JP5989088B2 - グルコースポリマーに含まれる汚染物質の検出方法 - Google Patents

グルコースポリマーに含まれる汚染物質の検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、グルコースポリマー、特定的にはグルコースポリマーの製造回路、より特定的には腹膜透析のためのそれらに含まれる汚染物質の検出方法に関する。さらに、この方法はまた、経腸栄養および非経口栄養のための、さらには新生児の栄養のためのグルコースポリマー、特定的にはグルコースポリマーの製造回路に含まれる汚染物質の検出を可能にする。また、本発明の対象は、炎症誘発性汚染物質の同定に必要とされるものである。
本出願人会社は、グルコースポリマーを介して導入される可能性のある汚染物質(前記汚染物質は、ヒトの健康に非常に有害な炎症反応の原因となる)の危険性が知られている分野すなわち腹膜透析分野でその発明を開発する選択を行った。
腹膜透析は、腎臓により血漿からうまく精製除去されない、または、もはやうまく精製除去されない尿素、クレアチニン、過剰のカリウム、または過剰の水などの廃物を除去することが目的の透析の一種である。この医学的治療は、末期慢性腎不全の場合に必要とされる。
それは、腹膜を透析膜として使用する体内精製である。血液からの毒性廃物は、腹膜の半透膜を通過して透析液として知られる溶液に入る。透析液は、持続カテーテルを介して腹膜腔内に導入される。以下の2つのタイプの腹膜透析が存在する。
・CAPD(連続携行式腹膜透析)、すなわち、処方箋に従って1日あたり4袋の透析液を通過させることに基づく治療、
・APD(自動腹膜透析)、すなわち、処方箋に従って8時間あたり約15リットルの透析液に対応する連続夜間治療。
最も一般的に使用される透析液は、電解質(ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、塩素)および浸透圧剤酸(グルコースまたはグルコースポリマー、たとえば、Baxter社により販売されているExtraneal(登録商標)携行式腹膜透析液中に存在する「イコデキストリン」)が添加された、酸性pH(5.2〜5.5)または生理的pH(7.4)の緩衝液(乳酸塩または重炭酸塩の)で構成される。
グルコースは、その小さいサイズに起因して、2〜4時間の注入で急速に腹膜を通過して浸透圧勾配の低下をもたらすので、以上に挙げたイコデキストリンなどのグルコースポリマーは、浸透圧剤としてグルコースよりも好ましい。
標準グルコースポリマーは、穀物由来または塊茎植物由来のデンプンの酸加水分解または酵素加水分解により製造される。
完全にランダムであるデンプンの酸加水分解、またはわずかにより規則的であるその酵素加水分解は、グルコース(モノマー)と、低重合度(またはDP)の非常に短い分子(オリゴマー)および高DPの非常に長い分子(ポリマー)を含むグルコース鎖と、の混合物を提供する。グルコースポリマーはさらに、きわめてさまざまな分子量を有する。
連続携行式腹膜透析用のグルコースポリマーのより特定の使用分野では、これらのデンプン加水分解物(グルコースとグルコースオリゴマーおよびグルコースポリマーとの混合物)は、そのままでは使用できないことがすぐに明らかになった。
欧州特許第207676号明細書には、水中10%で無色透明溶液を形成する5000〜100000ダルトンの重量平均分子量(Mw)および8000ダルトン未満の数平均分子量(Mn)のグルコースポリマーが好ましいと教示されている。
そのようなグルコースポリマーはまた、好ましくは、分子量が5000〜50000ダルトンであるグルコースポリマーを少なくとも80%含み、グルコースやDPが3(分子量504)以下であるグルコースポリマーをほとんどまたはまったく含まず、かつ分子量が100000(DP約600)超であるグルコースポリマーをほとんど、またはまったく含まない。
言い換えれば、好ましいグルコースポリマーは、低多分散性指数(Mw/Mn比を計算することにより得られる値)を有するグルコースポリマーである。
デンプン加水分解物から低多分散性指数を有するこれらのグルコースポリマーを得るために先の欧州特許第207676号明細書に提案された方法は、
・水混和性溶媒を用いてマルトデキストリンの分別沈殿を行うこと、
・または適切なカットオフもしくは排除閾値を有する種々の膜を介して上述のマルトデキストリンの分子濾過を行うこと、のいずれか
で構成される。
2つの場合、これらの方法は、非常に高分子量のポリマーと、低分子量のモノマーまたはオリゴマーと、を同時に除去することをめざしている。
しかしながら、これらの方法では、それらの実現の観点からみても、取得可能になる生成物の収率および品質の観点からみても、満足すべきものは得られない。
好ましくは8000ダルトン未満のMnおよび12000〜20000ダルトンのMwを有する優先的に2.5未満の低多分散性指数の完全水溶性グルコースポリマーの製造方法(前記方法は先行技術の欠点がない)の開発を期して、本出願人会社は、マルトデキストリンからではなく加水分解デンプンから出発してその欧州特許第667356号明細書でこの問題を解決すべく努力した。
その場合、クロマトグラフィー分別により得られるグルコースポリマーは、好ましくは、グルコースおよび3以下のDPを有するグルコースポリマーを3%未満、かつ600超のDPを有するグルコースポリマーを0.5%未満含有する。
浸透圧能のために使用されるこれらのグルコースポリマーが完全に満足すべきものであることは、最終的に今後、腹膜透析分野の専門家により承認される。
しかしながら、腹膜透析を意図したこれらの調製物の微生物汚染のリスクは、悲しむべきことである。
グルコースポリマー製造回路は、微生物によりまたは前記微生物中に含有される炎症誘発性物質により汚染される可能性のあることが実際に知られている。
たとえば、酵母類、カビ類、および細菌類の微生物による、より特定的にはアリシクロバチルス・アシドカルダリウス(Alicyclobacillus acidocaldarius)類の好酸好熱性細菌(回路の高温酸性ゾーンで増殖する好極限性細菌)によるトウモロコシデンプンまたはコムギデンプンの汚染が、デンプン業界で報告されている。
その場合、これらの汚染された生成物を摂取した患者の主なリスクは、腹膜炎である。
さまざまな臨床症状、すなわち、腹痛、悪心、嘔吐、下痢、および発熱を伴って濁った透析液が存在する場合、臨床的に腹膜炎の疑いがあると診断される。
これらの腹膜炎発作は、腹腔内細菌感染により引き起こされ、その診断は、陽性透析液培養を介して容易に確定される。
無菌性(aseptic)腹膜炎、化学性腹膜炎、または培養陰性腹膜炎としても記述される「無菌性(sterile)腹膜炎」は、それに関するかぎり、典型的には、化学刺激物または異物により引き起こされる。
腹膜透析液調製用のイコデキストリンの導入以来、種々の原因、特定的には、潜在的に存在する炎症誘発性物質による誘発に関連付けられうる無菌性腹膜炎の孤立症例が報告されてきた。
したがって、無菌性炎症発作は、透析液の注入後に観測される主要な合併症である。
これらの炎症発作のいくつかは、化学性の問題(化学汚染物質の誤注入または特定の化合物の不適正用量)に関連付けられるが、症例の大多数は、透析液の調製に使用される溶液中に存在する微生物起源の汚染物質の存在に直接関連付けられる。
リポポリサッカリド(LPS)およびペプチドグリカン(PGN)は、微量で存在しても、炎症を誘発する高いリスクを呈する微生物起源の主要な汚染物質である。
このタイプの汚染物質が存在するために健康リスクを呈するバッチは、理論上、標準試験により廃棄することが可能である。しかしながら、溶液は健康に害がないと明言されてきたにもかかわらず、無菌性炎症発作が依然として報告されているので、この試験は満足すべきものではない。
したがって、当該分野の関係者により絶えず関心が払われているにもかかわらず、特に検出を改良することにより汚染のリスクを低減することに関して、炎症を誘発する可能性のある汚染物質の検出性能レベルを改良する必要性が依然として存在する。
他の汚染物質、特にLPSまたはPGNにより、とりわけTLR(Toll様レセプター)とNOD(ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン含有タンパク質)様レセプターとの協同機序を介して、誘発される炎症反応を悪化させうる分子の存在を考慮に入れることは、本出願人会社の功績である。実際に、炎症に及ぼす単離された汚染物質の影響のみを考慮することは、単純化しすぎである。
TLR4(Toll様レセプター)タイプのレセプターにより認識されるリガンドであるLPSとは対照的に、PGN(さらには多数の糖脂質およびリポペプチド)は、TLR2タイプのレセプターにより認識されるリガンドであり、in vitroモデルおよびin vivoモデルで弱い炎症反応を誘発することから、検出するためには、これらの分子は、より高い濃度で存在しなければならないことが示唆される。
したがって、単核細胞(PBMC、初代単球/マクロファージ、または単球系)を用いたモデルでは、LPSは、約1ng/mlの濃度で有意な反応を誘発するが、類似の反応(w/w比)を得るために、少なくとも100倍のPGN濃度が必要とされる。
それに加えて、可溶性PGN(MW≒125kDa)は、TLR2の活性化を介して炎症反応を誘発するが、その解重合生成物(依然として生物活性なその最小構造は、ムラミルジペプチド(MDP)である)は、NOD様細胞内レセプターと相互作用する。
これらの誘導体は、単独では、in vitroでそれほど炎症性がなく、>1μg/mlの値で有意な反応を示す。
一方、これらの分子の存在は、使用される実験モデル(マウス、単球/マクロファージ系、血中単核細胞)に関係なく、TLRとNOD様レセプターとの協同機序により、炎症反応に対して相乗効果を有する。
PGN解重合生成物に加えて、ホルミル化微生物ペプチド(そのプロトタイプはf−MLP(ホルミル−Met−Leu−Pheトリペプチド)である)もまた、実質的な相乗活性を有する。当初、これらのペプチドは、白血球に及ぼすそれらの化学誘引活性に関して同定されたが、それら自体では、サイトカイン反応を誘発することができない。
しかしながら、TLRアゴニストと組み合わせた場合、それらは、標的細胞を感作することによりサイトカイン産生の増大に寄与する。
したがって、微量のPGNおよび/またはLPSの作用を増悪することにより無菌性炎症発作の間接的原因となりうるので、これらの「小分子」を無視しないことが重要である。
過去数年間にわたり、炎症反応試験で動物モデルを置き換えるために、初代細胞を用いた多く試験が開発されてきた。
しかしながら、これらのin vitroモデルは、実験の偏りの原因となり得る、かなりの個体間変動を受けやすい。
反対に、単球細胞株は一定した反応を示すので、現在開発中の試験でなぜこのタイプの細胞が培養でますます使用されるようになっているかがわかる。しかしながら、これらの試験は、溶液中に混合物として存在するすべての汚染物質に対する全炎症反応を与えるという欠点を有するので、汚染物質の性質を特徴付けることができない。
増悪した炎症反応は、炎症の急性期のサイトカイン、たとえば、TNF−α(腫瘍壊死因子α)、IL−1β(インターロイキン1β)、およびCCL5(ケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド5)/RANTES(活性化により調節されて正常T細胞により発現分泌される)などのケモカインでは見られるが、IL−6(インターロイキン6)では全く、またはほとんど見られないことにも留意することが重要である。したがって、後者の産生に基づく方法(米国特許出願公開第2009/0239819号明細書および米国特許出願公開第2007/0184496号明細書)は、溶液中の混合物として汚染物質を検出するのに適していない。
したがって、本出願人会社は、以下の結論に達した。
(i)生物学的溶液中に微量で存在する細菌汚染物質を検出するのは困難であり、
(ii)相乗効果があるのでPGNおよびLPSの検出に限定しないことが重要であり、
(iii)感度の高いかつ再現性のある新しい検出方法を開発することが必要であり、しかも
(iv)汚染物質の性質を特徴付けうる感度の高いかつ再現性のある検出方法を用いることが有利である。
したがって、現在使用されているおよび/または文献に記載されている手順の感度の閾値未満の炎症誘発作用を有する微生物汚染物質を検出するための、ひいては製造回路に由来するバッチ中に微量で存在する炎症誘発性分子のファミリーさらには性質を同定するための、感度の高いかつ効果的な方法を開発したことは、本出願人会社の功績である。
実際に、in vitroで炎症反応を測定する非常に感度の高い方法であれば、レベルが標準試験を用いて現在測定可能なレベル未満であるという意味で、「有意でない」汚染レベルに基づいてバッチを保持することまたは保持しないことが可能になるであろう。
ヒトにおける治療的使用に供される溶液(たとえば腹膜透析液)の組成を構成するバッチを提案することが可能になるであろう。
さらに、炎症反応の原因となる分子の同定を行えば、製造方法の実施時に汚染源を検出し、かつ汚染物質のレベルを低減さらにはゼロにすべく修正変更を加えることが可能になるはずである。
したがって、本発明に係る方法は、in vitro炎症反応試験を含む、グルコースポリマー特に腹膜透析液調製用グルコースポリマーに含まれる炎症誘発性汚染物質の検出方法に関する。
グルコースポリマーは、腹膜透析、経腸栄養および非経口栄養、ならびに新生児の栄養のためのものでありうる。好ましい一実施形態では、本発明に係る方法を用いて試験されるグルコースポリマーは、イコデキストリンまたはマルトデキストリンである。それらは、それらの調製の1つ以上の段階で、特定的には、原材料のレベルで、それらの調製プロセスの任意の工程で、および/またはプロセスの最終生成物のレベルで、試験可能である。それらはまた、腹膜透析液のサンプルとして試験可能である。
以上に述べたように、MDPやf−MLPなどの細菌起源のいくつかの分子は、弱い炎症誘発物質であるが、相加的または相乗的に作用して、他の汚染物質により誘発される反応を増大させることが可能である。
この性質は、これらの分子がTLR以外のレセプターの介入により作用するという事実に基づく。
TLR4と反応するLPS以外に、バッチ中に存在する可能性のある炎症能を有する分子の大多数は、TLR2アゴニストである。
これらの汚染物質は、低濃度で存在し、かつ引き起こされる炎症反応がバックグラウンドノイズに近いことが最も多いので、検出が困難である。
したがって、相乗活性を有する分子が存在すれば、TLR2リガンドにより誘発される炎症反応を悪化させうるので、その利点を低用量の汚染物質の検出に生かすことが可能である。
MDP(NOD2アゴニスト)、f−MLP(微生物ペプチドレセプターリガンド)、さらにはLPS(TLR4/TLR2相乗作用を引き起こすため)で汚染されたサンプルは、結果として、in vitro炎症反応を引き起こすであろう。
したがって、本発明に係る方法を利用して検出される炎症誘発性汚染物質は、単独または組合せで、炎症反応を引き起こしうる。特定的には、これらの汚染物質は、単独とみなされる場合、弱い炎症誘発物質でありうるが、組み合わせた場合、実質的な炎症反応を誘発しうる。本発明に係る方法によれば、それぞれの特定の作用だけでなく、検討対象のグルコースポリマー調製時に存在する一群の汚染物質の作用を考慮することが可能になる。
本発明に係る方法は、少なくとも1種の炎症反応因子の検出を可能とする細胞株を用いた少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を含む。好ましくは、細胞株は、マクロファージ細胞株またはマクロファージ分化細胞株のいずれか、あるいは1種以上のTLRまたはNOD様レセプター、たとえば、TLR2、TLR4、もしくはNOD2、またはそれらの組合せを発現する細胞である。
第1の実施形態によれば、炎症反応試験で使用される細胞株は、マクロファージ細胞株またはマクロファージ分化細胞株である。特定的には、細胞株は、TNF−αおよびケモカインCCL5/RANTESを産生する。好ましくは、試験は、マクロファージ分化THP−1細胞を用いて行われる。
好ましい一実施形態では、マクロファージまたはマクロファージ分化細胞、特定的にはマクロファージ分化THP−1細胞は、0.5〜1×10細胞/ml培養培地、好ましくは0.7〜0.8×10細胞/ml、さらにより好ましくは約0.75×10細胞/mlの密度で使用される。
炎症の急性期のサイトカイン(TNF−α、IL−1β、ケモカイン)では相乗効果(これらの種々の汚染物質の組合せにより得られる効果)が特に顕著であるが、IL6などの遅延期のサイトカインではそうでないことを考えると、in vitro炎症反応試験は、マクロファージ、特定的にはマクロファージ分化THP−1細胞によるTNF−αおよび/またはケモカインCCL5/RANTESの産生に基づくものでありうる。
したがって、特定の一実施形態によれば、炎症反応試験は、この細胞株の細胞、好ましくはマクロファージを、炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下に配置することと、炎症の急性期のサイトカイン、特定的には、TNF−α、IL−1β、および/またはケモカイン特にCCL5/RANTESの産生を測定することと、に依拠し、これらのサイトカインの産生は、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる。特に好ましい一実施形態では、試験は、TNF−αおよび/またはCCL5/RANTES、好ましくはCCL5/RANTESの産生を測定することを含む。サイトカインアッセイは、当業者に周知の任意の手段により、特定的にはELISAにより行うことが可能である。好ましい一実施形態では、試験は、8時間の刺激後のTNF−αの産生を測定することを含む。他の好ましい実施形態では、試験は、特定的にはELISAアッセイを利用して、20時間の刺激後のRANTESの産生を測定することを含む。
炎症誘発性汚染物質により、たとえば、LPSおよび/またはPGNにより誘発される細胞反応を増大させるために、汚染物質と相乗的に作用しうる成分を試験サンプルに添加することが可能である。実際に、これにより、より低用量の汚染物質を検出できるようにすることが可能になる。好ましくは、この成分は、MDPもしくは関連分子(N−グリコリル−MDP、L18−MDP)、ホルミル化微生物ペプチド(f−MLP)、またはLPSである。好ましくは、この成分は、MDP、f−MLP、またはLPSである。さらにより好ましくは、この成分は、MDPまたはLPSである。特定的には、LPSは、大腸菌(E.coli)LPSである。
好ましい一実施形態では、MDP、特定的にはS.アウレウス(S.aureus)MDPが、サンプルに添加される。好ましくは、MDPは、1μg/ml超の濃度、好ましくは1〜100μg/mlの濃度でサンプルに添加される。なかでも特に好ましい一実施形態では、MDPは、10μg/mlの濃度でサンプルに添加される。
他の好ましい実施形態では、f−MLPが、10nM超、好ましくは、少なくとも50、100、150、200、300、400、または500nMの濃度でサンプルに添加される。
さらに他の好ましい実施形態では、LPS、特定的には大腸菌(E.coli)LPSを、少なくとも10pg/mlの濃度、たとえば25pg/mlの濃度でサンプルに添加することが可能である。
好ましい一実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、5〜50mg/ml、好ましくは5〜10、20、30、または40mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。特定の一実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、約5mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。好ましい一実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、約25mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。
任意選択により、グルコースポリマー調製物のサンプルを試験前にムタノリシンで処理することが可能である。この酵素は、そのムラミダーゼ活性によりPGNを解重合することが可能である。たとえば、任意選択により7.5〜37.5%(重量/体積)のグルコースポリマー濃度を有するように希釈されていてもよいサンプルの存在下に、6〜16時間、好ましくは約16時間にわたり、約2500U/mlの濃度の酵素を配置することが可能である。次いで、こうして処理されたサンプルを本発明に従ってマクロファージを用いた試験に付す。任意選択により、ムタノリシンで処理されたサンプルを用いて得られた結果、すなわち、サイトカイン産生を、処理せずに得られた結果と比較してもよい。
任意選択により、他の選択肢として、グルコースポリマー調製物のサンプルを試験前に濾過することが可能である。この濾過の目的は、本質的には、高分子量PGNなどの高分子量分子を除去して、最も特定的には小サイズの汚染物質を分析するために濾液の試験を行うことである。濾過のカットオフ閾値は、たとえば30kD〜150kD、好ましくは30〜100kDまたは30〜50kD、特定的には約30kDでありうる。好ましくは、濾過は、限外濾過により行われる。それはまた、当業者に公知の任意の手段により行うことが可能である。したがって、こうして濾過されたサンプルすなわち濾液を、本発明に従ってマクロファージを用いた試験に付す。任意選択により、濾液を用いて得られた結果、すなわち、サイトカイン産生を、濾過せずにまたは濾過前に得られた結果と比較してもよい。これにより、小サイズの分子の特異的炎症寄与を推定することが可能であろう。
好ましい特定の一実施形態では、この方法は、以下の特徴の1つ以上を有する。
・細胞株は、0.5〜1×10細胞/ml、好ましくは0.7〜0.8×10細胞/ml、さらにより好ましくは約0.75×10細胞/mlの密度で使用され、かつ/または
・グルコースポリマー濃度は、50mg/ml未満、好ましくは約25mg/mlであり、かつ/または
・サイトカイン産生は、RANTESでは20時間の刺激後および/もしくはTNF−αでは8時間の刺激後に測定され、かつ/または
・MDPは、1〜100μg/ml、好ましくは約10μg/mLの濃度でグルコースポリマー調製物に添加される。
好ましくは、この方法は、これらの特徴をすべて含む。
したがって、なかでも特定の一形態では、この方法は、
・MDP(好ましくは1〜100μg/mlの濃度)の存在下で、約20時間にわたり、炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下にマクロファージを配置することと、ここで、グルコースポリマー濃度は、50mg/ml未満、好ましくは約25mg/mlであり、かつマクロファージは、0.5〜1×10細胞/ml、好ましくは0.7〜0.8×10細胞/ml、さらにより好ましくは約0.75×10細胞/mlの密度を有する、
・CCL5/RANTESの産生を測定することと、ここで、CCL5/RANTESの産生は、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる、
を含む。
なかでも特に、この第1の実施形態によれば、PGNおよび/またはLPSによる、好ましくは中サイズのPGN(特定的には約120kDa)および/またはLPSによる、さらにより特定的にはLPSによるグルコースポリマーの汚染を検出することが可能になる。
特定的には、この方法は、汚染物質の定量を含みうる。たとえば、この定量は、用量−反応曲線を用いて行うことが可能である。この用量−反応曲線は、特定的には、漸増用量の汚染物質を用いて同一条件下で同一細胞を用いて作成することが可能である。好ましくは、そのような用量−反応曲線は、漸増用量のLPSを用いて作成することが可能である。
この第1の実施形態は、単独でまたは第2の実施形態との組合せで、本発明に係る方法により実現可能である。
第2の実施形態によれば、in vitro炎症試験を行うために使用される細胞株は、1種以上の先天性免疫レセプターの活性の検出を可能とする系である。
特定的には、この細胞株は、1種以上の先天性免疫レセプターをコードする1種以上のベクターを用いて安定なトランスフェクションにより取得可能である。
先天性免疫レセプターの活性は、たとえば、前記レセプターに関連するシグナリング経路の直接制御下にあるレポーター遺伝子を用いて検出可能である。好ましくは、このレポーター遺伝子は、着色タンパク質もしくは蛍光タンパク質をコードするか、または基質を用いてもしくは用いずに活性の測定が可能なタンパク質をコードする。特定的には、レポーター遺伝子は、アルカリホスファターゼをコードする。
したがって、この方法は、1種以上のTLRまたはNOD様レセプターを発現する1種以上の細胞株をグルコースポリマーの調製物の存在下に配置することと、特定的にはレポーター遺伝子のシグナルを利用して、レセプターの活性の測定することと、を含む。このレポーター遺伝子シグナルは、レセプターのアゴニストである汚染物質が調製物中に存在することの指標となる。
好ましくは、この細胞株は、1種以上のTLRまたはNOD様レセプター、たとえば、TLR2、3、4、5、7、8、もしくは9またはNOD2レセプターの活性の検出を可能にする。好ましくは、この細胞株は、TLR2、TLR4、およびNOD2から選択される1種以上のレセプターの活性の検出を可能にする。特定の一実施形態では、この細胞株は、TLR2、TLR4、およびNOD2レセプターを発現し、かつそれらの活性の検出を可能にする。
使用される細胞株は、たとえば、先天性免疫レセプターをコードするベクターを用いて安定なトランスフェクションにより改変されたHEK−Blue株(商標、InvivoGen社により販売されている)でありうる。しかしながら、当業者であれば他の市販の系(Imgenex)を使用することも可能であるかまたはそれらを調製することが可能であることに留意されたい。
これらの細胞はまた、たとえば、同一細胞株内で発現されるレセプターに関連するシグナリング経路の直接制御下で合成が行われる分泌型アルカリホスファターゼ(SEAP:分泌型胎盤アルカリホスファターゼ)を産生するレポーター遺伝子と共トランスフェクトすることも可能である。好ましい一実施形態では、酵素反応は、1:3の試験培地対SEAP試薬比(たとえば、50μlの培地および150μlのSEAP試薬)を用いて行われる。それに加えて、少なくとも60分間の反応時間が好ましいであろう。
細胞株は、たとえば、
・HEK−Blue(商標)hTLR2株(TLR2アゴニストに特異的に反応する系)、
・HEK−Blue(商標)hNOD2株(PGN解重合生成物および関連分子(MDP、L18−MDPなど)に効果的に反応する系)、ならびに
・Raw−Blue(商標)株(アルカリホスファターゼを発現するようにトランスフェクトされたマウスマクロファージ系)
からなる群から選択可能である。Raw−Blue(商標)株は、先天性免疫レセプター、特定的にはTLR2、TLR4、およびNOD2レセプターを発現する。
これらの株については、本明細書のこれ以降に詳述する。
好ましい一実施形態では、TLR2を発現しかつその活性の検出を可能とする株ならびに/またはTLR2、TLR4、およびNOD2レセプターを発現しかつそれらの活性の検出を可能とする株を使用する。たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株および/またはRaw−Blue(商標)細胞株を使用する。最も特定的には、この方法は、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株およびRaw−Blue(商標)細胞株を用いた試験を実現する。
他の好ましい実施形態では、それぞれTLR2およびNOD2を発現しかつ(単独で)それらの活性の検出を可能とする2つの株ならびにTLR2、TLR4、およびNOD2レセプターを発現しかつそれらの活性の検出を可能とする1つの系を使用する。たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株、HEK−Blue(商標)hNOD2細胞株、およびRaw−Blue(商標)細胞株を使用する。最も特定的には、この方法は、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株、HEK−Blue(商標)hNOD2細胞株、およびRaw−Blue(商標)細胞株を用いた試験を実現する。
したがって、そのような株を使用すれば、サイトカインアッセイを酵素試験(ホスファターゼ活性)と置き換えて、その株により発現されるレセプターに基づいて細菌起源の分子の特定のファミリーを標的にすることが可能になる。
それに加えて、これらの株により、特定的にはTLR2アゴニスト(PGN、LTA(リポテイコ酸)、LM(リポマンナン)など)およびNOD2アゴニスト(PGN解重合生成物およびMDP)に関して、非常に低い閾値で汚染物質を検出することが可能である。したがって、NOD2特にHEK−Blue(商標)hNOD2を発現する株により、最も特定的には、PGN解重合生成物およびMDP、好ましくはMDPによる汚染を検出することが可能である。TLR2特にHEK−Blue(商標)hTLR2および/またはRaw−Blue(商標)を発現する株により、最も特定的には、PGNによる汚染を検出することが可能である。
この第2の実施形態によれば、in vitro炎症反応試験は、炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下に1種以上の先天性免疫レセプターの活性の検出を可能とする細胞株の細胞を配置することと、レセプターの活性またはそれに関連するレポーター遺伝子のシグナルを測定することと、に依拠する。
この活性またはこのシグナルの検出は、1種以上の先天性免疫レセプターを活性化して炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる。
好ましい一実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、5〜50mg/ml、好ましくは5〜10、20、30、または40mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。特定の一実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、約5mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。好ましい実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、HEK−Blue(商標)hTLR2および/またはHEK−Blue(商標)hNOD2細胞を使用する場合、約37.5mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。他の好ましい実施形態では、試験されるグルコースポリマー調製物は、Raw−Blue(商標)細胞を使用する場合、約50mg/mlのグルコースポリマー濃度を有する。
任意選択により、グルコースポリマー調製物のサンプルを試験前にムタノリシンで処理することが可能である。この酵素は、そのムラミダーゼ活性によりPGNを解重合することが可能である。たとえば、任意選択により7.5%〜37.5%(重量/体積)のグルコースポリマー濃度を有するように希釈されていてもよいサンプルの存在下に、6〜16時間、好ましくは約16時間にわたり、2500U/mlの濃度の酵素を配置することが可能である。次いで、こうして処理されたサンプルを第2の実施形態に係る方法に付す。任意選択により、ムタノリシンで処理されたサンプルを用いて得られた結果を、処理せずに得られた結果と比較してもよい。
任意選択により、他の選択肢として、グルコースポリマー調製物のサンプルを試験前に濾過することが可能である。この濾過の目的は、本質的には、高分子量PGNなどの高分子量分子を除去して、最も特定的には小サイズの汚染物質を分析するために濾液の試験を行うことである。濾過のカットオフ閾値は、たとえば30kD〜150kD、好ましくは30〜100kDまたは30〜50kD、特定的には約30kDでありうる。好ましくは、濾過は、限外濾過により行われる。それはまた、当業者に公知の任意の手段により行うことが可能である。したがって、こうして濾過されたサンプルすなわち濾液を第2の実施形態に係る方法に付す。任意選択により、濾液を用いて得られた結果を、濾過せずにまたは濾過前に得られた結果と比較してもよい。これにより、小サイズの分子の特異的炎症寄与を推定することが可能であろう。
この第2の実施形態の好ましい特定の一実施形態では、この方法は、以下の特徴の1つ以上を有する。
・細胞株は、96ウェルプレートにHEK−Blue(商標)hTLR2またはRaw−Blue(商標)では約50000細胞/ウェル、および96ウェルプレートにHEK−Blue(商標)hNOD2では10000細胞/ウェルの密度で使用され、かつ/または
・試験されるグルコースポリマー調製物は、HEK−Blue(商標)hTLR2および/またはHEK−Blue(商標)hNOD2細胞を使用する場合、5〜50mg/mlのグルコースポリマー濃度、好ましくは約37.5mg/mlのグルコースポリマー濃度、ならびにRaw−Blue(商標)細胞を使用する場合、約50mg/mlのグルコースポリマー濃度を有し、かつ/または
・グルコースポリマー調製物を細胞に接触させる処理は、約16〜24時間継続され、かつ/または
・SEAPレポーター遺伝子のシグナルは、好ましくは少なくとも60分間、理想的には60分間のインキュベーションの後、20:180、好ましくは50:150の培養上清:SEAP基質比で検出される。
特定の一実施形態では、この方法は、これらの特徴をすべて含む。
特定的には、この方法は、汚染物質の定量を含みうる。たとえば、この定量は、用量−反応曲線を用いて行うことが可能である。この用量−反応曲線は、特定的には、漸増用量の汚染物質を用いて同一条件下で同一細胞を用いて作成することが可能である。好ましくは、そのような用量−反応曲線は、TLR2(たとえばHEK−Blue(商標)hTLR2およびRaw−Blue(商標))を発現する細胞では漸増用量のPGNを用いて、およびNOD2(たとえばHEK−Blue(商標)hNOD2)を発現する細胞では漸増用量のMDPを用いて、作成することが可能である。
したがって、本発明に係る方法はまた、炎症反応を引き起こしうる汚染物質を同定することに依拠する工程を含みうる。
このために、以上に記載したように、1種の先天性免疫レセプターまたは複数種の先天性免疫レセプターの活性の検出を可能とする細胞株が、試験対象のグルコースポリマー調製物の存在下に配置される。レセプターの活性またはこのレセプターに関連するレポーター遺伝子のシグナルが測定される。この活性またはこのシグナルの検出は、レセプターのアゴニストである汚染物質が調製物中に存在することの指標となる。
したがって、NOD2特にHEK−Blue(商標)hNOD2を発現する株により、最も特定的には、PGN解重合生成物およびMDP、好ましくはMDPによる汚染を検出することが可能である。TLR2特にHEK−Blue(商標)hTLR2および/またはRaw−Blue(商標)を発現する系により、最も特定的には、PGNによる汚染を検出することが可能である。さらに、マクロファージ特にTHP−1マクロファージにより、最も特定的には、LPSによる汚染を検出することが可能である。
一実施形態によれば、本発明に係る方法は、
(a)以上の第1の実施形態に記載されるように、炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下に細胞株の細胞、好ましくはマクロファージを配置することと、炎症の急性期のサイトカイン、特定的にはTNF−α、IL−1β、および/またはケモカインたとえばCCL5/RANTESの産生を測定することと、に依拠する少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を行うことと、(ここで、これらのサイトカインの産生は、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる、)および/または
(b)以上の第2の実施形態に記載されるように、1種の先天性免疫レセプターまたは複数種の先天性免疫レセプターの活性の検出を可能とする細胞株を調製物の存在下に配置して、レセプターの活性またはこのレセプターに関連するレポーター遺伝子のシグナルを検出することと、(ここで、この活性またはこのシグナルの検出は、レセプターのアゴニストである汚染物質が調製物中に存在することの指標となる、)
に依拠する工程を含む。
好ましい一実施形態によれば、本発明に係る方法は、
(a)炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下に細胞株の細胞、好ましくはマクロファージを配置することと、炎症の急性期のサイトカイン、特定的にはTNF−α、IL−1β、および/またはケモカインたとえばCCL5/RANTESの産生を測定することと、に依拠する少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を行うことと、(ここで、これらのサイトカインの産生は、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる、)
(b)調製物が汚染物質を含有する場合、以上に記載したように、1種の先天性免疫レセプターまたは複数種の先天性免疫レセプターの活性の検出を可能とする細胞株を調製物の存在下に配置して、レセプターの活性またはこのレセプターに関連するレポーター遺伝子のシグナルを検出することと、(ここで、この活性またはこのシグナルの検出は、レセプターのアゴニストである汚染物質が調製物中に存在することの指標となる、)
に依拠する工程を含む。
この方法の工程a)およびb)は、以上に提供された詳細に従って行われる。好ましくは、この方法は、2つの工程を含む。
好ましい一実施形態では、TLR2レセプターを発現しかつその活性の検出を可能とする細胞株、たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2、および/または以上に記載したように、複数種の先天性免疫レセプター、特定的には、TLR2、TLR4、およびNOD2を発現する株、たとえば、Raw−Blue(商標)を使用する。最も特定的には、この方法は、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株およびRaw−Blue(商標)細胞株を用いた試験を実現する。
他の好ましい実施形態では、TLR2レセプターを発現しかつその活性の検出を可能とする細胞株、たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2、NOD2レセプターを発現しかつその活性の検出を可能とする細胞株、たとえば、HEK−Blue(商標)hNOD2、および/または以上に記載したように、複数種の先天性免疫レセプター、特定的には、TLR2、TLR4、およびNOD2を発現する株、たとえば、Raw−Blue(商標)を使用する。最も特定的には、この方法は、HEK−Blue(商標)hTLR2細胞株、HEK−Blue(商標)hNOD2細胞株、およびRaw−Blue(商標)細胞株を用いた試験を実現する。
したがって、この方法によれば、グルコースポリマー調製物中の炎症誘発性汚染物質の存在の検出だけでなく、これらの汚染物質の性質に関する情報の取得も可能になる。特定的には、これらの汚染物質がTLRまたはNOD様レセプター、たとえば、TLR2、TLR4、またはNOD2のアゴニストであるかを確定することが可能である。好ましい一実施形態によれば、たとえば以下の分化THP−1細胞でサイトカイン反応試験を用いて得られる情報の追加情報を提供するために、複数の株を使用することが可能である。
・HEK−Blue(商標)hTLR4系:この株は、TLR4アゴニストに特異的に反応する。それは、特定的には、LPSのアッセイを可能にする。
・HEK−Blue(商標)hTLR2株:この株は、TLR2アゴニストに特異的に反応する。それは、特定的には、PGNのアッセイを可能にする。
したがって、その使用により、炎症反応を引き起こすのにこれらの汚染物質が寄与するかを決定することが可能である。
特定の一実施形態では、PGN特に大サイズのPGNを除去するために、好ましくは30kDaのカットオフ閾値を用いて、特定的には限外濾過により、以上に記載したようにグルコースポリマー調製物のサンプルを濾過することが可能である。したがって、他のTLR2アゴニストである小サイズのリポペプチドおよびグリコペプチドを濾液中で維持して、それらの反応のみを濾液の試験により測定する。
それに加えて、リゾチームおよび/またはβ−グルカナーゼで溶液を処理すれば、PGNおよび/またはβ−グルカンを除去して、汚染バッチ中に存在しうる他のTLR2アゴニスト(糖脂質およびリポペプチド)の有意性を決定することが可能になる。さらに、特定的には以上に詳述したように、グルコースポリマー調製物のサンプルを試験前にムタノリシンで処理することが可能である。
・HEK−Blue(商標)hNOD2株:この株は、NODSアゴニストに特異的に反応する。それは、特定的には、MDPのアッセイを可能にする。
したがって、この株を使用すれば、それらを低濃度で検出することが可能になる。PGNの存在は、その分解産物もまた存在することおよびTLRアゴニストと相乗的に作用しうることを意味するので、この分析はいっそう有利である。
・HEK−Blue(商標)Null2株:これは対照株であり、その使用は、グルコースポリマー溶液が内因性機序を介して酵素の産生を誘発しないことを検証するために必要である。
・Raw−Blue(商標)株:これは、SEAPでトランスフェクトされたマウスマクロファージ株である。
この株の利点は、実質上すべての先天性免疫レセプターを天然で発現することである。
それは、任意のタイプの微生物汚染物質に反応すると推測されるので、試験で陽性対照として機能する。
本発明の対象はまた、炎症誘発性汚染物質の同定手段である。
LPSおよびPGNのアッセイは、当業者に公知の任意の手段により行うことが可能である。たとえば、ペプチドグリカン含有率は、以下の2つの試験に従って決定可能である。
・和光純薬工業株式会社により販売されている標準SLP試験、
・SLP−HS試験(国際特許出願公開第2010/125315号パンフレットに詳述されるように本出願人会社により開発検証された高感度試験)。
これらの試験は、実質的に異なるPGN不純物に対して生物学的反応性を呈する異なる試薬(SLP試薬、PGN標準)を有するので、異なる性能基準を有する。
・標準SLP試験:SLP試薬n°29751501−ミクロコッカス・ルテウス(Micrococcus luteus)PGN標準n°16218101。
・SLP−HS(高感度)試験:SLP−HSキットn°29358301(スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)PGN標準を含む)。
本出願人会社により開発されたSLP−HS法は、より高感度である。それは、以下のように標準SLP法よりも低い検出限界(LD)および定量限界(LQ)を有する。
SLP−HS試験 1ng/gのLDおよび3ng/gのLQ。
標準SLP試験 20ng/gのLDおよび40ng/gのLQ。
したがって、これ以降に例示されかつ以下に説明されるように、SLP−HS試験は、標準SLP試験よりも高感度であるので、特に準備されてないかぎり、従来の方法によるPGNのアッセイは、本出願ではSLP−HS試験を用いて行われる。
たとえばHEK−Blue(商標)細胞を用いた、以上に記載の「炎症反応」試験により、主要な汚染物質(LPS、PGN、β−グルカン、MDP、および関連分子)の性質の同定および炎症反応の誘発におけるそれらの寄与の推定を行うことが可能である。
試験バッチ中に存在しうる他の汚染物質は、本質的には、TLR2アゴニストである糖脂質およびリポペプチド、または微生物ペプチドである。
・糖脂質およびリポペプチドに対しては、それらを回収して濃縮するために、それらの両親媒性に基づく分別手順が行われる。
クロロホルム/メタノール混合物で処理すれば、これらの分子をグルコースポリマー溶液から抽出して、クロロホルムの蒸発後、それらを濃縮することが可能になる。
分子を回収した後、それらを最小体積のDMSO(または細胞に対して非毒性の任意の他の溶媒)中に取り込み、次いで、以上に記載の炎症反応試験で解析する。
したがって、TLR2などのレセプターの活性の検出を可能とする細胞株、たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2株を使用すれば、分析対象のバッチ中のPGN以外の微量のTLR2アゴニストの存在または不在を確認することが可能になる。
すべてのタイプのレセプターを発現する細胞たとえばRaw−Blue(商標)細胞を用いたモデルで化合物を試験することも可能であるが、この場合、グルコースポリマー溶液は、微量のLPSを除去するためにDetoxi−gelで前処理される。
回収される量に依存して、汚染物質のより精密な分析が行われる。
特定的には、サンプルを濾過することが可能である。たとえば、30kDaのカットオフ閾値を用いて、特定的には限外濾過により、グルコースポリマー調製物のサンプルを濾過することが可能である。これにより、PGN特に大サイズのPGNを除去することが可能である。したがって、他のTLR2アゴニストである小サイズのリポペプチドおよびグリコペプチドを濾液中に維持して、汚染物質の性質を決定するために濾液を分析することが可能である。
さらに、クロロホルム/メタノール混合物で処理すれば、生成物を抽出し、続いて、それをC18樹脂カラムおよび/または炭素カラムで分別することが可能になる。次いで、化合物は、水/アセトニトリルグラジエントを用いて溶出される。画分の純度および材料の量に依存して、より精密な分析により、これらの化合物の生化学的性質さらにはそれらの構造を決定することが可能である。
微生物ペプチドに対しては、5kDaフィルターを用いた限外濾過工程により、それらをグルコースポリマー溶液から抽出することが可能である。必要であれば、炭素カラムに通すことにより、サイズ<5kDaのより疎水性の高い化合物を濾液から除去することが可能である。
続いて、溶液を濃縮してからそれらの生物学的性質に関して試験する。これらのペプチドは、白血球に対する走化性物質であるので、それらの存在は、実験室で利用可能なin vitro細胞遊走試験で検出することが可能である。
グルコースポリマーは、炎症反応を引き起こすことが公知の他の分子、たとえば、TLR5アゴニストタンパク質であるフラジェリン、ならびに核酸の誘導体および関連分子、すなわち、TLR3、7、8、および9(最初の3つは、ウイルス起源の化合物に対する反応に関与し、一方、TLR9は、細菌起源のDNAにより活性化される)のアゴニストで汚染されると考えられる。
この場合、これらの種々のTLRの活性の検出を可能とする細胞株特にHEK−Blue(商標)株が利用可能であり、炎症反応でこれらの分子の影響を分析するために使用可能である。
さらに、オリゴヌクレオチド化合物の存在は、生化学的分析により確認などが可能である。
本発明に係る方法により、腹膜透析用のグルコースポリマーに含まれる汚染物質を検出することが可能である。ここで、前記汚染物質は、炎症反応を引き起こすように互いに相乗的に作用することが可能であり、特徴として、その方法は、改変細胞株を用いた少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を含む。
特定の一実施形態では、本発明はまた、サンプル中、特定的には、腹膜透析用のグルコースポリマーのサンプル中のPGNの定量方法を提供する。この方法は、TLR2レセプターの活性の検出を可能とする細胞株と共にサンプルをインキュベートすることと、TLR2に関連するシグナリング経路の活性化を測定することにより、サンプル中に含有されるPGNの量の決定を可能にすることと、を含む。
特定的には、この株は、TLR2レセプターをコードするベクターを用いたトランスフェクション(好ましくは安定なトランスフェクション)により改変された株である。好ましくは、この株は、他の先天性免疫レセプターを発現しない。それに加えて、この株は、TLR2レセプターに関連するシグナリング経路の直接制御下にあるレポーター遺伝子を含有していてもよい。好ましくは、このレポーター遺伝子は、着色タンパク質もしくは蛍光タンパク質をコードするか、または基質を用いてもしくは用いずに活性の測定が可能なタンパク質をコードする。特定的には、レポーター遺伝子は、アルカリホスファターゼをコードする。これらの細胞はまた、たとえば、TLR2レセプターに関連するシグナリング経路の直接制御下で合成が行われる分泌型アルカリホスファターゼ(SEAP:分泌型胎盤アルカリホスファターゼ)を産生するレポーター遺伝子と共トランスフェクトすることも可能である。この株は、たとえば、HEK−Blue(商標)hTLR2株でありうる。
TLR2に関連するシグナリング経路の活性化の測定に基づいてサンプル中に含有されるPGNの量を決定するために、同時に、漸増濃度のPGN、好ましくはS.アウレウス(S.aureus)PGNを含む校正範囲を用いて用量−反応曲線を作成する。
アッセイ前、たとえば厄介な汚染物質を除去するために、アッセイされるサンプルは、任意選択により、部分精製されたものでありうる。糖ペプチドおよびリポペプチドは、クロロホルム抽出によりサンプルから除去可能である。遠心分離後、通常は親油性の汚染物質が除去された水性相を用いて、アッセイを行う。30または50kDaの閾値を有するフィルターを備えたマイクロ濃縮器による分別を行ってから、保持液を用いてアッセイを行うことが可能である。β−グルカナーゼを用いて前処理すれば、関連分子を除去することにより、アッセイを精密化できるようにすることが可能になる。
他の選択肢として好ましくは、アッセイされるサンプルは、アッセイ前にムタノリシンで処理される。たとえば、必要であれば7.5%〜37.5%(重量/体積)のグルコースポリマー濃度を有するように好ましくは希釈されたサンプルの存在下に、約2500U/mlの濃度の酵素を配置することが可能である。処理は、6〜16時間、好ましくは約16時間にわたり継続可能である。好ましい実施形態では、処理は、約7.5%(重量/体積)のグルコースポリマー濃度を有するサンプルを用いて約37℃で約16時間にわたり行われる。次いで、こうして処理されたサンプルを、TLR2を発現する細胞特にHEK−Blue(商標)hTLR2細胞に接触させる。任意選択により、ムタノリシンで処理されたサンプルを用いて得られた結果を、処理せずに得られた結果と比較してもよい。
上述の方法はまた、経腸栄養および非経口栄養のための、さらには新生児の栄養のためのグルコースポリマーに含まれる汚染物質を検出するために行うことが可能である。
本発明は、以下の実施例を利用すれば、より明確に理解されるであろうが、これらの実施例は、例示を意図したものであり、限定を意図したものではない。
10μg/mLのMDPで感作されたTHP−1細胞におけるPGNおよびLPSに対する反応によるRANTESの産生。 10μg/mLのMDPで感作されたTHP−1細胞におけるPGNおよびLPSに対する反応によるTNF−αの産生。 f−MLP(10nM)で感作されたTHP−1細胞におけるPGNに対する反応によるRANTESの産生。 LPS(25pg/ml)で感作されたTHP−1細胞におけるPGNに対する反応によるRANTESの産生。 THP−1細胞におけるPGNにより誘発されるRANTESの産生に及ぼすグルコースポリマー濃度の影響。 PGNにより誘発されるRANTESの産生に及ぼすTHP−1細胞濃度の影響。 種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応による感作THP−1細胞でのRANTESの産生。 HEK−Blue細胞反応試験。HEK−Blue(商標)細胞の刺激に対する陽性対照であるPGN、MDP、およびTNF−αを用いて、細胞を刺激した。 反応培地に添加された培養上清の体積の関数としてのSEAP反応。TNF−αを用いて細胞(HEK−TLR2)の活性化を行った。 SEAPとその基質との反応時間の最適化。漸増濃度のPGNの存在下でHEK−TLR2細胞(図10A)およびRaw−Blue細胞(図10B)を刺激した。20時間の刺激後、SEAPを含有する上清をQuanti−blue溶液の存在下、指定の時間でインキュベートしてから、620nmで吸光度を測定した。 漸増濃度のPGNに対する反応によるHEK−TLR2細胞(図11A)およびRaw−Blue細胞(図11B)でのSEAPの産生に及ぼすグルコースポリマー濃度の影響。 刺激前に継代培養工程を行わない改善された手順と対比して供給業者により提供された方法に従って培養されたHEK−NOD2細胞のSEAP反応の比較。 HEK−TLR2細胞およびHEK−Null細胞におけるPGNに対する反応によるSEAPの産生。 HEK−TLR2細胞およびHEK−Null細胞におけるLTAに対する反応によるSEAPの産生。 Raw−Blue細胞におけるPGNおよびLPSに対する反応によるSEAPの産生。 HEK−NOD2細胞におけるMDPに対する反応によるSEAPの産生。 種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応によるHEK−TLR2細胞でのSEAP活性。 種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応によるRaw−Blue細胞でのSEAP活性。 種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応によるHEK−NOD2細胞でのSEAP活性。 30kDaの限外濾過の前(全量)および後(濾液)の種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応によるRaw−Blue細胞およびHEK−TLR2細胞でのSEAP産生。 S.アウレウス(S.aureus)PGNのレベルの関数としての細胞反応の校正曲線。図21A、理論曲線。図21B、HEK−Blue(商標)−hTLR2細胞を用いて得られた曲線。 ムタノリシンによる処理の前および後の種々のグルコースポリマーサンプルに対する反応によるHEK−TLR2細胞でのSEAP活性。 ムタノリシンによる処理の前および後のPGNに対する反応によるHEK−TLR2細胞でのSEAP産生。
実施例1:腹膜透析用のグルコースポリマーの調製
本発明に係るグルコースポリマーを得るための原材料は、以下の方法でモチトウモロコシデンプンから生成される。
・トウモロコシ全粒を排他的に保持するためにトウモロコシを清浄化し、
・粒を軟化させるために、こうして清浄化されたトウモロコシを乳酸の存在下で浸漬し、
・湿式ミル処理してから、種々の成分、すなわち、胚芽、セルロース外皮、タンパク質、およびデンプンを分離し、
・物理化学的にも細菌学的にもデンプンを精製するために、精製水を用いて向流モードでデンプンを清浄化し、
・デンプンの遠心分離および乾燥を行い、
・40%の最終乾物含有率および45℃〜50℃の温度で精製水中にデンプンを懸濁させ、
・pH<2のHClの添加によりデンプン懸濁液を酸性化して、6〜8分間で温度を115〜120℃に上昇させる、
・このpHでタンパク質および脂肪を凝集させ、
・懸濁液をpH5に中和し、
・懸濁液を珪藻土に通して濾過し(残留するタンパク質、脂肪、およびセルロースを保持するために)、
・強カチオン性樹脂および弱アニオン性樹脂を用いて脱塩し、
・70〜80℃の温度および4〜4.5のpHで活性炭により処理して、着色不純物の除去および微生物学的不純物のレベルの低減を行う。
乾量基準で0.2%〜0.5%の濃度で添加された活性炭粉末は、あらかじめフィルター剤が充填された10μmセラミックフィルター上に保持される。
・流下膜式蒸発器に通して濃縮し、
・Niro社により販売されているMSDスプレー乾燥機で濃縮溶液をスプレー乾燥させる。
このデンプン加水分解物は、欧州薬局方の各条を満たす(マルトデキストリン:1542参照)。
pH:10%の溶液で4.0〜7.0、
i.d.:適合、
乾燥減量:最大6%、
DE:<20
硫酸灰分:最大0.5%
SO:最大20ppm
重金属:<10ppm
大腸菌(E.coli):不在/g
サルモネラ菌:不在/10g
全生存微生物:最大100CFU/g(EP 1000CFU/g)
カビ:最大100CFU/g
これに加えて、生成されたバッチを以下の値に基づいて分析する。
・酵母+カビ汚染:最大150CFU/10g、すなわち、最大15/g
・好気性微生物:最大500CFU/10g、すなわち、最大50/g
・エンドトキシン(終点ゲルクロットLAL試験):最大20EU/g
・ペプチドグリカン:最大2700ng/g
こうして得られたデンプン加水分解物から本発明に係るグルコースポリマーを得るための条件は、以下のとおりである。
1)水調製/水質
・3μmの濾過による水の精製、活性炭による処理、陽イオンおよび陰イオン交換樹脂による脱塩、ならびに再濾過(UA)、
・使用した2つのタンク:
デンプン加水分解物の溶解ならびにスプレー乾燥式の濯ぎおよび清浄化のために10m
主要プロセス(タンクの清浄化、それへの活性炭の懸濁、およびクロマトグラフィー)のために60m
3)クロマトグラフィー
・60〜85℃の温度で35〜45%の乾物含有率を得るための、精製水を用いたデンプン加水分解物の可溶化、
・ΔP<3barで0.45μm次いで0.22μmに通して行われるデンプン加水分解物の滅菌濾過、
・6連の二重プレートで構成されるそれぞれ1mの樹脂の連続システムを用いて行われるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)分離。使用される樹脂は、Purolite社により販売されているPCR145Kである。
この樹脂を通過する溶液は、35〜45%の乾物含有率で75〜85℃の温度を有する。
各シーケンスの継続時間によりプロセスを規定する。
この場合、各シーケンスの継続時間は15分間である。
制御は、分子量分布の分析および次の方式による、すなわち、(所望の画分の乾物量)/(供給原料の乾物量)によるクロマトグラフィー収率の分析により、行われる。
最も低い分子量のものは、樹脂と相互作用し、高分子量のものは、精製水と共に溶出される。
濃縮は、35〜45%の乾物含有率で流下膜式蒸発により行われる。
熱処理は、120℃の温度で2分間行われる。
活性炭は、pH(4〜4.5)に制御するための陽イオン樹脂(1〜3L)およびpH(5.5〜6)に制御するための陰イオン樹脂(5〜10L)と共に75℃でデンプン加水分解物の全重量の0.5%〜1.5%で添加される。
濾過は、1バッチあたり5〜6時間でΔP<5barのポリプロピレンバッグフィルターに通して行われる。
1.5〜0.45μm次いで0.22〜0.1μmの第2および第3の濾過ならびには約40000Daのカットオフ閾値を有する膜による限外濾過が行われる。
スプレー乾燥のために、40%の乾物含有率の250℃の溶液を用いて、Niro社により販売されているMSDスプレー乾燥機により、500kgs/hで供給する。
スプレー乾燥生成物は、出口で6%未満の湿分含有率を有する。
次いで、生成物は、40、30、および20℃の空気が供給される3つの冷却ゾーンを含む流動空気床中で冷却される。次いで、得られた生成物は、凝集体を除去するために800μmの篩にかけられる。
800kgsの出発マルトデキストリンから約500kgsの最終生成物が得られる(すなわち、約60%の収率)。
回路の汚染可能性の決定は、最終生成物でペプチドグリカンおよびエンドトキシンの含有率を分析することにより行われる。
たとえば、最終生成物のバッチで通常観測測定される含有率(グルコースポリマー1gあたりで表される)は、以上に明記された基準に対して、以下のとおりである。
・酵母およびカビ:0/g
・好気性微生物:0/g
・エンドトキシン(終点ゲルクロットLAL試験):≦0.3EU/g
・ペプチドグリカン:<3ng/g
・B.アシドカルダリウス(B.acidocaldarius):1/g
実施例2:炎症誘発性汚染物質を検出するための「感作」THP−1細胞株の使用
材料および方法
THP−1細胞(88081201、ECACC)を実験室で慣例に従って培養する。
炎症誘発性活性化実験のために、THP−1細胞をホルボールエステル(PMA)の存在下で3日間分化させる。特定的には、20nMのPMAの存在下、200μlの完全培地中、培養下に細胞を72時間配置する(最終細胞密度:0.75×10細胞/ml)。
実施例1に従ってグルコースポリマーサンプルを調製する。
Figure 0005989088
校正範囲を確立するための標準分子は、以下のとおりである。
・LAL試験:大腸菌(E.coli)O55B5 LPS
・標準SLP試験:M.ルテウス(M.luteus)PGN−Wako
・SLP−HS試験:S.アウレウス(S.aureus)PGN−Wako。
これらの試験の反応性および感度が異なるので、およびおそらく特異性(特定的にはβ−グルカンに対する反応可能性)が限定的かつ相対的であるので、アッセイPGN値は、Wako試験ごとに異なる。
最適化研究は、標準炎症性分子、すなわち、PGNおよびMDP(供給源:S.アウレウス(S.aureus))、LPS(供給源:大腸菌(E.coli))、f−MLP(合成ペプチド)が人為的に負荷されたI−10.01グルコースポリマー溶液(表1)を用いて行われる。
標準希釈用の溶液は、<0.3EU/gのLPS(LAL試験)、<20ng/gのPGN(標準SLP試験)、および<3ng/g(SLP−HS試験)を含むI−10−01であり、5mg/mlの最終濃度で使用される。
次いで、LAL試験およびSLP試験を用いて測定された不純物(PGN、LPS、およびβ−グルカン)による汚染のレベルに基づいて選択された種々のバッチに対応する第1の一連のサンプルを用いて、分析を行う。
TNF−αおよびCCL5/RANTESをアッセイするためのELISAキットは、AbCysから購入され、標準アゴニスト(PGN、LPS、f−MLP、およびMDP)は、Sigma AldrichおよびInvivoGenから購入される。
分化THP−1細胞(0.75×10細胞/ml)を200μlの完全培地中、培養下に配置し、次いで、種々の試験サンプルの存在下でインキュベートする。
各分析を三重試験方式で行う。
TNF−αに関しては8時間およびRANTESに関しては20時間の刺激後、分泌サイトカインをアッセイするために細胞上清を捕集する。
供給業者により与えられた指示に従ってELISAアッセイを行う。
結果
第1の試験は、分化THP−1細胞による炎症誘発性サイトカインの産生に対するMDPとf−MLPさらにはPGN/LPS組合せとの相乗能の試験に依拠するものであった。
1、10、および100μg/mlの用量でMDPを試験した。最小用量は、有意な相乗効果を誘発しない。一方、10および100μg/mlの用量は、PGNおよびLPSに対する反応によるRANTESおよびTNF−αの産生に対して類似の相乗活性を有する。
図1および2に示された結果は、RANTESの産生に対するMDPの相乗効果を明確に示している。一方、この相乗効果は、TNF−αに関してはそれほど顕著でない。さらに、検出閾値(バックグラウンドノイズのSDの3倍の反応を与えるPGNまたはLPSの量)は、RANTESのほうが低い(表2参照)。
1nM、10nM、および100nMの用量でf−MLPを使用した。しかしながら、相乗効果は、THP−1細胞で観測されなかった(図3)。
漸増用量のPGNに最適未満の用量(25pg/ml)を添加することにより、LPSの相乗効果を分析した(図4)。2種のアゴニストの相乗効果は、2種のサイトカインをアッセイした後、明白である。しかしながら、RANTESの産生に対するLPS誘発相乗効果は、MDPにより誘発されたよりも低く維持される。
RANTESおよびTNF−αの産生を測定することにより、反応を定量した。高感度のRANTESアッセイでは、すべての場合で相乗作用がかなり明白である。したがって、このアッセイは、好ましいものであり、残りの実験でも継続して使用する。
これらの結果は、10μg/mLでMDPをTHP−1細胞に添加してからRANTESをアッセイすることが、低レベルのPGNおよびLPSを検出するための最も効果的な形態の感作であることを示している。理論上、これらの検出閾値であれば、製造品中に存在する汚染物質を検出することが可能になるはずである。
I−10.01ポリマーの存在下で標準炎症性分子を希釈することにより、これらの第1の分析を行った。5mg/mlの最終グルコースポリマー濃度および0.75×10細胞/mlの最終細胞密度が得られるように、溶液をTHP−1細胞に添加した。アッセイの感度が増大されるように、これらの2つパラメーターを変化させながら試験を行った。
グルコースポリマーの存在は、25mg/ml以下の濃度ではRANTESの産生を妨害しない。反応がPGNの不在下でバックグラウンドノイズと同一であるため(図5)、感度のこの増大は、細胞に及ぼすポリマーの炎症誘発作用に関連付けられない。
一方、0.75×10/mlを超えて細胞密度を増大させると、PGNに対する反応によるRANTESの産生が低減される(培養培地の消耗または細胞改変)(図6)。
個別の調製物に由来するTHP−1細胞を用いて、10μg/mLのMDPを用いた感度試験を、LPSに対しては3回およびPGNに対しては6回再現した。得られたデータから検出閾値およびEC50を決定することが可能であった(表2)。感度を推定するために、25mg/mlの濃度を考慮してポリマー1gあたりの値に換算した。
いずれの場合もTHP−1細胞の感度を5倍に増大させることが可能であるので、MDPにより誘発される相乗効果は、LPSおよびPGNで同一である
Figure 0005989088
これらの研究は、感作THP−1細胞を用いて、グルコースポリマー調製物中の微量の汚染物質を検出するための感度の高い炎症反応試験を開発することが可能であることを示している。
以下の実験条件を選択する。
・分化THP−1細胞の最終濃度:0.75×10細胞/ml、
・感作剤:10μg/mLのMDP(S.アウレウス(S.aureus))、
・最終グルコースポリマー濃度:25mg/ml、
・反応:20時間の刺激後のRANTES産生のELISAアッセイ。
この方法を検証するために、表1に示されるサンプルを用いて、MDP感作THP−1細胞による試験を行った。
感作THP−1細胞によるRANTESの産生に基づく試験によれば、LPSで汚染されたポリマーのサンプル、すなわち、I−11.12、MP−10.07、ならびにそれほどでもないがMM−10.04およびMM−10.05で参照されるポリマーを検出することが可能になる(図7)。
一方、PGNのみで汚染されたサンプル(たとえば、I 10−02)は、反応を示さないことから、この細胞試験は、エンドトキシンの検出に、より好適であることが示唆される。しかしながら、反応の大きさは、LAL試験を用いて測定されたLPSのレベルに正比例しないことから(たとえば、MM−10.05と比較してI−11.12を用いて得られた反応を参照されたい)、おそらくPGN以外の汚染物質がLPSと共にTHP−1細胞の反応に作用することが示唆される。
THP−1細胞は、対照PGNの溶液には反応するが、天然PGNのみで汚染されたバッチに由来するサンプルにはほとんどまたはまったく反応しない。
PGNのサイズは、非常に不均一であり、これらの分子のいくつかは、顕著な重量(>10Da)に達しうる。後者は、低い溶解性を有しており、この溶解性は、炎症誘発能に影響するが、濾過によるそれらの除去を促進する。一方、可溶性であるため活性であるPGNは、120kDaの平均重量を有しており、濾過により除去されない。したがって、2つのWako SLP試験では、すべてのPGNの全体的アッセイが可能であるが、細胞試験では、活性PGNのみが検出されると考えられる。
実施例3:汚染物質を検出するためのHEK−Blue(商標)(hTLR2、hNOD2、Null2)およびRaw−Blue(商標)(InvivoGen)細胞株の使用
材料および方法
HEK−Blue(商標)細胞株(InvivoGen)は、先天性免疫レセプターをコードするベクターを用いて安定なトランスフェクションにより改変された株である。これらの細胞はまた、同一細胞株内で発現されるレセプターに関連するシグナリング経路の直接制御下で合成が行われる分泌型アルカリホスファターゼ(SEAP:分泌型胎盤アルカリホスファターゼ)を産生するレポーター遺伝子と共トランスフェクトされる。
炎症性汚染物質の検出に関する実験のために、以下の4つの株が使用される。
・HEK−Blue(商標)hTLR2株(HEK−TLR2):この株は、TLR2アゴニスト(特定的にはPGNならびに大多数の糖脂質およびリポペプチド)に特異的に反応する、
・HEK−Blue(商標)hNOD2株(HEK−NOD2):この株は、MDPおよび関連分子単量体たとえばPGNに特異的に反応する、
・HEK−Blue(商標)Null2株(HEK−Null):これは対照株であり、その使用は、グルコースポリマー溶液が内因性機序を介して酵素の産生を誘発しないことを検証するために必要である、
・Raw−Blue(商標)株:これは、SEAPでトランスフェクトされたマウスマクロファージ株である。実質上すべての先天性免疫レセプターを天然で発現するこの株は、試験で陽性対照として使用される。
Raw−Blue(商標)細胞およびHEK−Blue(商標)細胞は、供給業者の推奨に従って培養される。特定的には、HEK−Blue選択/ブラスチシジン抗生物質を培養培地に添加することにより、炎症性分子レセプター(TLR2またはNOD2)をコードするおよびSEAPをコードするプラスミドに対する選択圧を提供する。75%の集密度の時、細胞を0.28×10細胞/mlの細胞密度で再懸濁させる。刺激前、180μlの細胞懸濁液を培養ウェル(96ウェルプレート)中に分配する(すなわち50000細胞/ウェル)。次いで、20μlの試験サンプルを添加することにより(10倍濃縮形態で)、細胞を24時間刺激する。刺激は16〜24時間継続する。
製造業者により供給されたプロトコルに従ってホスファターゼ活性を測定することにより、汚染分子に対する反応によるSEAPの産生を推定する。すなわち、20μlの培養上清を180μlのQuanti−Blue中に希釈する。37℃で発色し、種々の時間で620nmで読取りを行う。データは、同一体積の非調整培養培地を酵素の反応培地に添加することにより得られる、バックグラウンドノイズを引き算した後の吸光度として表される。
最適化研究は、標準炎症性分子、すなわち、PGN、LTA、およびMDP(供給源:S.アウレウス(S.aureus))ならびにLPS(供給源:大腸菌(E.coli))が人為的に負荷されたI−10.01グルコースポリマー溶液(表1)を用いて行われる。次いで、PGNおよびLPSによる汚染のレベルに基づいて選択された種々のバッチに対応する一連のサンプルを用いて、分析を行う(表1)。
結果
HEK−Blue細胞は、凍結バイアルの形態で入手される。炎症反応試験を開始する前、細胞の増殖の再開および炎症性分子に反応するそれらの能力を確認することが必要である。さらに、これらのトランスフェクト細胞は、複数回の継代後、急速に変性し、その結果、先天性免疫レセプター用の発現ベクターさらにはSEAPをコードするベクターが損失する可能性がある。
したがって、培養下への配置の開始時さらには複数回の継代培養工程後、炎症性因子に反応する細胞の能力を検証することが推奨される。HEK−TLR2に対するPGN、HEK−NOD2に対するMDP、およびTNF−αを用いて、これらの試験を行う。後者は、NF−κB経路の強力なアクチベーターである。実際に、HEK細胞は、このサイトカインのレセプターを天然で有するので、TNF−αに対する反応によりSEAP(その発現ベクターはNF−κB経路の制御下にある)を産生するであろう。
図8に示された結果は、3つの株の増殖の再開を検証するために行われた試験を示している。予想どおり、HEK−TLR2細胞およびHEK−Null細胞は、TNF−αに反応してSEAPを同等に産生する。さらに、HEK−Null株は、PGNおよびMDPの影響を受けず、一方、HEK−TLR2細胞は、PGNにのみ効果的に反応する。したがって、これらの2つの株は、それらの表現型特性を獲得したので、それらを残りの実験に使用することが可能であろう。この実施例では、HEK−NOD2株は、TNF−αおよびMDPに非常に弱く反応するにすぎないことから、それは、予想される特性を獲得しなかったことが示唆される。
炎症誘発性分子に対するHEK−Blue細胞およびRaw−Blue細胞の反応は、SEAPの産生に直接関連付けられる。供給業者は、20μlの培養上清を180μlのSEAP基質に添加することを推奨している。したがって、これらの条件下で実験を行ってから、培養上清の体積つまり溶液中の酵素の量を増加させることにより最適化した(図9)。
結果は、50/150比が供給業者により推奨された比よりも高い反応を呈することを示している。一方、比100/100は、おそらく反応培地中のSEAP基質の欠如が原因で、それほど効果的でない。
着色(620nm)の強度は、細胞により分泌されたSEAPの量には比例するが、酵素による基質の加水分解の時間には比例しない。したがって、PGNにより活性化されたHEK−TLR2細胞およびRaw−Blue細胞の同一上清を用いて、種々の可視化時間を試験した(図10)。
最適着色は、HEK−TLR2細胞ではSEAPとその基質との60分間の反応から始まって達成される。また、Raw−Blue細胞では90分間でわずかな増加が観測されるが、この増加は、おそらく、これらの細胞がより少ないSEAPを産生するという事実に関連付けられる。
I−10.01ポリマーが追加された培地中に希釈されたい標準PGNを用いてHEK−TLR2細胞およびRaw−Blue細胞を刺激することにより、細胞反応に及ぼすグルコースポリマー濃度の影響を分析した。その際、5〜50mg/mlの範囲内の最終ポリマー濃度が得られるように、溶液を細胞に添加した(図11)。
37.5mg/mlまでの濃度は、HEK−TLR2系ではPGNに対する反応の大きさを有意に変化させない。低濃度のPGNに対する反応の改善は、25mg/ml超のポリマー濃度でかなり顕著であり、これは、おそらく、汚染物質のより良好な分散に関連付けられる。Raw−Blue細胞に関しては、SEAPの産生は、グルコースポリマー濃度に関係なく、変化しない。
HEK−NOD2株は、MDPさらにはTNF−αに対する反応の大きさが低いことを示しており、これは、高いバックグラウンドノイズに関連付けられるように思われる。これらの細胞では、SEAP遺伝子は、弱いプロモーターの制御下にあり、他のHEK−Blue細胞に使用されるものよりも細胞ストレスに対する感受性が高い。バックグラウンドノイズを低減して汚染物質に対する反応の大きさを増加させるために、細胞のストレスを低減するように培養条件を変化させた。
供給業者の推奨によれば、75%の集密度の細胞を0.28×10細胞/mlの密度で再懸濁させてから、その日の過程の刺激前に180μLの細胞懸濁液を培養ウェル(96ウェルプレート)に分配する(すなわち、50000細胞/ウェル)。
継代培養なしとして参照される新しい手順では、HEK−NOD2細胞は、ウェル中で調整されて(10000/ウェル)、3日間培養される。刺激前、培養培地を除去して、1%のFCSおよびアッセイされる溶液を含有する培地と置き換える。この場合、SEAP反応は、陰性対照の5〜6倍であり、これは、汚染溶液でMDPを検出する試験に適合する(図12)。
これらの初めての研究は、HEK−Blue細胞およびRaw−Blue細胞を用いて、グルコースポリマー調製物中の微量の汚染物質を検出するための感度の高い炎症反応試験を開発することが可能であることを示している。
以下の実験条件を選択した。
・最終グルコースポリマー濃度:HEK−Blue細胞に対して37.5mg/mlおよびRaw−Blue細胞に対して50mg/ml、
・酵素反応:50μlの調整培地+150μlのSEAP試薬、
・最小反応時間:60分間。
図13〜16は、種々の炎症性分子に対する反応によりHEK−TLR2細胞およびRaw−Blue細胞で生成されるSEAP活性のアッセイの例を示している。
HEK−TLR2細胞は、PGNに非常に効果的に反応するが、LTAに対する反応は、より弱い。しかしながら、反応は、単球/マクロファージタイプの細胞を用いて観測されたよりも効果的である。それに加えて、HEK−Null細胞の上清では反応が観測されないので、グルコースポリマーは、SEAPの産生に及ぼす直接的影響を有していない。
Raw−Blue細胞は、PGNに良好に反応するが、HEK−TLR2細胞ほど感度が高くない。LPSに対する反応は弱く、THP−1細胞によるRANTES産生の測定時に観測されたよりもかなり低く維持される
他の細胞株とは対照的に、HEK−NOD2細胞は、MDPに効果的に反応するので、その利点をPGN分解産物の検出に生かすことが可能である。
標準のPGN、LPS、およびMDPを用いた実験は、さまざまな細胞調製物で再現されたので、表3に示される特性を決定することが可能になった。感度を推定するために、HEK−Blue細胞では37.5mg/mlおよびRaw−Blue細胞では50mg/mlの濃度を考慮して、ポリマー1gあたりの値に換算した。
Figure 0005989088
HEK−TLR2株およびRaw−Blue株は、低濃度でPGNを検出するのに非常に効果的である。特定的には、HEK−TLR2株は、2ng/gグルコースポリマー未満のPGNレベルを検出する(すなわち、感作THP−1細胞を用いて得られた50倍の感度閾値)。Raw−Blue株は、少ない微量のPGNを効果的に検出するが、LPSに関しては非常に反応性であるわけではなく、感作THP−1細胞の約50倍の検出閾値を有する。
したがって、これらの試験を検証するために、グルコースポリマーサンプルを用いてアッセイを行った。
HEK−TLR2株によれば、I−10.02、I−11.12、およびMM−10.05のバッチならびにそれほどでもないがMP−10.06およびMP−10.07のバッチの汚染の検出が可能になる(MM−10.04を用いて観測される反応は、I−10.01と比較して有意でないので、以後は使用しない)。
一方、I−10.03サンプルでは検出されず、これは、SLP−Wako試験の検出限界に近い非常に低レベルのPGNに関連付けることが可能である(図17)。
I−10.02、I−11.12、MM−10.05、およびMP−10.07を用いて得られた陽性反応は、これらの4つのサンプル中に存在する高レベルのPGNを考えれば、予想されたことであるが、SLP試験により与えられる濃度と細胞の反応との間に比例関係は存在しないことに留意されたい。
実際に、I−10.02およびI−11.12グルコースポリマーは、最も高い反応を与えるが、それらのPGNレベルは、1μg/g未満である。これとは対照的に、最も高いPGN負荷を有するものであるMP−10.07サンプルは、バックグラウンドノイズに近い反応を与える。PGNは、非常に変動的な重量の高分子であり、それらの反応性は、それらの分子量に反比例することが実証されている。したがって、I−10.02およびI−11.12のPGNは、MM−10.05およびMP−10.07サンプル中に存在するPGNよりもサイズが小さいと考えられ、このことから、それらの高い炎症誘発能が説明されるであろう。
また、PGNを含有しないにかかわらず、MP 10−06バッチとの反応が見られることは、驚くべきことである。しかしながら、HEK−TLR2細胞は、リポペプチド、LTA、またはLAM(リポアラビノマンナン)などの他の炎症性分子と反応する。それらはすべて、TLR2アゴニストである。したがって、この結果から、LPSおよびPGNが不在であるという意味で汚染されていないこのサンプルは、TLR2アゴニストである他の炎症誘発性分子を含有することが示唆される。
I−10.01およびI−10.03のサンプルを除いて、サンプルはすべて、Raw−Blue細胞との陽性反応を与える(図18)。
I−10.02サンプル中に存在するLPSのレベルは、LAL試験の検出閾値に近いことから、観測された反応は、PGNの存在に基づくものであることが示唆される。この結果から、このサンプルに反応しないTHP−1細胞とは対照的に、Raw−Blue細胞は、PGNによるわずかな汚染を検出するのに有効であることが確認される。したがって、I−11.12、MM−10.05、およびMP−10.07のバッチの強い反応は、2種の汚染物質(PGNおよびLPS)の存在に基づくものであると思われる。
HEK−TLR2細胞のように、Raw−Blue細胞は、MP−10.06に陽性反応することから、このサンプル中にLPSおよびPGN以外の汚染物質が存在することが確認される。
最後に、HEK−NOD2細胞は、MP−10.07の存在下で強く反応し、I−10.03、MM−10.04、およびMP−10.06のサンプルとの弱いが有意な反応を与えることから、これらのサンプルは、それらの製造工程時にPGNで汚染され、後者は、生成物の製造の過程で部分分解されたことが示唆される(図19)。
HEK−TLR2およびRaw−Blueの細胞は、I−10.01およびI−10.03のタイプの生成物中の微量の炎症性汚染物質を検出するのに有効である。
それらはさらに、感作THP−1細胞に対して補完的な特性を有する。実際に、それらの3つを用いた試験によれば、グルコースポリマーサンプル中に存在しうる炎症性汚染物質の大多数の検出が可能になる。
・THP−1:高いLPS反応性を有する任意の炎症性汚染物質。
・Raw−Blue:高いPGN反応性を有する任意の炎症性汚染物質。
・HEK−TLR2:高いPGN反応性を有するTLR2アゴニストに特異的。
・HEK−NOD2:MDPつまりPGN分解産物に特異的。THP−1細胞に関しては、PGNおよび/またはLPSのレベルと細胞反応の大きさとの間に比例関連が存在しないことにも、注目すべきである。
この問題は、これらの高分子のサイズおよび/または凝集体の形態でのそれらの存在に間違いなく関連付けられ、これは、細胞に対するそれらの反応性に影響を及ぼす。したがって、標準PGNを0.22μmフィルターに通すことにより、HEK−TLR2細胞に対するそれらの反応性は、約50%低減されることが観測された。したがって、すべての試験において、グルコースポリマー溶液は、無菌条件下で調製されているが、標準分子の濾過工程は、行われていない。
実施例4:感作THP−1、HEK−Blue(商標)(hTLR2、hNOD2)、およびRaw−Blue(商標)の細胞株を用いた汚染物質の特性解析
実施例2および3は、感作THP−1株、HEK−TLR2株、HEK−NOD2株、およびRaw−Blue株が、グルコースポリマーサンプル中の微量の炎症性汚染物質に効果的であることを示している。TLR4およびNOD2レセプターを介して存在が検出されるLPSおよびMDPに加えて、サンプル中に存在しうる他の汚染物質は、主に、TLR2リガンド(PGN、LTA、およびリポペプチド)である。したがって、これらの株により、TLR2特異的反応におけるPGNの寄与を確定することはできない。しかしながら、PGNは、約100kDa〜数百万Daの重量範囲の高分子である。これとは対照的に、LTAおよびリポペプチドは、15kDa未満の低重量を有する。したがって、限外濾過工程(30kDa)の導入により、PGNを保持して小サイズのTLR2リガンドに対する反応のみを測定することが可能である。
実験手順
この実施例に関する実験のために、実施例2および3に示された以下の5つの細胞株が使用される。
・THP−1単球株:高いLPS反応性を有する任意の炎症性汚染物質に対する反応、
・Raw−Blue(商標)株:高いPGN反応性を有する任意の炎症性汚染物質に対する反応、
・HEK−Blue(商標)hTLR2株:高いPGN反応性を有するTLR2アゴニストに特異的、
・HEK−Blue(商標)hNOD2株:PGN全解重合生成物(MDP)に特異的、
・HEK−Blue(商標)Null株:陰性反応対照。
グルコースポリマーサンプルは、実施例2に示される(表1)。これらのサンプルは、実施例2および3に記載の濃度で溶液中に調製される。細胞反応(THP−1細胞ではRANTESの産生およびBlue(商標)細胞ではSEAPの分泌)は、非濾過サンプル:全反応を用いるか、または30kDaのカットオフ閾値を有するマイクロ濃縮器(Sartorius)を用いて限外濾過により得られる濾液:濾液反応を用いるか、のいずれかで分析される。
使用前、非発熱原性水を用いて調製された生理食塩水溶液(150mM NaCl)でマイクロ濃縮器を処理した。細胞株を用いて保持液および濾液を試験し、各試験で陰性反応を与えるフィルターのみをグルコースポリマーサンプルの分析にも継続して使用した。
結果
図20に示された結果は、限外濾過の前および後の種々のサンプルの存在下で得られたHEK−TLR2細胞およびRaw−Blue細胞の反応を示している。
全反応は、実施例3で観測されたもの(図17および18)に類似している。
濾液反応は、2つの細胞タイプにおいてI−10.02およびI−11.12のサンプルで大幅に低減され、検出閾値に近いまたは等しい値を有する。これらのデータから、これらの2つのサンプルは、フィルターに保持されたPGNで汚染されていることが確認される。
MM−10.05の濾液反応は、HEK−TLR2細胞では低減され、Raw−Blue細胞では低減されないことから、このサンプルは、かなりの部分をPGNが占めるいくつか分子の組合せで汚染されていることが示唆される。
MM−10.04、MP−10.06、およびMP−10.07のサンプルは、全反応および濾液反応がHEK−TLR2細胞で同一であるので、PGNで有意には汚染されていない。一方、Raw−Blue細胞におけるMP−10.07では、濾液反応の50%減少が注目に値しうる。LAL試験は、このサンプルがLPSで負荷されていることを示している。エンドトキシンの重量は30kDa未満であるが、これらの分子は、凝集体を形成可能であり、これにより濾過後の反応の損失を説明しうる。
THP−1、Raw−Blue、HEK−TLR2、およびHEK−NOD2の細胞タイプで、全反応および濾液反応を分析した。結果を表4に示す。
HEK−NOD2細胞では、全反応および濾液反応は同一である。このことは、MDPおよび関連分子が30kDaよりもかなり低い重量(MW約500Da)を有するので、予想されたことである。表4には全反応のみを再現する。
Figure 0005989088
データから、各グルコースポリマー溶液中に存在する汚染物質のタイプを特徴付けて、炎症反応におけるそれらの寄与を以下のように確定することが可能である。
I−10.01:汚染されていないサンプル。
I−10.02:PGNで強く汚染されたサンプル。THP−1細胞およびHEK−NOD2細胞ならびに濾液の反応が不在であることから、他の汚染物質の寄与は無視しうることが示唆される。
I−10.03:おそらく小サイズの分解産物に由来する残分で弱く汚染されたサンプル。実際に、全反応および濾液反応は、すべての試験でバックグラウンドノイズ限界にある。
I−11.12:PGNで強く汚染されたサンプル。また、THP−1細胞の弱い反応は、微量のLPSを示唆する。
MM−10.04:LPSおよび小サイズのTLR2活性化分子(LTA、リポペプチド)で弱く汚染されたサンプル。また、MDPの存在は、PGN分解産物を示唆する。
MM−10.05:PGNおよび小サイズの他の分子で汚染されたサンプル。他の試験の弱い反応は、微量のLPSおよび他のTLR2リガンドの存在を示唆する。
MP−10.06:多数の小分子で汚染されたサンプル。一方、弱いTHP−1およびHEK−TLR2反応から、PGNおよびLPSの不在が示唆される。
MP−10.07:LPSおよびMDPの割合が高い多数の小分子で汚染されたサンプル。
最終生成物であるI−10.01、I−10.02、I−10.03、およびI−11.12のサンプル、ならびにPGNを欠失しているとして同定されたMM−10.04およびMP−10.06のサンプルでは、結果がWako SLP−HSアッセイと一致することに留意されたい。
一方、2つのMM−10.05およびMP−10.07のサンプルは、SLP試験のデータで予想されたよりも弱いPGN反応を与える。しかしながら、これらのサンプルは、たとえば、β−グルカンとの交差反応を介して、SLP試験で偽陽性を与えた可能性がある。他の可能性としては、これらのサンプルが非常に大きいPGNを含有し、その溶解性が低いため、細胞試験で反応の誘発が妨害されることが挙げられる。
実施例5:ペプチドグリカンアッセイ法
このアッセイは、TLR2レセプターを発現する株によるPGNの特異的認識と、TLR2に関連するシグナリング経路の活性化を介して測定可能な酵素活性の生成と、に基づく。
実験手順
このアッセイに関する実験のために、以下の2つの株が使用される。
・HEK−Blue(商標)hTLR2株、
・HEK−Blue(商標)Null2株。
2つの株は、実施例3に示される。
用量−反応曲線の作成
標準S.アウレウス(S.aureus)PGNを用いて、用量−反応曲線を作成した(図21)。
HEK−Blue(商標)細胞を漸増濃度の標準と共にインキュベートし、生成された酵素活性を定量することにより細胞反応を測定する。
結果は、以下のように従来のS字状細胞反応曲線である。
・(A)部は、TLR2の効果的活性化を与える濃度未満の低濃度のPGNを用いて得られる反応に対応する。したがって、この非線形ゾーンは、この方法の閾値検出限界に対応する。この方法の変動性を含めると、この検出閾値は、バックグラウンドノイズの値(刺激の不在下で得られる反応)の3倍であると推定される。
・(B)部は、線形反応が観測されるので、最も興味深い。この効果的反応ゾーンにより、細胞反応とPGNレベルとの直接的関係を決定することが可能である。したがって、それはアッセイゾーンである。
・(C)部は、高すぎるPGN濃度の存在下での細胞反応の飽和に対応する。実際に、TLR2レセプターの飽和が存在する。
PGNに対するHEK−TLR2細胞の反応の標準曲線は、0.07〜10ng/ml(すなわち2〜267ng/g)の濃度で線形ゾーンを呈する。
PGNでかなり汚染されている可能性のあるサンプルの場合、常に線形ゾーン内に入るように、複数回の段階希釈を行う必要があろう。これとは対照的に、低いPGN濃度では、アッセイの感度を増加させることが望ましければ、サンプルを濃縮する工程が必要となる。
サンプル調製
PGNアッセイは、グルコースポリマー溶液を用いて行われる。PGN定量と必要とするサンプルをHEK−Blue(商標)hTLR2細胞と共にインキュベートし、生成された酵素活性を定量することにより細胞反応を測定する。サンプル中に含有されるPGNの量は、用量−反応曲線を参照することにより決定可能である。
製造グルコースポリマーバッチに由来する汚染サンプルを用いて、最初の試験を行った(実施例3(図15))。
HEK−TLR2細胞により、サンプルの大多数でPGNの存在を検出することが可能である。一方、SLP−Wako法により測定されるPGNレベルとPGNに対する細胞反応の大きさとの間には、相関関係が存在しないことが観測された。実際に、最も高いPGN負荷を有するサンプルは、SEAPの最も強い産生を誘発するものではない。
例として、PGN(645ng/mg)で最も多く負荷されたものあるMP−10.07サンプルは、HEK−TLR2細胞で顕著な細胞反応を示さない。これとは対照的に、I−10.02およびI−11.12のサンプルは、それほど汚染されていないが(それぞれ、253および393ng/g)、細胞反応に関して最も反応性である。
PGNは、非常に不均一なサイズを有する。最も重い形態のもの(>10Da)は、低い溶解性を有するので、細胞試験でそれほど反応性でない。一方、それらは、SLP−Wako試験によりアッセイされる。中間サイズ(約100kDa)のPGNは、非常に可溶性であり、TLR2の強力なインデューサーである。低レベルにもかかわらず、それらは、強い炎症反応を引き起こすことが可能である。このサイズ分布ひいては活性分布は、従来の定量アッセイ(LALおよびSLP−Wako)を使用する場合、汚染レベルを炎症反応の発生リスクに関連付けるうえで大きな欠点である。
I−10.02およびI−11.12のサンプル中に存在するPGNは、可溶性であるので、非常に反応性である。これとは対照的に、MP−10.07サンプルは、おそらく大サイズのPGNを含有する。これは、最終生成物の製造の過程で除去されるであろう。
したがって、これらの最初の結果を踏まえて、HEK−TLR2細胞の使用に基づくPGNアッセイ法を行えば、in vivoで炎症反応を引き起こしうる生物学的活性PGNを定量することが可能になる。
炎症反応を引き起こしうるPGNをアッセイするのに特に有利な手順は、それらのサイズを低減すること、したがって、in vitro細胞反応試験でそれらの溶解性を増大させることである。
ムタノリシンは、そのムラミダーゼ活性によりPGNを解重合しうる酵素である。その活性を試験するために、7.5%および37.5%(重量/体積)の濃度のI−10.01ポリマー(非汚染ポリマー)の存在下または不在下で、分子を培養培地中に希釈することにより、標準(S.アウレウス(S.aureus))PGNの溶液を調製した。
2500U/mlのムタノリシンの存在下、37℃でサンプルを16時間処理してから、HEK−TLR2細胞に添加した。実施例3に記載の条件に従って生成されたSEAPの活性を追跡することにより、細胞反応を測定した。
グルコースポリマーの不在下では、ムタノリシンで16時間処理するとHEK−TLR2細胞の反応が50%超低減されることから、解重合が強すぎて、細胞に対するPGNの反応性が低減されたことが示唆される。これとは対照的に、7.5%のポリマーの存在下では細胞の反応がさらに改善され、一方、37.5%のポリマーの存在下では不変であるので、グルコースポリマーが存在すると酵素の活性が低減される。
ムタノリシンは、単独ではなんら細胞反応を誘発しないことから、それは汚染されておらず、細胞に対する活性化効果を有していないことが示唆される。
この処理の効果を検証するために、I−10.01、I−10.02、I−10.03、I−11.12、MM−10.05、およびMP−10.07のポリマーを7.5%の濃度に希釈してから、2500U/mlのムタノリシンの不在下または存在下、37℃で16時間処理した。
40μl〜160μlの細胞懸濁液を添加することにより、細胞反応を誘発した(最終ポリマー濃度:15mg/ml)。
結果
未処理ポリマーの存在下でのHEK−TLR2細胞の反応は弱く、このことは、実施例3と比較してポリマー濃度が低いことを考えれば、予想されたことである。
ムタノリシン処理後、グルコースポリマー溶液に対する反応は、明確に増大される(図22)。それに加えて、I−10.03ポリマーは、前の試験では反応性でなかったにかかわらず、I−10.02およびMM−10.05のポリマーと等価な反応を与えることに留意されたい。
これらの結果から、サイズが過度に大きいため完全にまたは部分的に不溶性であったPGNが、ムタノリシンにより部分解重合され、したがって、可溶性になったことが示唆される。
グルコースポリマー中に存在するPGN濃度を決定するために、標準PGNを用いて同一条件下で作成された校正曲線上に吸光度値を報告した(図23)。
ng PGN/gグルコースポリマーとして表された結果を表5に報告する。ムタノリシン処理後、値は、SLP−Wako試験を用いて得られたよりも低いが、炎症誘発活性を有するPGNに関してグルコースポリマーの負荷を反映している(表1)。
I−10.03ポリマーは、ムタノリシン処理後、I−10.02に近い高い値を与える。この2つのポリマーは、無菌性腹膜炎の発作に起因する病訴の原因になっていたので、この部分のデータは、興味深い。したがって、I−10.03のムタノリシン処理を行えば、おそらく汚染物質を可溶化させることにより、活性PGN負荷を明らかにすることが可能になる。
MM−10.05およびMP−10.07のサンプルの値は、SLP試験を用いて得られたよりも低く維持される。しかしながら、これらのサンプルは、PGN以外の他の炎症性分子で汚染されている。これらの分子、特定的にはβ−グルカンは、おそらくSLPアッセイを妨害して、SLP試験の反応を増大させたのであろう。
Figure 0005989088

Claims (17)

  1. グルコースポリマーに含まれる炎症誘発性汚染物質を検出する方法であって、前記汚染物質が、単独または組合せで、炎症反応を引き起こすことが可能であり、少なくとも1種の炎症反応因子の検出を可能とする細胞株を用いた少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を含み、前記細胞株が、マクロファージ細胞株もしくはマクロファージ分化細胞株のいずれかであり、前記炎症反応試験が、炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下に前記細胞株の細胞を配置することと、炎症の急性期のRANTESの産生を測定することと、に依拠し、前記RANTESの産生が、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が前記調製物に含有されることの指標となることを特徴とする、方法。
  2. 前記グルコースポリマーが、腹膜透析、経腸栄養および非経口栄養、ならびに新生児の栄養のためのグルコースポリマーの群から選択されことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記細胞株が、クロファージ分化THP−1株であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記細胞株が、0.5〜1×10細胞/ml密度で使用されることを特徴とする、請求項に記載の方法。
  5. 前記RANTES産生が、0時間の刺激後に測定されることを特徴とする、請求項に記載の方法。
  6. ムラミルジペプチド(MDP)および関連分子(L18−MDP、グリコリル−MDP)、f−MLP(ホルミル−Met−Leu−Pheトリペプチド)タイプのホルミル化微生物ペプチド、ならびにリポポリサッカリド(LPS)ら選択される分子が、前記グルコースポリマー調製物に添加されることを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の方法。
  7. MDPおよびLPSから選択される分子が前記グルコースポリマー調製物に添加されることを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の方法。
  8. MDPが、1〜100μg/ml濃度で前記グルコースポリマー調製物に添加されることを特徴とする、請求項に記載の方法。
  9. 前記方法が、以下の特徴、すなわち、
    ・前記細胞株は、0.5〜1×10細胞/ml密度で使用され、かつ/または
    ・前記グルコースポリマー濃度は、50mg/ml未満あり、かつ/または
    ・前記RANTES産生は、20時間の刺激後測定され、かつ/または
    ・MDPは、1〜100μg/ml濃度で前記グルコースポリマー調製物に添加される、
    の1つ以上特徴を有することを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の方法。
  10. ペプチドグリカン(PGN)および/またはLPSよる前記グルコースポリマーの汚染を検出可能にすることを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の方法。
  11. 試験される前記グルコースポリマー調製物が、5〜50mg/mlのポリマー濃度を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記調製物を前記細胞と共にインキュベートする前にムタノリシンで前記グルコースポリマー調製物を処理する工程を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 30kD〜150kDカットオフ閾値で前記グルコースポリマー調製物を濾過する工程をさらに含み、その濾液を前記細胞と共にインキュベートし、記濾液に関する結果を前記グルコースポリマー調製物に関する結果と比較することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 本発明に係る方法が、
    (a)炎症誘発性汚染物質を含有する可能性のあるグルコースポリマーの調製物の存在下にマクロファージを配置することと、ANTESの産生を測定することと、に依拠する少なくとも1つのin vitro炎症反応試験を行うこと(ここで、これらのRANTESの産生は、炎症反応を引き起こしうる汚染物質が調製物に含有されることの指標となる)、及び
    (b)1種の先天性免疫レセプターまたは複数種の先天性免疫レセプター活性の検出を可能とする細胞株を前記調製物の存在下に配置して、前記レセプターの活性またはこのレセプターに関連するレポーター遺伝子のシグナルを検出すること(ここで、この活性またはこのシグナルの検出は、前記レセプターのアゴニストである汚染物質が調製物中に存在することの指標となる)、
    に依拠する工程を含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. LR2レセプターの活性の検出を可能とする細胞を用いた試験(b)行うことを含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。
  16. さらに、NOD2レセプターの活性の検出を可能とする細胞を用いた試験(b)および/またはTLR2、TLR4、およびNOD2レセプターの活性の検出を可能とする細胞を用いた試験(b)を行うことを含むことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  17. 炎症反応を引き起こしうる汚染物質を同定または定量することに依拠する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
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