JP2021501740A - 骨髄ニッチからの幹細胞の抽出 - Google Patents

Abstract

本発明の要旨は、骨髄ニッチから末梢血中へ幹細胞を可逆的に放出させて、これらの幹細胞を単離する方法である。さらに、本発明は、このような方法で得られた幹細胞および医学的処置でのそれらの使用に関する。

Description

本発明の要旨は、骨髄ニッチから末梢血中へ幹細胞を可逆的に放出させて、これらの幹細胞を単離する方法である。さらに、本発明は、このような方法で得られた幹細胞および医学的処置でのそれらの使用に関する。

造血幹細胞は、造血プロセスを通して全ての他の血液細胞を生じさせる幹細胞である。それらは骨髄内、特に、骨盤、大腿骨および胸骨内に見られ、および、少量で末梢血にも見られる。医学的目的に関して造血幹細胞を抽出するために、それらは骨髄から回収され得る。代替技術として、造血幹細胞は、アフェレーシスとして知られるプロセスを通して末梢血から一般に得られる。血中の幹細胞の数は通常少なすぎてより多くの量を得ることができないので、幹細胞をそれらの起源部位から循環中に動員して末梢血中のそれらの数を増加させて、それにより、血液循環から増加した量の幹細胞をより効率的に回収するのを可能にすることが必要である。これは、例えば、細胞が骨髄を離れて血管中を循環するように誘導する顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）および顆粒球マクロファージコロニー刺激因子（ＧＭ−ＣＳＦ）のようなサイトカインによって行われ得る。対象の循環血液中へ幹細胞を動員することが可能な因子および薬剤の他の例は、モゾビル（商標）のようなＣＸＣＲ４受容体阻害剤である。

国際出願ＷＯ２００８／０１９３７１は、対象の血流中へ幹細胞を動員するための少なくとも１つのＣＸＣＲ２アゴニストおよび少なくとも１つのＣＸＣＲ４阻害剤とＧ−ＣＳＦの組み合わせを記載している。米国特許６，８７５，７５３は、ドナーの血中の血液幹細胞の濃度を増加させるために、幹細胞ドナーへの約７５０，０００Ｄａ未満の分子量を有するヒアルロン酸の投与を記載している。ＷＯ２０１１／１３８５１２は、少なくとも１つの硫酸化ヒアルロン酸オリゴマーまたはポリマー、および、Ｇ−ＣＳＦのような幹細胞を放出することができる少なくとも１つの因子の併用を記載している。米国出願２０１５／０３７４７３６では、ウリジン二リン酸−グルコースが、対象の骨髄から末梢循環へ造血幹細胞を動員するために用いられている。

しかしながら、従来技術においてこれまで知られている造血幹細胞を動員するための方法の不利な点は、骨髄ニッチ内の固着からの幹細胞の放出が不可逆であることである。このことは、幹細胞が、循環末梢血に入った時点で、骨髄ニッチ内のそれらの天然のパーキングプレイスに戻れないことを意味する。上記または同様の薬品が適用された後は、それらは体から消える。さらに、幹細胞を動員することが可能な因子（例えばＧ−ＣＳＦ）の投与に関連する不利な望ましくない効果、例えば、免疫防御／免疫抑制の減少は、患者にとって好ましくなく、したがって避けられるべきである。

したがって、幹細胞をそれらの起源部位から動員することを可能にし、かつ、幹細胞が骨髄ニッチ内に固着する能力に影響せずに血流中でそれらを増加させる、新規の改良された方法に関する必要があった。幹細胞の可逆的な脱離は、これまで適用された不可逆の脱離に対する好ましい代替となる。

本発明では、驚くべきことに、静脈内レーザー療法を適用することによって、幹細胞が骨髄ニッチから可逆的に脱離され得ることが見いだされた。このような方法で、幹細胞はかなり穏やかに放出され得て、血流中の幹細胞の数は実質的に増加し得る。

本発明の第一の要旨はしたがって、そのような処置を必要とする患者の血流中に、骨髄ニッチから幹細胞を可逆的に放出させる方法であり、患者の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップを含む。

幹細胞は、それら自体を再生して多種多様の特殊な細胞型へ分化するそれらの能力によって特徴付けられる。造血幹細胞は、万能性（または多能性）細胞であり、骨髄系およびリンパ系を含む全ての血液細胞型を形成する能力を有する。本発明において、用語「幹細胞」は、任意のタイプの幹細胞を指す。特に、本発明は、骨髄ニッチから、造血、間葉および／または内皮幹細胞のような末梢血流へ放出され得る幹細胞を扱う。本発明の好ましい実施態様では、幹細胞は造血幹細胞である。

造血幹細胞は現在のところ、特定の血液学的および非血液学的疾患を治療するために用いられる。間葉系幹細胞は、様々な細胞系統へ分化する潜在性を有する。したがってそれらは、細胞療法および組織工学における適用のための貴重な由来を代表する。間葉系幹細胞は、例えば骨髄から得ることができる。内皮幹細胞は、多能性幹細胞であり、骨髄内に見ることができる。

レーザー光線による血液の静脈内照射は、血管チャネルに低レベルのレーザー光線を供給することによる血液のインビボ照明（ｉｎ ｖｉｖｏ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）を含む。レーザー光線が照射される体の部位は、任意に選択されてよい。好ましくは、レーザー光線は、静脈内に、例えば、前腕の静脈内に照射される。単色レーザー光線は、カテーテルを用いて静脈内に差し込まれる。静脈内レーザー血液照射は、主にエネルギーブースターおよびエネルギーおよび活動の健康促進源として、１９８０年代初期に初めて適用された。本発明の発明者らは、静脈内に適用されるレーザー光線が、静脈内に適用された場合、ＮＡＮＡ（Ｎ−アセチルノイラミン酸）含有膜構造の電気陰性度を強めることによって、赤血球の表面の既に負に分極されたグリコカリックス（ｇｌｙｃｏｃａｌｉｘ）において、末梢血中を循環している赤血球を負に帯電させることを見いだした。

同時に、赤血球は、特定の定義されたナノメートル波長でのレーザー光線を用いた放射線によって回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）がもたらされ、それは、そのすぐ周辺（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ）に対して（また、バイオ分子の電場に対して）ファンデルワールス力またはロンドン力（より強力）によって既に知られていたものよりも非常に深くて強い電気陰性効果を有する電気陰性領域を、赤血球の外側表面上に生じさせる。骨髄ニッチからの幹細胞の放出の間、いわゆる「ゼータ電位」は、レーザー光線が照射されて電気的に陰性に分極され、したがって異なる条件において異性体として存在するＣＸＣＬ１２−ＣＸＣＲ４軸のジスルフィド架橋とともに回転している（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ）、赤血球の相互作用に対して大きな効果を有する。静脈内の低レベルレーザー光線は、Ｈ２イオンの形でプロトン供与体を有する全ての赤血球の緻密層の内側の剪断面（ｓｈｅａｒ ｐｌａｎｅ）ゼータ電位を増加させる。ジスルフィド架橋は、プロトン供与体の存在下では相対的に弱い結合であるので、これらのプロトン供与体−剪断線（ｓｈｅａｒ ｌｉｎｅ）は、ＣＸＣＬ１２（ＳＤＦ−１αとしても知られる）の間のこれらのジスルフィド架橋を解消することができる。

したがって、骨髄ニッチからの幹細胞の放出が可能になる。例えばここで、正に分極されジスルフィド架橋を介して結合される幹細胞の少なくとも７０％またはさらにより多くを放出することが可能であり、それは、赤血球の剪断線によって到達される。

本発明の観点での静脈内レーザー血液照射に関して、３５０〜７５０ｎｍの範囲の波長を有する低レベルのレーザー光線が特に適切である。好ましくは、本発明での使用のためのレーザー光線は、好ましくは４９５〜５７０ｎｍの範囲、特に約５３４ｎｍの波長を有する緑色光、および／または、好ましくは４５０〜４９５ｎｍの範囲、特に約４８８ｎｍの波長を有する青色光を含む。本発明のいくつかの例示的な実施態様では、４００〜７００ｎｍ、３５０〜６００ｎｍ、５００〜６５０ｎｍ、５００〜８００ｎｍおよび／または４５０〜６００ｎｍの範囲のレーザー光線が用いられてよい。レーザー光線の出力は、例えば１〜３ｎＷの範囲、例えば約２ｎＷであってよい。

本発明に係る静脈内レーザー血液照射を適用することによって、幹細胞は患者の骨髄ニッチから血流中へ可逆的に放出される。患者は、ヒトまたは非ヒト対象であってよい。対象は、移植目的のために対象の末梢循環から幹細胞を回収する要望の観点でそのような治療を必要としてもよく、ここで、移植は自家または同種間であってよい。１つの非限定の実施態様では、対象は、幹細胞、特に造血幹細胞を提供するように準備される。

血流の静脈内レーザー照射は、好ましくは、レーザー光線によって対象の血液の大部分に影響を及ぼすのに十分な期間にわたって行われる。例えば、期間は、少なくとも３０分間、好ましくは少なくとも４０分間である（例えば４８８および５４３ｎｍの場合における低レベルのレーザー光線の両方の波長について）。この期間は、相当な量の幹細胞を骨髄ニッチから血流中へ放出させるのに十分である。

本発明の好ましい実施態様では、対象は、幹細胞を循環血液中へ動員することが可能な任意のサイトカインまたは他の因子または薬剤を、同時に適用されない。特に、対象は、Ｇ−ＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦまたはＣＸＣＲ４受容体阻害剤またはそれらの任意の誘導体、類似体、コンジュゲートまたは混合物を受けないことが好ましい。メチオニンの使用は、国際的文献において言及されるように、ジスルフィド架橋領域を準備するのに有用である。

さらに、任意のヒアルロン酸またはそれらのフラグメントまたは誘導体は、好ましくは、対象に適用されない。幹細胞は、骨髄から放出される場合、ヒアルロン酸を含む骨髄類洞と骨髄との間の層を通過しなければならない。ヒアルロン酸またはその誘導体のさらなる投与は、このバリア効果がさらに増加される負の効果を有することが見いだされた。

本発明の一実施態様では、対象の血流中への幹細胞の放出は、対象の血液細胞の相対的量および／または血液細胞のタイプを変更または調節するために用いられてよい。

本発明の別の実施態様は、動員された幹細胞を血流から回収するステップをさらに含む。したがって、本発明は、
（ｉ）対象の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップ、および
（ｉｉ）対象から血液試料を得るステップ、
を含む、幹細胞が濃縮された血液試料を提供する方法を提供する。

この方法によって得られる血液試料は、レーザー光線で血液を静脈内照射されていない患者由来の血液試料よりも著しく多くの量の幹細胞を含む。対象は、好ましくは、循環血液中へ幹細胞を動員することが可能な任意のサイトカインまたは他の因子及び手段を受けないので、血液試料は、これらの物質が本質的に存在しない。ヒト体内で天然に生じる物質またはサイトカインに関する限り、定義は、それらの量が、患者がこれらの物質を外部から投与されていた場合のようには増加しないと理解されるべきである。

本発明の別の実施態様は、増加した数の幹細胞を含む対象由来の血液試料である。好ましくは、血液試料中の幹細胞の数は、ヒト対象の血流中を天然に循環している幹細胞の数と比較した場合、少なくとも２０〜６０％増加する。特に、末梢血中のＣＤ３４＋幹細胞の量は、著しく増加する。

本発明の血液試料は、好ましくは、Ｇ−ＣＳＦのような幹細胞を動員する因子、特に、幹細胞を動員する外因性の因子および／または血液試料が得られる患者に添加されている幹細胞を動員する因子が存在しない。そのような因子は本明細書において上述される。

本発明の好ましい実施態様によれば、血液試料は、治療的目的のために用いられてよい。これに関し、得られた血液試料を直接用いることが可能であり、または、使用前に血液試料を処理することが可能である。

さらに、血液試料から幹細胞を単離することが可能であり、それから、治療的使用に提供されてよい。したがって、本発明の別の目的は、
（ｉ）前記対象の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップ、
（ｉｉ）対象から血液試料を得るステップ、および
（ｉｉｉ）前記血液試料から幹細胞を単離するステップ
を含む、対象から幹細胞を提供する方法に関する。

ステップ（ｉｉｉ）において血液試料から幹細胞を単離するために、原理的に、任意の適切な方法が用いられ得る。例えば、用いられ得る方法はアフェレーシスである。そのようにして得られた細胞は、それから、培養されてよく、および／または、レシピエント対象へ投与されてよい。通常、幹細胞はアフェレーシスまたは別の適切な方法によって回収されて、濃縮「単核細胞」画分として使用まで保存される。

本発明の好ましい態様では、得られた幹細胞は、移植のために用いられてよい。原理的に、幹細胞は、それらが得られた同一対象へ（自家移植）、または、異なる対象へ（同種移植）、投与されてよい。好ましくは、投与は注入によって行われる。このようにして、幹細胞を直接、所望の作用部位へ送達することが可能である。全身投与が所望である場合、幹細胞はインフュージョンによって投与されてもよく、それにより、体じゅうに血中へ輸送される。単離された幹細胞は、好ましくは移植において用いられるが、本発明によれば、増加した数の幹細胞を含む血液試料が用いられてもよい。この場合、血液試料は好ましくは、ヒト対象の血流中を天然に循環しているよりも少なくとも２０〜６０％多い幹細胞を含む。

自家移植は、免疫機能の回復が迅速なので、治療の免疫無防備部分の間の感染リスクがより低いという利点を有する。また、患者が拒絶を経験する事は、ドナーおよびレシピエントが同一個体であるので非常に稀である。

同種移植は、（健康な）ドナーおよびレシピエントに関する。自家移植と比較して不利な点は、レシピエントに合う組織（ＨＬＡ）型をドナーが有さなければならないことである。しかし、そのような場合であっても、免疫抑制薬の投与は、移植対宿主の疾患を緩和するために必須である。

移植、好ましくは自家移植に関する典型的な適応症は、若返りおよび組織修復である。さらなる適応症は、リンパ腫、骨髄腫および慢性リンパ性白血病を含む。例えば、自家移植は、化学療法または放射線療法によって処置された患者に適している。この場合、幹細胞は、本発明の方法を用いて対象内で可逆的に放出されて、血流から回収される。

対象はそれから、例えば、部分的または完全な骨髄切除を犠牲にして、患者の悪性細胞集団を根絶する意図で、高い投与量の化学療法および／または放射線療法によって処置されてよい。それから、患者自身の保存幹細胞を彼／彼女の血流中に注入して、そこで破壊された組織を置き換えて、患者の正常の血液細胞の生産を再開する。

もちろん、自家移植は、患者が化学療法または放射線療法で処置される上述の例に制限されない。対象から幹細胞を得て、それから、これらの幹細胞が有用であり得る体の特定の部分にそれらを局所的に適用することも可能である。例えば、幹細胞が濃縮された血液試料または幹細胞の移植は、組織修復を提供するために用いられてよい。さらに、それらは、若返りの目的のために用いられてよい。

本発明のさらなる対象は、本発明に係る方法によって得られた幹細胞ならびに前記幹細胞を含む医薬組成物である。好ましくは、医薬組成物は、本明細書において上記に定義したような幹細胞を放出または動員することが可能な外因性の因子が存在しない。

本発明のさらなる利点は、幹細胞を動員することが可能な因子の使用に関連する副作用、例えば貧血、または、特に成長因子治療の関連において典型的である免疫防御／免疫抑制または自己免疫応答の減少が、避けられる点である。

医薬品は、薬学的に許容できる担体、アジュバント、賦形剤、安定化剤、増粘剤または着色料、結合剤、充填剤、平滑剤、懸濁剤、抗酸化剤、防腐剤など、または、対応する製品に通常見られる成分をさらに含んでよい。特に好ましい実施態様によれば、医薬品は、注入用溶液のような液体形態である。

本発明はまた、上記方法を用いることによって哺乳類対象により生産される回収された幹細胞に由来する、単離された幹細胞集団を含む製剤にも関する。これらの製剤および／または細胞集団は、骨髄ニッチ内のそれらの起源部位から可逆的に放出された幹細胞を含むので、明らかに利点がある。したがって、これらの幹細胞は、それらが必要とされない限り骨髄内に固着することが可能である。

Claims (13)

1. そのような処置を必要とする対象の血流中へ骨髄ニッチから幹細胞を可逆的に放出させる方法であって、
   前記対象の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップを含む、
   方法。
2. 請求項１の方法であって、
   幹細胞は、造血幹細胞（ＨＳＣ）、間葉系幹細胞（ＭＳＣ）、内皮幹細胞、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、
   方法。
3. 請求項１または２の方法であって、
   レーザー光線は、３５０〜７５０ｎｍの範囲の波長を有する光、特に、好ましくは波長４９５〜５７０ｎｍの範囲、例えば約５４３ｎｍの波長を有する緑色光、および／または、好ましくは４５０〜４９５ｎｍの範囲、例えば約４８８ｎｍの波長を有する青色光を含む、
   方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項の方法であって、
   前記対象は、放射線療法または化学療法を受けようとしている、
   方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項の方法であって、
   前記対象は、幹細胞を提供するように準備されている、
   方法。
6. 対象由来の血液試料を提供する方法であって、
   前記血液試料は、増加した量の幹細胞を含み、
   前記方法は、
   （ｉ）前記対象の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップ、および
   （ｉｉ）前記対象から血液試料を得るステップ、
   を含む、
   方法。
7. 請求項６の方法であって、
   前記血液試料は、幹細胞を循環血液中へ動員することが可能な任意の因子が存在しない、
   方法。
8. 増加した量の幹細胞、特に造血幹細胞を含む血液試料であって、
   前記血液試料は、幹細胞を循環血液中へ動員することが可能な任意の因子が存在しない、
   血液試料。
9. 対象由来の幹細胞を提供する方法であって、
   （ｉ）前記対象の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップ、
   （ｉｉ）前記対象から血液試料を得るステップ、および
   （ｉｉｉ）前記血液試料から幹細胞を単離するステップ、
   を含む、
   方法。
10. 請求項９の方法であって、
    ステップ（ｉ）における照射は、少なくとも３０分間、好ましくは少なくとも４０分間行なわれる、
    方法。
11. そのような処置を必要とする患者への幹細胞の自家移植の方法であって、
    （ｉ）前記患者の血液をレーザー光線で静脈内照射するステップ、
    （ｉｉ）前記患者から血液試料を得るステップ、
    （ｉｉｉ）前記血液試料から幹細胞を単離するステップ、および
    （ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）において得られた幹細胞を前記患者の所望の標的部位へ投与するステップ、
    を含む、
    方法。
12. 請求項９から１０のいずれか一項の方法によって得られる、
    幹細胞。
13. 請求項１２に記載の幹細胞を含む、
    医薬品。