唆された。さらに、シトレート注入中にＳＣＤから溶出する白血球の数はヘパリン条件の場合より１０倍少なく、比較的低い血中白血球濃度が維持されたという試験結果から、低ｉＣａ環境により、活性化白血球の接着が促進され、それに続いて、一定時間分離および不活性化された後、放出され得ることが示唆される。この「キャッチ・アンド・リリース」現象の動態は、インビトロ剪断チャンバを使用する発表されたおよび進行中の試験により裏付けられる。これらのインビトロおよびエクスビボ試験から、本発明のＳＣＤ装置は、全身性白血球反応を鈍化することによりＳＩＲＳの自然進行を改善することができ、それにより心血管安定性、呼吸機能および腎機能が改善されることが示唆される。この試験は、ＣＰＢにより促進される白血球反応を改善し、ＭＯＤへの進行を低下させる予防的治療法を実証する。本明細書に記載のインビトロおよびエクスビボデータは、ＣＰＢ用のＳＣＤの安全性および有効性を実証する。
実施例４．対象の炎症症状の治療に使用される例示的ＳＣＤカートリッジ
本発明のＳＣＤカートリッジの有効性を実証するために、様々な炎症症状を有する対象（例えば、ブタ動物モデルまたはヒト対象）を下記の表７に記載のＳＣＤ装置で前述のプロトコルを使用して処置し、心血管および／または腎パラメータを改善することができる。
（表７）例示的ＳＣＤカートリッジ
Figure 2021035635
本発明のＳＣＤカートリッジを、炎症症状を有する小型の対象（例えば、小児患者）の治療用に改造することもできる。表８は、このような用途に有用となり得る様々なＳＣＤカートリッジを示す。
（表８）例示的ＳＣＤカートリッジ
Figure 2021035635
参照による援用
本明細書で参照する出版物および特許文献のそれぞれの全開示内容は、各個々の出版物または特許文献がそのように個々に示されるのと同程度に、参照によりその内容全体があらゆる目的で援用される。
均等物
本発明は、本発明の精神または本質的特徴から逸脱することなく、他の具体的形態でも実施することができる。従って、前述の実施形態は、あらゆる点で、説明を目的とするものであって、本明細書に記載の本発明を限定するものではないものと見なされるべきである。従って、本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および均等の範囲に入る全ての変更形態はそれに包含されるものとする。

Claims (27)

  1. 活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジであって、
    （ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
    （ｂ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、前記カートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行であり、かつ該ハウジング内に２０％〜６５％の範囲の充填密度で配置されている固体支持体であって、ＳＡ／ＩＶ比が１５０ｃｍ−１より大きい、固体支持体と
    を備え、
    該白血球および／または該血小板が、処置された後、カートリッジから放出され得るように構成された、
    カートリッジ。
  2. 前記ＳＡ／ＩＶ比が１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲である、請求項１に記載のカートリッジ。
  3. 前記固体支持体が膜である、請求項１〜２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  4. 前記膜が多孔質である、請求項３に記載のカートリッジ。
  5. 前記固体支持体が平面状支持部材を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  6. 前記平面状支持部材が膜である、請求項５に記載のカートリッジ。
  7. 前記固体支持体が繊維を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  8. 前記繊維が中空繊維または中実繊維である、請求項７に記載のカートリッジ。
  9. 前記ＳＡが０．８ｍ２より大きい、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  10. 前記ＳＡが０．１ｍ２〜１０．０ｍ２の範囲である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  11. 前記ＩＶが３００ｃｍ３未満である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  12. 前記ＩＶが１０ｃｍ３〜１５０ｃｍ３の範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  13. 前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートが、ハウジングを通る流量を１０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分の範囲にし得る寸法になっている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  14. 体液が１，０００ｃｍ３／分の流量で前記流体入口ポートを通って前記ハウジングに入り、かつ前記流体出口ポートを通って前記ハウジングから出るときに、約１００ダイン／ｃｍ２未満の剪断力を作り出すように前記ハウジングが構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  15. 前記固体支持体の流体接触面が、該流体接触面に結合している細胞接着分子を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  16. 前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートがそれぞれ、０．０１ｃｍ２〜１ｃｍ２の範囲の断面積を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  17. 活性化白血球、活性化血小板、または該活性化白血球と該活性化血小板の両方を処置するためのカートリッジであって、
    （ａ）内容積（ＩＶ）、流体入口ポートおよび流体出口ポートを画定している硬質のハウジングであって、該内容積が該流体入口ポートおよび該流体出口ポートと流体流連通している、ハウジングと；
    （ｂ）該流体入口ポートを通って該ハウジングに入る体液中に活性化白血球および／または活性化血小板が存在する場合に該活性化白血球および／または該活性化血小板を分離することができる表面積（ＳＡ）を有する流体接触面を画定しており、かつ該ハウジング内に配置されている、複数の中実繊維を含む固体支持体であって、該中実繊維が前記カートリッジ内の流体の流動方向に実質的に平行であり、ＳＡ／ＩＶ比が２５ｃｍ−１より大きい、固体支持体と
    を備え、
    該白血球および／または該血小板が、処置された後、カートリッジから放出され得るように構成された、
    カートリッジ。
  18. 工程（ａ）で提供される前記カートリッジのＳＡ／ＩＶ比が８０ｃｍ−１より大きい、請求項１７に記載のカートリッジ。
  19. 前記ＳＡ／ＩＶ比が１５０ｃｍ−１〜１，５００ｃｍ−１の範囲である、請求項１８に記載のカートリッジ。
  20. 前記ＳＡが０．１ｍ２〜１０．０ｍ２の範囲である、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  21. 前記ＩＶが１５０ｃｍ３未満である、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  22. 前記流体入口ポートおよび前記流体出口ポートが、前記ハウジングを通る流量を１０ｃｍ３／分〜８，０００ｃｍ３／分の範囲にし得る寸法になっている、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  23. 体液が前記流体入口ポートを通って前記ハウジングに入り、かつ前記流体出口ポートを通って前記ハウジングから出るときに、約１００ダイン／ｃｍ２未満の剪断力を作り出すように前記ハウジングが構成されている、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  24. 前記流体入口ポートと前記流体出口ポートが両方とも、前記ハウジングの一側面に配置されている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  25. 前記流体入口ポートおよび流体出口ポートが、前記ハウジングの向かい合った側面に配置されている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  26. 前記ハウジングが、第１の端部と該第１の端部の反対側にある第２の端部とを備え、前記流体入口ポートが、流体を該第１の端部を通して流すことができるように構成され、流体出口ポートが、流体を該第２の端部を通して流すことができるように構成されている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
  27. 前記固体支持体が２０％〜６０％の充填密度で前記ハウジング内に配置されている、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
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