JP4972113B2 - デキストラン硫酸エステルを含有する新規治療薬 - Google Patents

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Description

本発明はデキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有する新規治療薬に関する。
今日、世界で約1千万の人がI型糖尿病を罹患しているが、この病気はまたインスリン依存型糖尿症ともいわれる。しかし、患者の数は劇的に増加しており、2010年までに2500万人に上るであろう。現在、インシュリン生産のβ細胞を導入することによりI型糖尿病患者の血糖値を正常に保つように研究が進められている。そのための二つの主な方法は、血管付きの膵臓移植片または分離ランゲルハンス島のいずれかの移植である。血管付きの移植片(膵臓全体)によりある程度の成功は得られたが、手術のリスクと術後の合併症の問題は依然として存在する。さらに、適当な膵臓提供者が不足しているという問題もある。反対に、分離膵臓小島の移植は通常、門脈に膵島を肝臓移植のように注入することにより行なわれ、かくして膵島は肝臓の門脈樹で血塊を作って閉塞する。
Shapiroと共同研究者により導入された膵島の新規な他家移植の方法[1]は、疑いもなく多くのI型糖尿病患者に有益である。しかし、この新規な方法でも、一人の提供者の膵臓の膵島の移植では患者の血糖値を正常にするには不足することが判明した[2]。その結果、人の膵島の供給がこの治療を制限するに至った。インシュリン産生の代替源を見つける必要がある。一つの方法は、動物組織からの膵島を使用することであり、主な候補として豚からの膵島が挙げられる。
膵島の他家移植が可能になる前に解決すべき主たる障害の一つは、新鮮な人血が生体内および生体外で接触すると豚の膵島が顕現する障害性炎症反応の存在である[3]。また人の膵島は門脈内移植のときに患者のABO型血液に接触すると障害性炎症反応を誘起する[4]。炎症反応は血小板の急速な消費と活性化という特徴を有し、それは膵島の表面に接着し、凝集と捕体のカスケードの両方を促進する。さらに、膵島は血塊に埋没し白血球 CD11b+に湿潤され、これらは全て一緒になって細胞形態の崩壊と正常血糖値の低下という結果に至る[3−4]。さらに、炎症は後のフェーズで続く細胞媒介の特定の免疫応答を加速する[5−8]。それ故、障害性炎症反応と称される、超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)の抑制は膵島同種および異種移植の成功に必須である。
Buhelerら[5]とCantarovichら[6]による最近の二つの研究は、従来の免疫抑制を徹底する状況下ですら、ヒトでない霊長類の肝臓門脈へ移植すると成体豚の膵島は直ちに破壊されることを示している。これらの研究から、著者らは免疫抑制薬に影響されない、強力な先天的応答、IBMIRが異種膵島の崩壊に関連していると結論する。
Fioranteらは、血管新生化不均一移植片の超急性拒絶(HAR)の防止にデキストラン 硫酸エステルの使用を研究した[9]。クエン酸塩で凝集防止処理された人血で灌流(perfusion)された豚の肺は、異種移植モデルで30分後にはHARが見られた。しかし、デキストラン 硫酸エステル 2mg/mlの投与は約200分の時間、肺を延命させた。血管新生化された全器官のHARは、人血中の抗体の作用により媒介され、それは移植器官の血管の内皮細胞上の抗原に接触してこれを認識し結合する。抗体媒介のHAR反応は、捕体系の成分により亢進する[8,10,11]。デキストラン硫酸エステルは、また捕体活性を禁止することでも知られているので、異種移植モデルにデキストラン硫酸エステルを使用して肺の延命化がなされたことは、デキストラン硫酸エステルの抗捕体効果であると信じられている。
Nakanoとその協力者は、高血糖症の改善における肝細胞成長因子(HFG)の役割を調べるために、STZ誘起の糖尿病マウスの肝臓に単離した同系の膵島を移植した[13]。デキストラン硫酸エステルはHGFの効果を亢進することが知られており、その結果HGFはデキストラン硫酸エステルと併せてレシピエントのマウスの腹腔内に投与された。検査した全てのマウスでこの投与は正常血糖をもたらした。また、わずかのマウスでは、デキストラン硫酸エステル単独の投与はある程度の有利な効果を示したが、しかし、腎臓の皮膜下に膵島移植をする場合は、効果はなかった。マウスに投与されたデキストラン硫酸エステルに抗HGF抗体治療を追加すると全体としてデキストラン硫酸エステルの効果を消失させ、これはこのモデルではマウスにおける同種膵島移植のデキストラン硫酸エステルの効果は内生HGFを経由することを示すものである。
Thomasらは、溶解性デキストラン誘導体が補体活性と生体外障害を媒介する補体を抑制することを示した[14]。人血清中で培養された豚の大動脈内皮細胞は補体消費と活性断片C3、C5の沈殿を示し、内皮細胞に複合体C5b−9の膜攻撃を示す。CMDB25デキストラン硫酸エステルの25mg/mlを追加すると補体活性と細胞上への崩壊性複合体沈殿が抑制された。デキストランそれ自身にはこのような効果はない。
要約
本発明は従来の治療のこれらおよび他の欠点を改良する。
本発明は、超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)の治療法となることを目的とする。
本発明は、IBMIRに起因する移植されるべき細胞類の形態崩壊の治療法となることを他の目的とする。
さらに、本発明は、IBMIRに起因する移植されるべき細胞類の組織不適合の治療法となることを目的とする。
これらおよび他の目的は、付属の特許請求の範囲により定義される本発明により明らかとなる。
本発明の概要は、デキストラン硫酸エステルおよびその誘導体を含有することを特徴とする超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)の治療薬に関する。この炎症の新規な形は、非血管新生の細胞集合体または組織が生体内または生体外で外来血に接触することが契機となる。IBMIRの非常に重要な例は、同種または異種の細胞がレシピエント哺乳類、特に人が患者として、その体内に移植される場合である。IBMIRはそれに続いて、形態崩壊と移植した細胞集合体または組織の破壊に至り、構造または組織の喪失となる。さらに、IBMIRはまた一般には移植されるべき細胞類の組織不適合となる。
デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の投与は、IBMIRの有害な効果を排除しそして組織不適合と移植されるべき細胞類の形態崩壊を効果的に防止する。本発明に従うデキストラン硫酸エステルは、低分子量デキストラン硫酸エステル(LMW−DS)から、たとえば数百または千ダルトン(Da)から、高分子量デキストラン硫酸エステル(HMW−DS)まで、一般的には500000Daを超えて、例えば1000000Daを超える分子量のものまで分子量を有することができる。デキストラン硫酸エステルの有利な効果は特にLMW−DSで顕著であるが、高分子量のデキストラン硫酸エステルの投与でも肯定的な効果は観察される。本発明によるIBMIRに対するデキストラン硫酸エステルのより大きな分子の有利な効果は、硫黄含量、すなわち、デキストラン鎖におけるグルコシル基当たりの硫酸エステル基の数が増大すると、より亢進する。LMW−DSは一般的には20000Da未満、たとえば10000Da未満、たとえば約5000Daの平均分子量を有する。LMW−DSの平均硫黄含量は約10〜25%、たとえば15〜20%であり、これはグルコシル基当たり約2個の硫酸エステル基に相当する。20000Daよりも高い平均分子量のデキストラン硫酸エステルにはより高濃度の硫黄濃度が利用され得る。
デキストラン硫酸エステルおよびその誘導体は、IBMIRまたは細胞移植の部位へ全身を経由して、または当該部位へ直接に(局所的に)投与され得る。このように、本発明に従い、デキストラン硫酸エステルおよびその誘導体は、経口、静脈内、腹腔内、皮下、口内、直腸内、経皮、鼻腔、気管、気管支または局所で、他の方法または吸入により、薬学的に許容され得る服用形態にある活性成分を含む薬学製剤の形で、投与され得る。
哺乳類、特に人の治療的処置では、デキストラン硫酸エステルおよびその誘導体は、単独で投与され得るが、しかし一般的には、薬学的に許容され得るアジュバンド、希釈材、基材と混合した薬学配合で投与され、それは投与の意図する経路および薬学実務に正当に注意して選択されえる。
処方におけるデキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の量は、状態の重篤さに依存しそして治療される患者にも依存し、そして当業者に非発明的に決定され得る。本発明による投与デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の濃度は、デキストラン硫酸エステルに連動する副作用の影響を最小限にするために高すぎないようにする。デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の服用に適した多くの臨床例では哺乳類、特に人が患者の場合の治療および/または予防処置には、5mg/mlより低い平均血中濃度、多分、2mg/mlより低く、そして特に1mg/mlより低い濃度となるものである。好ましい濃度範囲は、0.01mg/mlと1mg/mlデキストラン硫酸エステルの間にあり、たとえば0.05mg/mlより高く、0.08mg/mlより高く、または0.1mg/mlより高く、および/または0.8mg/mlより低く、0.6mg/mlより低く、0.4mg.mlより低く、または0.2mg/mlより低く、たとえば、0.01mg/mlと0.2mg/mlの間および/または0.05mg/mlと0.2mg/mlとの間の濃度範囲である。
本発明による細胞およびデキストラン硫酸エステル溶液におけるデキストラン硫酸エステルの濃度は十分高いことが好ましく、それにより、移植に続く初めの数時間の間、移植部位において、少なくとも局所的に、デキストラン硫酸エステルの治療濃度、好ましくは、5mg/mlより低く、より好ましくは0.01mg/ml〜1.0mg/ml、そして特に0.01mg/ml〜0.2mg/mlの濃度が達成され得る。デキストラン硫酸エステルはその後、移植部位から拡散し、局所でのデキストラン硫酸エステル濃度は低下する。いくつかの適用では、デキストラン硫酸エステルの治療的濃度は多分移植後の最初の24−48時間のみに必要であるので、特別なデキストラン硫酸エステルはIBMIRの抑制に必要ではない。しかし、必要なときはいつでも、追加のデキストラン硫酸エステルが添加され、例えば、静脈内に、腹腔内にまたは他の投与経路による。当業者は理解するように、細胞または細胞集合体を含むデキストラン硫酸エステル溶液の投与は、実際の移植前のデキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の投与と併用され得る。
デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体は、移植組織の組織不適合の処置に有用な他の治療剤と併用することができる。適当であるが、これに限定されない、組織不適合の治療のためにデキストラン硫酸エステルと併用して使用され得る免疫抑制剤の例は、サイクロスポリン(cyclosporin)、タクロリマス(tacrolimus)、コルチコステロイド(corticosteroids)、ラパマイシン(rapamaycin)(シロリマス(sirolimus))およびマイコフェノラート モフェチル(mycophenolate mofetil)である。本発明によるデキストラン硫酸エステルの投与は、抗TF抗体および/または部位−不活性化因子VIIaの投与と併用が可能であり、これらはIBMIRの抑制に一定の機能を有するものである。
図面の短い説明
更なる目的と利点を有する本発明は、添付の図面と共に、次の説明を参照して最もよく理解され得る。
図1は、豚膵島を人血で灌流する間に発生するC3aに対するLMW−DSの効果を図解するものである。
図2は、豚膵島を人血で灌流する間に発生するsC5b−9に対するLMW−DSの効果を図解するものである。
図3は、LMW−DSの存在下に人血清で培養する際の補体系に対するLMW−DSの直接の効果を図解するものである。
本発明は、一般的には、超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)およびIBMIRに起因する移植されるべき細胞類の形態崩壊と組織不適合に対するデキストラン硫酸エステルの新規な驚くべき効果に関する。
IBMIRは比較的最近認知された炎症反応で外来血に接触した細胞または細胞集合体が契機となる。IBMIRは細胞上の組織因子の発現が特徴で、それはトロンビンの局所生成の契機となる。その後、活性血小板が細胞表面に接着し凝集と補体系の両方の活性化を促進する。さらに、白血球は補充されて細胞に湿潤する。これらの効果は共に外来血との接触後初めの数時間以内で細胞形態の崩壊と破壊を引き起こす。IBMIRはまた後のフェーズにおける、続く細胞媒介特異免疫応答を加速する。
IBMIRの非常に重要な例は、細胞または細胞集合体が、好ましくは哺乳類、特に人の患者の体内に移植された場合である。レシピエント患者の血液と接触すると、細胞はIBMIRを引き起こし、細胞形態の崩壊、一般には細胞移植の組織不適合に至る。IBMIRは、ABO−型血液の提供者からの細胞が患者へ移植される同種細胞移植の場合と、豚からサルへ及び豚から人への非血管新生の細胞集合体または非血管新生組織の異種移植などの異種細胞移植の場合の両方に検出される。
用語“移植されるべき細胞類”は、一般的には、本発明では、好ましくは哺乳類、特に人患者のレシピエント体内へ移植される単一細胞のいくつかまたは多くの細胞の集合体を意味する。また、非血管新生化組織のより大なる細胞集合体が移植されるべき細胞類に含まれて、ここで使用される。本発明による移植されるべき細胞類の例は、パーキンソン症患者の線条体における胎生異種神経組織/細胞の移植であり得る。
抗体の生産と器官拒絶を抑制する通常の免疫抑制剤の投与は、IBMIRまたはIBMIRに起因する細胞移植の組織不適合にはなんら効果がない。これは、IBMIRとIBMIRに起因する組織不適合の主な機構が、全臓器と血管新生化組織の移植において見出された機構とは相違することを意味する。
次には、IBMIRの症状、特に、血小板消費、凝集と補体活性化および白血球湿潤を詳細に示す。さらに、各症状に対するデキストラン硫酸エステルの効果を示す。デキストラン硫酸エステルのこれらの効果のより詳細は、実施例の部で示される。
血小板消費からはじめるが、IBMIRは同種または異種の細胞または細胞集合体に接触した血液の血小板の数に影響する。血液細胞の接触に続いて自由循環系の血小板の数の顕著な現象が観察される。血小板は活性化し、細胞に接着し、血小板凝集を起こす。細胞接着に続いて、血小板は血小板リン脂質を含む数種の物質を放出し、該脂質は血塊形成と凝集系の活性化に重要である。
本発明によるデキストラン硫酸エステルの効果的な量の投与は、血液の血小板数の増加に見られるように、血小板の消費を抑制し、それは外来細胞または細胞集合体と接触する以前の血液で測定される値に戻す。さらに加えて、細胞に接着する血小板はデキストラン硫酸エステルによりかなり減少するが、しかし膵島を囲む血小板の痕跡量は依然として残る。これらの残った血小板の効果は、しかし、必ずしも不利ではない。動物による研究では、移植後、血管形成が確認される前に少なくとも1週間が経過することが示される[15、16]。血小板は例えば、血小板由来の成長因子(PDGF)、血管内皮成長因子(VEGF)および繊維芽細胞成長因子[17,18]のような多くの重要な成長因子を含み、患者体内で血管再生や膵島合体を持続し得る。膵島移植の臨床では、膵島が門脈に塞栓すると、接着血小板の輪が、同様に、肝臓組織で合体と生存を持続する可能性がある。
血液と接触すると、細胞上で組織因子の発現によりまた接着し凝集する血小板により放出される物質により外来血は凝集系を活性化する。簡単には、細胞で産生した組織因子(TF)は血液凝集因子VIIaと複合化し、そして因子Xと酵素的に作用して活性化因子X(FXa)を形成する。その後、種々の因子の活性化カスケードが続き、それは結局、プロトロンビンからのトロンビンの生成に至る。次いでトロンビンはフィブリノゲン分子の重合を引き起こして細胞の周りに繊維血塊を形成するフィブリン繊維となるが、これらは全て当業者には周知である。トロンビンはまた血塊開始の内因性経路を活性化し、そこでは因子XII(ハーゲマン因子)は活性化され(FXIIa)、そして次に酵素的に因子XI(トロンボプラスチン前駆物質)を活性化し、その結果FXIa、因子XIの活性化形となる。またこの経路は、結局、外因性のTF−活性化経路についてプロトロンビンからトロンビンを産生することになる。
血塊はアンチトロンビン、循環性セリン分解酵素禁止剤で抑制されることができ、それは因子XIIa−アンチトロンビン(FXIIa−AT)、因子XIa−アンチトロンビン(FXIa−AT)およびトロンビン−アンチトロンビン(TAT)の各複合体を形成してFXIIa、FXIaおよびトロンビンを抑制する。
細胞集合体や組織の周辺に一旦形成されたフィブリン血塊は、フィブリン溶解系のプラスミンの作用で除去されえる。プラスミンはフィブリン血塊をフィブリン劣化物へ劣化させ、それにより更に血塊が生成するのを抑制する。しかし、プラスミンの作用はアルファ 2 アンチプラスミンにより抑制され、それは遊離のプラスミンに結合してそれを不活性化し、プラスミン−アルファ 2 アンチプラスミン(PAP)複合体が形成される。
IBMIRは、生体内や生体外で外来血に接触した細胞の周りにフィブリン血塊が形成される特徴がある。更に加えて、FXIa−AT、FXIIa−AT、TATおよびPAPの増加が認められる。IBMIRはFXIa−C1 INHまたはFXIIa−C1 INHのいずれの量にも効果はない。本発明によるデキストラン硫酸エステルの有効量の投与は、凝集におけるIBMIRの効果を喪失させ、それは血液中のFXIa−AT、FXIIa−AT、TATおよびPAPの量が減少することにより示される。デキストラン硫酸エステルの効果は、凝集系それ自体により、血小板活性化に対するデキストラン硫酸エステルの抑制効果により、またはその両方により媒介され得る。
血小板と凝集の活性化に続いて、IBMIRでは補体カスケードが発生する。補体系の成分の一つはC3であり、それは活性化されると、小C3断片の炎症のペプチド伝達物質とより大きな断片のC3bに分裂する。次にC3bは補体系の他の成分に結合して、C5転換酵素を形成し、それはC5を拡散消滅するC5aと細胞表面に付着するC5bとに分裂させる。結合したC5bは、次いで更に4つの補体成分に結合して膜攻撃複合体C5b−9を形成する。この複合体は、大きな膜貫通型チャンネルを形成する膜リン脂質を置換し、膜を崩壊させて、イオンや小分子の自由拡散を可能とする。このようにして、細胞は浸透性安定性を維持できず、水の浸入や電解質の損失で溶解する。
血小板消費の多くは、IBMIRの補体媒介効果が検知される前から既に発生しており、血塊反応が補体活性化を誘発することを示唆している。IBMIRは血液中のC3aと溶解性膜攻撃型複合体C5b−9の増加が検知されるように相当の補体活性化を起こす。本発明のデキストラン硫酸エステルの有効量の投与は、血液への投与の態様に依存してこれら補体成分の量を減少させる。
IBMIRはまた細胞集合体または組織への白血球の湿潤という特徴を有する。CD11b+ 多形核細胞と単核細胞の細胞への湿潤が免疫組織化学的染色法により明瞭に認められる。免疫化学的分析は白血球湿潤がデキストラン硫酸エステルの投与により消滅することを示している。
本発明の第1の態様ではデキストラン硫酸エステル、または薬学的に許容されるその誘導体を含有する、超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)の治療薬が提供される。
本発明の他の態様では、デキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有する、移植された移植細胞の形態崩壊の治療薬が提供される。また、デキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有する、移植された移植細胞の組織不適合の治療薬が提供される。これらの二つの効果、すなわち、哺乳類、特に人の患者における非血管新生の細胞集合体または非血管新生化組織に対する細胞形態崩壊と組織不適合はIBMIRの有害な効果によるものである。細胞移植に対するIBMIR媒介の効果はABO−型提供者の人対人の移植と他の哺乳類、好ましくは豚の提供体を使用したものとの両方で起こり得る。このようにして、デキストラン硫酸エステルは同種および異種の細胞移植の両方に治療効果を有する。
疑義がないようにするために、本明細書では、用語”治療”には、IBMIRの治療および/または予防処置を含む。用語”薬学的に許容される誘導体”は塩と溶媒和物を含む。
本発明で使用されるデキストラン硫酸エステルまたはその誘導体は、低分子量デキストラン硫酸エステル(LMW−DS)、たとえば数百または千ダルトン(Da)から高分子量デキストラン硫酸エステル(HMW−DS)、一般には500000Daを超える分子量、たとえば1000000Daを超える分子量までの分子量を有し得る。デキストラン硫酸エステルの有利な効果は特にLMW−DSで顕著であるが、しかし、高分子量のデキストラン硫酸エステル投与により肯定的な効果が見られる。しかし、より大なるデキストラン硫酸エステル分子はFXIIを活性化してある種の副作用をもたらし、それは以下でより詳細に説明する。本発明による大なるデキストラン硫酸エステル分子の有利な効果は、硫黄含量の上昇、すなわち、デキストラン鎖中のグルコシル残基当たりの硫酸エステル基の数の増大により亢進される。LMW−DSは一般に20000Daより小さい、例えば10000Daより小さい、すなわち例えば約5000Daであるような、平均分子量を有する。LMW−DSの平均硫黄含量は約10〜25%、たとえば15〜20%であり、これはグルコシル残基当たり約2個の硫酸エステル基に相当する。20000Daより高い平均分子量のデキストラン硫酸エステルでは、より大なる硫黄含量のものが使用される。
今日、デキストラン硫酸エステルは、既にHIVに対する抗−ウィルス治療の臨床実験、ウロキナーゼと組み合わせて急性脳梗塞の処置、および抗−高脂血症治療に使用され、これらではデキストラン硫酸エステルは固相と結合される。前者の二つの研究では、注入速度は約45mg/時間であり、これは2−3週間の間、デキストラン硫酸エステル(分子量 8000Da)を連続注入され、血中濃度は約0.01mg/mlであった。これらの全ての患者では血小板減少(時々、出血を伴う)が、3日間処置の後に見られ、脱毛が約半分の患者に見られることが報告される。しかし、これらの効果は可逆的である。IBMIR、形態崩壊および/または細胞移植の組織不適合の抑制のためにデキストラン硫酸エステルを投与することは、通常1−2日間または数日間行われる。それ故、上で認識される副作用はこのような短い投与期間(2−3週間と比較して数日間)では非常に穏やかである。
血漿カリクレインの活性化によるブラジキニン放出を経由してデキストラン硫酸エステルは低血圧症を誘発することが以前から知られている。しかし、この所見はHMW−DSが高脂血症治療のために血漿瀉血カラムに固定化されて初めてなされ、デキストラン硫酸エステルの注射では見られない。この効果はFXIIからFXIIaへの直接の活性化の結果である。しかし、本発明では因子XIIはLMW−DSによっては直接には活性化されないと支持される。前に述べたように、FXIIa−ATとPAPのレベルは細胞がLMW−DSの不存在下に外来血に接触すると高揚する。しかし、このような高水準もLMW−DSが添加されると常態に戻る。
IBMIRとそれに続く移植されるべき細胞類および/または形態崩壊、および移植されるべき細胞類の組織不適合を抑制するには、細胞移植が遂行されるならば、デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の治癒的濃度を、好ましくは局所的に移植の部位で達成する。これは、実際の移植の前に予めデキストラン硫酸エステルを投与することにより行われる。代わりに、患者に移植されるべき細胞集合体または組織を、本発明に従うデキストラン硫酸エステルを溶解させて溶液となし、これを注射することによっても可能である。このような細胞とデキストラン硫酸エステル溶液におけるデキストラン硫酸エステルの濃度は十分高いことが好ましく、それによりデキストラン硫酸エステルの治療濃度、すなわち、好ましくは5mg/ml未満、より好ましくは0.01mg/ml〜1.0mg/mlの範囲内が、移植に続く初めの時間の間移植部位において(局所的に)達成され得る。当業者は理解されるように、デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の実際の濃度は、細胞または細胞集合体がデキストラン硫酸エステルの溶液に溶解されて移植される際には患者の血中における至適濃度よりも一時的に高いことがあり得る。それに続いて、デキストラン硫酸エステルは移植部位から拡散し、デキストラン硫酸エステルの局所的濃度が低下する。ある場合には、IBMIR、形態崩壊、および/または細胞移植の組織不適合の抑制には余分のデキストラン硫酸エステルは不要であり、これはデキストラン硫酸エステルの治療濃度は、多分、移植後初めの24−48時間までの間でのみ必要とされるからであろう。しかし必要なときはいつでも、追加のデキストラン硫酸エステルを、たとえば静脈内へ、腹腔内へまたは上記で示した他の投与経路により添加され得る。当業者は理解されるように、実際の移植に先立ち、移植すべき細胞集合体または組織を含むデキストラン硫酸エステルの投与は、デキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の投与と組み合わせることができる。
本発明の他の態様としては、IBMIRの治療のために使用される製薬調剤が提供され、それはデキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容され得る誘導体の有効量を含むものである。
本発明は又、移植されるべき細胞類の組織不適合の治療に使用される製薬調剤を目的とし、それはデキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容され得る誘導体の有効量を含むものであり、そして移植細胞の組織崩壊の治療に使用される製薬調剤を目的とし、それはデキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容され得る誘導体の有効量を含むものである。
デキストラン硫酸エステルおよびその誘導体は、また移植組織の組織不適合の治療に有用な他の治療薬と組み合わせることができる。適当であるが、これに限定されない、組織不適合に治療にデキストラン硫酸エステルと共に使用され得る免疫抑制剤の例としては、サイクロスポリン(cyclosporin)、タクロリマス(tacrolimus)、コルチコステロイド(corticosteroids)、ラパマイシン(rapamaycin)(シロリマス(sirolimus))およびマイコフェノラート モフェチル(mycophenolate mofetil)である。本発明に従うデキストラン硫酸エステルまたはその誘導体の投与は、また、抗−TF抗体および/または部位不活性化因子VIIaの投与と併用可能であり、これらは一定のIBMIR抑制機能を有することが知られている。
試薬
平均分子量5000Daで硫黄含量約17%の低分子量デキストラン硫酸エステル(LMW−DS)をSigma Chemicals社(セントルイス、ミズーリ州、米国)から入手した。平均分子量が1000000Daを超え、硫黄含量が16−19%の高分子量デキストラン硫酸エステル(HMW−DS)は、Amersham Bioscience社(ウプサラ、スウェーデン)から購入した。低分子量デキストラン(LMW−D;分子量5000Da)と高分子量デキストラン(HMW−D;分子量>1000000Da)はFluka Chemical(ブーフス、スイス)とSigma Chemicals社(セントルイス、ミズーリ州、米国)からそれぞれ購入した。
ヘパリン処理
全血と接触する全ての材料には、製造者の推奨によりコーリン ヘパリン 表面(コーリンシステム AB社、ウプサラ、スウェーデン)を付した。ヘパリンの表面の濃度は0.5μg/cmであり、これは0.1U/cmに相当し、抗−トロンビン結合能は2−4pmol/cmである。
血液調製
少なくとも14日間薬服用をしていない健康なボランティアからの、新鮮な人の血を表面ヘパリン処理をした60−mlの注射器(18目盛り、ミクロランス;ベクトン ディッキンス社、フラックリン レーク、NJ)に収集した。注射器のカニューレはヘパリンで表面処理をしたシリコーン チューブに接続されている。サンプリングの間、注射器は連続して回転させた。
動物
ボムホルト ガード ブリーディング アンド リサーチ センターから入手の同系交配された胸腺欠損のオスのマウス(nu/nu ブラック−6、ボムマイス)、20−25gをレシピエントとして使用した。全ての動物は標準食餌と水を自由に摂取可能である。
胸腺欠損マウスにおける糖尿病の誘発
Wennbergら[20]の方法に従い、シグマ ケミカル(パロ アルト、CA,USA)からのステプトゾトシンの静脈注射により糖尿病を胸腺欠損マウスに誘発させた。ステプトゾトシンの投与は、胸腺欠損マウスの体重あたり250mg/kgであった。血中のグルコース(β−グルコース)濃度が2日またはそれ以上の日で連続して20mmol/l(>360mg/dl)を超えると、対象の動物は糖尿病に罹患したとした。
LMW−DSで処理したかまたは処理していない糖尿病の胸腺欠損マウスへのAPIの移植
4日間培養後、5種の単離からの5μlのAPI(〜5000IEQ)が、11匹の雄の同系交配された糖尿病誘発の胸腺欠損マウスの門脈を経由して肝臓へ移植され、これはイソフルレン麻酔をして外科手術をした。5匹のマウスがLMW−DSで静脈処理をされた。0.15mgのLMW−DSを移植の10分間前に注入し、追加の0.3mgを移植の6時間後に注入した。その後、LMW−DSは、移植後1日に2回の割合で投与され、1−2日、3−4日そして5−6日で、1、0.5および0.25mgという傾斜投与をそれぞれした。6匹(未処理)のマウスは、同様に等価の量の塩水を同様にして注入された。
統計分析
全てのデータは、平均値±標準誤差(mean±SEM)で示し、フリードマン分散分析(表1)、ステュデントのペア−化t−試験(表3)、ウイルコクソン符号付順位検定(Wilcoxon signed rank test)(表4)およびシェッフの事後比較(post hoc test)に続く一要因分散分析(表5)を用いて比較した。移植膵島の形態比較では、血塊形成の頻度とリンパ球湿潤強度を、ウイルコクソン ランク サム 試験で評価した。P−値<0.05は統計的に有意と見られる。
ApoGlow(商品名)キット(LumiTeck社、ノッチンガム、UK)を使用して培養したAPIの生育力評価のためにADP/ATP比を測定した。簡単には、APIの75膵島当量(IEQ)をPBSで洗浄し、その後ヌクレオチド放出試薬の100μlと室温で10分間混合した。その後、ヌクレオチド放出試薬の20μlを溶液に添加し、照度計(FB 12照度計、Berthold Detection社、ホルチェイム、ドイツ)でATPのレベルを測定し、相対光量(RLU)の数値で示した。10分後、溶液中のADPはADP−転換試薬の20μlの添加によりATPに転換され、その後RLUの数値を測定した。続いて、API中のADP/ATP比をBradburyら[21]に示唆される方法で、計算した。API中のインスリン/DNA比はWennbergらの方法[22]に従い測定し、pmol/μgで示した。培養APIの生存率0日と比較した3日に得られたIEQのパーセントとして計算された。
LMW−DSのあり得る毒性は、3日間、LMW−DS0.01、0.01または1mg/mlの存在下、またはその不存在下で異なる3種の膵臓からのAPIを培養することで評価した。3種の異なるLMW−DS濃度の試料と対照試料にたいする生存率、刺激指数、ADP/ATP比およびインシュリン/DNA比の結果は、以下の表1に示す。LMW−DSは試験濃度のどれでもAPIの機能、生育率、生存率に対し不利な効果は示していない。さらに、LMW−DS処理のAPIの形態と、LMW−DSなしで培養のAPIのそれとの形態の違いはない。
Figure 0004972113
血塊形成時間
クエン酸塩を含むVacutainer(商品名)管内へ4人の健康なボランティアの血を採取した。全血(980μl)をReoRox(商品名)レオメーター(グローバル ヘモスタシス インターナショナル社、グーテンベルグ、スウェーデン)中のポリプロピレン試料カップで37℃で2μlのAPIと共に培養した。異なる種類のデキストランの存在または不存在下に1MのCaCl2の20μlを添加して凝固が開始した。6秒ごとに、カップをその垂直軸でねじれ振動をさせ、そして制動をして振動の振動数を求める。血塊形成時間は、制動の最大値の時間に等しい。
血塊時間実験からの結果は以下の表2に示した。クエン酸塩添加の人血で培養したAPIは石灰化後直ちに血塊を形成し、それは平均で6.1±0.3分であった。血塊形成は、全ての投与レベルでLMW−DSの存在により全く排斥され、その一方で、HMW−DSは0.1mg/mlのレベルでのみ血塊形成を抑制する。LMW−DとHMW−Dの両者は対照試料(添加剤なし)と比較して、わずかなレベルにしか血塊が形成される時間を延長させない。このようにして、DSの硫酸エステル化は試験した抑制能には重要であるように思える。
Figure 0004972113
IBMIRと豚からヒトへの異種移植に対するLMD−DSの効果を評価するためのモデルとして、ヘパリン処理のPVC管のループで豚成体の膵島灌流が使用された。この方法は、以前に述べた方法[4,23]を基本として少し変形したものである。一般的には、PVC(直径 6.3mm、長さ390mm)製のループで、内面はヘパリンを固定化しているものが使用された。管は特殊設計のヘパリン化処理の接続具で接続される。円形のループは接続具の端部がチューブ端部のルーメンに緊密に押し込まれて形成された。揺動装置は37度の培養器内におかれ、ループ内に血流を生じさせるように使用される。血流が接続具とは接触しないようなセッティングでループは揺動された。
6個の60分間膵島実験を行い、4種の異なる豚から分離されたAPIが使用された。塩水に溶解させたLMW−DSを0、0.01,0.1,1mg/ml(最終濃度)で試験した。各実験で、APIなしで新鮮な人血と塩水を含むループを対照として入れた。二つの実験では、APIなしで新鮮な人血と1mg/mlのLMD−デキストランを含むループがある。同時に、硫酸エステル化していないLMW−デキストランの1mg/mlを含む人血による予備培養を5個の実験を行った。各実験には同じ提供者からの新鮮な人血の7mlを各ループに加えた。ループは、その後LMW−DSまたは塩水のいずれかと共に揺動装置に5分間かけられた。その後、ループを開放して、5μlのAPI(約5000IEQ)を含むまたは含まない100μlの塩水をループに加え、37℃で揺動装置で60分更に培養をした。血中のグルコースレベルは、灌流前に、グルコメーター(グルコメーター エリート;バイエル ダイアグノスチックス、レフェルクセン、ドイツ)で測定した。
各灌流後、ループ内容は70μm−径のフィルター(フィルコンス、Cuptype;DAKO、デンマーク)でろ過した。ろ過で回収された巨視的な血塊と組織は免疫組織染色のためにイソペンタン中で急速冷凍された。残りのろ過血液は、4.1mMのEDTAで集めて、血液分析(血小板、リンパ球、単核白血球、および顆粒球)と凝集活性化(トロンビンー抗トロンビン[TAT]、因子X1a−抗トロンビン複合体[FX1a−AT]、および因子XIIa−抗トロンビン複合体[FX11a−AT])、フィブリン溶解活性化(プラスミン−アルファ 2抗プラスミン複合体[PAP])、補体活性化(C3aおよびsC5b−9)、およびC1エステラーゼ禁止剤活性化(因子XIa−C1エステラーゼ禁止剤[FXIa−Cl INH]、因子XIIa−Clエステラーゼ禁止剤[FXIIa-C1 INH])の分析に使用された。0、15および30分の試料も分析した。0−分試料では血液は管ループに加えないが、その代わりに、EDTA含有管へ直ちに移動した。血液試料は4℃で20分間、3290xGで遠心分離され、そして血漿が集められて分析まで−70℃で保存された。API灌流前の血中のグルコースレベルは、4.8〜6.2mmol/lの範囲であった。
血小板数と異なる白血球の数はEDTA処理の血液を使用して、クールター ACT−diffanalyzer(ベックマン クールター、FL、USA)で分析された。TATとPAPは市販の酵素免疫試験(EIA)キット(Enzygnost TAT、ベリングスベルグ、マルブルグ、ドイツ;Imuclone(商品名) PAP、アメリカン ダイアグノスティカ、グリーンウィチ、米国)を使用して定量化した。FXIa−AT、FXIIa−AT、FXIa−C1 INHとFXIIa−C1 INHはSanchezらの方法[24]に従い分析した。C3aは前にNilsson Ekdahlらにより記載された方法[25]で、そしてsC5b−9の分析はMollnesらの方法[25,26]に記載されたEIAを変形して分析した。
APIなしで新鮮な人血を含む管ループで、血液カウントと凝集、補体パラメーターが、以下の表3に見られるように、少しく変わった。全てのこれらの変化は血液と管内面および流体−空気界面との相互作用の結果であり、通常のバックグラウンドの変化であると考えられる。
LMW−DSは、投与量に依存するが、巨視的な血塊を抑制し、血球消費を防止し、そして
凝集と補体活性化の両者を減少させる(表3を参照)。LMW−DS処理の血液中の血小板の有意な増加がLMW−DS 0.01mg/ml濃度で観察され、これはこの低いLMW−DS濃度の通常のレベル血球数が回復することを示す。凝集活性化生成物TAT、FXIa−AT、FXIIa−ATはLMW−DSの0.01mg/mlで抑制されるが、しかしFXIa−ATはLMW−DSの0.1〜1mg/mlの範囲の投与で再度わずかに増加する。
LMW−DSは表3に示されるように、C3aと可溶性膜攻撃複合体sC5b−9の生成により評価されて補体活性を減少させる。図1は、より詳細に、管ループ・モデルで新鮮な人血のAPI灌流を60分間行う間C3aが生成することに対するLMW−DSの効果を示す。LMW−DSが添加された試料では血液によるAPI灌流に先立ち、5分間、デキストラン硫酸エステルは新鮮な人血で前保温される。図で白丸はLMW−DSの0mg/mlに、黒丸はLMW−DSの0.01mg/mlに、そして白四角と黒四角はLMW−DSの0.1mg/ml、1mg/mlにそれぞれ対応する。sC5b-9の生成に対するLMW−DSの効果は対応するグラフとして図2に示される。グラフの図1と図2から明らかなように、主たる補体活性はAPI灌流後約30分後に生じる。LMW−DSの0.1mg/mlと1mg/mlの投与はC3aと膜攻撃複合体sC5b-9の両方の生成を完全に抑制し、その一方で、LMW−DSの低濃度(0.01mg/ml)では有意差をもってC3aの生成を減少させる。
FXIa−C1 INHは灌流60分間の管ループ試験でどれも発生しなかった。また FXIIa−C1 INHはLMW−DSの存在または不存在のどちらでも変わらなかった。
PAPはLMW−DSの不存在で増加し、その一方でLMW−DSの0.01mg/mlでは有意に抑制された。
Figure 0004972113
*スチューデントのt検定を使用するとLMW−DSなしのAPIループに比較して優位な差である。
上で述べたようにLMW−DSの場合に類似の管ループモデルの使用によりL新鮮な人血で60分間灌流後に、血球数、凝集と補体パラメーターに対するLMW−デキストランの効果が調べられた。LMD−DとLMW−DS間の比較は表4に示され、そしてIBMIRの症例に対するLMW−DとLMW−Dと比較は無理である。硫酸エステル化されていないLMW−デキストランはIBMIRに対するわずかな効果を示すだけである。これらのデータは硫酸エステルが、APIが契機になるIBMIRに対してデキストランが顕著な効果を有することを示すもののようである。
Figure 0004972113
*ウイルコクソン符号付順位検定(Wilcoxon signed rank test)を使用するとLMW−Dを有するAPIループに比較して優位な差である。
人の血漿中の補体系に対するLMW−DSの直接の効果
人の血漿をポリプロピレン管で保温することにより、補体カスケードに対するLMW−DSの直接の効果を調べた。最終濃度0、0.01、0.1、または1mg/mlのLMW−DSが血漿(1ml)に加えられた。5、10、15、30、45および60分間、37℃で血漿を保温後に、100μlの血漿を10mMのEDTAを含む管に移した。これらの試料は、補体成分C3aとsC5b−9の分析まで−70℃で保管された。
図3は、人の血漿における補体系のC3aとsC5b−9の存在下におけるLMW−DSの効果を示す。数値は、対照試料(LMW−DSなし)におけるC3aとsC5b−9の量に対するパーセントとして表した。充填したバーは、C3aの生成を表し、未充填のバーはsC5b−9に相当する。LMW−DSの0.01mg/mlでは、補体活性の増加がC3aとsC5b−9の両者の増加に反映されているが、しかし、1mg/mlでは抑制効果が見られる。全血と血漿に対する効果は直接には比較できないが、LMW−DS自体多分、適用されたLMW−DSの最も低い投与量で補体活性を誘発する。より高い濃度では、抑制効果が優勢となる。
糖尿病性胸腺欠損マウスの移植生存
グルコメーター エリート(商品名)測定器(バイエル社、ゲティンゲン、スウェーデン)を使用して、レシピエントの尾から得た血液で、血液中のグルコースを測定した。測定は、毎日午前12時前に行い、数値はmmol/l(1mmol/l〜18mg/dl)で示した。
移植片の機能喪失は、B−グルコースのレベルが二日またはそれ以上の日数連続して11.1mmol/lを越えるならば(>200mg/dl)、それが生じたと見なした。移植後の正常血糖値(<200mg/dl)の継続を、移植片が生存した期間とした。
全てのストレプトゾトシン誘発の糖尿病性胸腺欠損マウスは、移植前には重篤な高血糖症であり、レシピエントの各群間にはB−グルコースのレベルに差はなかった。非絶食のB−グルコースのレベルはAPIを門脈内移植した全ての糖尿病性レシピエントで移植後直ちに低下した。しかし、しかし、表5に示すように、未治療のマウスは限られた時間のみ正常血糖値を維持するだけであった。B−グルコース・レベルは、未処理マウス6匹中4匹で移植後初めの3日間で増加した。対照的に、正常血糖値は未処理マウスよりもLMW−DS処理のマウスで有意差のあるより長い期間維持された(8.8±1.9 対 3.5±1.2日、p=0.045、表5)。本実験に使用された全てのAPIは、等量が腎臓皮膜下の空間に移植されるならば糖尿病性胸腺欠損のマウスを治癒させることが示された(移植片を有する腎臓を切除すると、直ちに血糖値が上昇した)。
Figure 0004972113
*全ての群で有意差である。
添付の請求の範囲で確定される本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形、変化が本発明に加えられ得ることは当業者に理解される。
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豚膵島を人血で灌流する間に発生するC3aに対するLMW−DSの効果を図解する図。 豚膵島を人血で灌流する間に発生するsC5b−9に対するLMW−DSの効果を図解する図。 LMW−DSの存在下に人血清で培養する際の補体系に対するLMW−DSの直接の効果を図解する図。

Claims (3)

  1. デキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有することを特徴とする超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)の治療薬であり、
    前記IBMIRが、移植されるべき細胞類が外来レシピエント内に移植され、それに続いて移植されるべき細胞類が血液に接触することにより生じるものであり、
    前記移植されるべき細胞類が次のいずれかであるもの;
    ― 非血管新生の細胞集合体 または
    ― 非血管新生組織
    ただし、ランゲルハンス膵島を除く。
  2. デキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有することを特徴とする超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)による移植されるべき細胞類の形態崩壊の治療薬であり、
    前記移植されるべき細胞類が次のいずれかであるもの;
    ― 非血管新生の細胞集合体 または
    ― 非血管新生組織
    ただし、ランゲルハンス膵島を除く。
  3. デキストラン硫酸エステルまたはその薬学的に許容される誘導体を含有することを特徴とする超急性血液媒介炎症反応(IBMIR)による移植されるべき細胞類の組織不適合の治療薬であり、
    前記移植細胞が次のいずれかであるもの;
    ― 非血管新生の細胞集合体 または
    ― 非血管新生組織
    ただし、ランゲルハンス膵島を除く。
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