JP6621414B2 - 濾過装置 - Google Patents

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Description

本発明は、血液又は血液成分から物質を除去する濾過装置8であって、該濾過装置8が注入口及び注出口を有するハウジングと、少なくとも上記ハウジング内に設置された、第1のリガンドによって連結された第1の吸着材と、少なくとも上記ハウジング内に設置された、第2のリガンドによって連結された第2の吸着材とを備え、上記注入口から注出口へと上記濾過装置8を通過する上記血液又は血液成分から、上記第1のリガンドが遊離ヘモグロビン(fHb)を除去するものであり、上記第2のリガンドが微小胞(MV)を除去するものであり、上記第1のリガンド及び第2のリガンドが互いに異なり、上記第1の吸着材及び第2の吸着材が互いに同一又は異なる、濾過装置に関する。
赤血球輸血は命を救うことができるが、リスクがないわけではない。危篤状態の患者では、赤血球輸血は罹病率及び死亡率の増加を伴い、罹病率及び死亡率は輸血前の赤血球の長期保存により増加する場合がある。
最近の研究は、溶血が赤血球輸血を受けた後の死亡率及び罹病率の増加と関連する1つの基本メカニズムを表すという認識の高まりを支持している。
この概念は、外傷患者がヘモグロビン−NO−スカベンジング反応によって引き起こされるヘモグロビン系酸素運搬体によって発症する高血圧及び多臓器傷害を受けることを示唆する臨床試験の所見、並びに異常ヘモグロビン症及び溶血性貧血を伴う患者における脈管障害の合併症の臨床所見に端を発する。
溶血は、特に使用前の長期保存に際して赤血球輸血により直面する問題である。溶血は、遊離ヘモグロビン(fHb)の放出をもたらす。fHbはヘムの供給源であり、活性酸素種によって引き起こされる傷害の増加に寄与する場合がある。
好気性生物には、活性酸素種に対する保護を提供する酵素オキシダント防御(正:enzy defense)系が与えられている。しかしながら、活性酸素によって引き起こされる傷害は、酸化還元活性を有する鉄によって大幅に拡大され得る。毒性を持ち得る酸化還元活性を有する鉄の豊富な供給源の1つはヘムであり、内因性及び外因性の両方のヘムが、相乗的にオキシダントが媒介する細胞傷害を増大する可能性がある。
ヘムは非常に疎水性であり、容易に細胞膜に入り込んでオキシダントが媒介する殺傷に対する細胞の感受性を大幅に高める。また、ヘムは、低密度リポタンパク質(LDL)の酸化に対して触媒として作用し、血管内皮に対して毒性の生成物を生じる。
ヘムの毒作用は、幾つかの病理に重要な場合がある。これらは、血管内溶血(腎不全をもたらす場合がある)等の急性状態のみならず、病巣内の鉄の蓄積(おそらくは、エリスロサイトに由来し、これはアテローム硬化性病変を誘導することが知られている)が見られるアテローム形成等のより潜行性のプロセスを含む。
血漿中の遊離ヘモグロビンは、酸化されると血管内皮にヘムを供給し、オキシダントが媒介する細胞傷害に対する細胞の感受性を大幅に増大する。
赤血球輸血と関連して観察される有害作用に寄与する第二の要因は、いわゆる微小胞(MV)である。エクトソーム(ectosomes)とも記載されるMVは、エリスロサイト、血小板、白血球、又は内皮細胞によって血液中に放出される1μm以下のリン脂質小胞の集団である。MVの産生は非常に制御されたプロセスであり、細胞刺激及びアポトーシスを含む様々な刺激によって誘発される。MVは細胞塵埃(cell dust)として最初に説明されたが、現在では血栓症及び鬱血、炎症、血管及び免疫の機能、アポトーシス、又は更には表面タンパク質の移行による細胞間情報伝達等の幅広い生体活動に関与すると認識されている。
また、MVは健康な個体でも検出され得るが、血栓リスクの上昇、血管障害又は転移を伴う様々な疾患でMVの増加が観察されている。
典型的には、血液又は血液成分(例えば、赤血球細胞、血小板、血漿)等の血液製剤は、それらを必要とする対象に投与される前に更なる処理及び保存を経る。血液又は血液成分の品質は保存時間の増加と共に低下し得ることが知られている。特に、血液製剤中のfHb及びMVの濃度は、保存時間の増加に伴って高まる。
特に、血液バンクの状態下では、赤血球は一般的に「保存損傷(storage lesion)」と呼ばれる進行性の構造上の及び生化学的な変化を経る。赤血球(エリスロサイトとも示される)は、両凹の円板から硬直したウニ状赤血球(sphero-echinocyte)への進行性の細胞の変形を示し、針状物の先端からのMVの放出及び血液製剤中のMVの蓄積を伴う。さらに、ATPの枯渇、pHの酸性化、及び溶血があり、溶血はfHbの蓄積をもたらす。
保存中の赤血球細胞膜の修飾はATP枯渇及び酸化によって誘発され、これはバンド3における変化に集中し、赤血球の変形能、浸透圧抵抗、及び輸血後の生存に影響を及ぼすであろう膜の剥離及び破壊をもたらす。
赤血球のMV形成は、血液バンクの初期に起こる膜リモデリングの連続的な過程であり、赤血球上のホスファチジルセリンの暴露を抑制する。赤血球濃厚液に見られるMVは、一般的には赤血球に起因し、保存時間に伴ってその数を徐々に増加する。
しかしながら、ドナーによる血液供給が変動するのに対し、血液製剤に対する需要は増加しており、血液製剤の定期的な不足が生じている。そのため、保存血液製剤の品質及び安全性を改善することは、需要増加に対処するために重要である。
したがって、血液製剤を必要とする対象への投与に先立って全血又は血液成分等の血液製剤、特に赤血球を含む血液製剤におけるfHb及びMVの含有量を減少することが非常に望ましい。これにより、長期保存後にも血液製剤の安定性及び品質を改善するであろう。
保存された血液製剤から細胞片及び望ましくない物質を除去するため、保存後で、かつ投与に先立って、特に赤血球を含む血液又は血液成分の「洗浄」が試みられてきた。そのため、生理食塩水に赤血球を再懸濁した後に遠心分離を行い、上清から分離することが試みられてきた。しかしながら、この方法は、レシピエントに対する感染症リスクを回避するために無菌状態で行われなければならないことから、非常に手間がかかるうえ高価である。
一方で、(例えば、嫌気的条件の下での赤血球を含有する血液製剤の保存による)保存損傷の発生の遅延を目的とする方法は、既に血液を採取した後に、したがって血液製剤の保存前に全ての血液製剤の処理を必要とする。そのため、このアプローチは、長期保存に起因して上記処理を必要とする血液製剤のみを選択的に処理することができない。代わりに、保存時間に関わらず全ての血液製剤を処理する。これも費用を増大し、また、操作時間の延長をもたらす可能性がある。
したがって、血液製剤を必要とする対象に対する投与に先立って保存された血液製剤、特に赤血球を含む製剤の品質及び安全性を改善する方法及び装置に対する要求が存在する。
本発明の一実施の形態によれば、血液又は血液成分から物質を除去する濾過装置8であって、該濾過装置8が注入口及び注出口を有するハウジングと、少なくとも上記ハウジング内に設置された、第1のリガンドによって連結された第1の吸着材と、少なくとも上記ハウジング内に設置された、第2のリガンドによって連結された第2の吸着材とを備え、上記注入口から注出口へと上記濾過装置8を通過する上記血液又は血液成分から、上記第1のリガンドが遊離ヘモグロビン(fHb)を除去するものであり、上記第2のリガンドが微小胞(MV)を除去するものであり、上記第1のリガンド及び第2のリガンドが互いに異なり、上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材が互いに同一又は異なる、濾過装置が提供される。
任意に、上記第1の吸着材が上記第2のリガンドによって連結されておらず、上記第2の吸着材が上記第1のリガンドによって連結されていない。
上記第1の吸着材及び/又は上記第2の吸着材がポリマーを含むことができ、上記ポリマーがポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーを含む。好ましいポリマーはポリメタクリレートを含むポリマーである。
fHbを除去する上記第1のリガンドが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーを含むことができる。
MVを除去する上記第2のリガンドが、少なくとも1つのR−NH基(式中、Rは(−CH−)であり、nは1〜5、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2である)を含むことができる。上記第1の吸着材は結合反応によって少なくとも上記第1のリガンドに連結し、及び/又は、上記第2の吸着材は結合反応によって少なくとも上記第2のリガンドに連結することができる。
上記第1の吸着材及び/又は上記第2の吸着材が、ビーズ及び繊維からなる群から選択することができる。
上記ビーズが約100μm〜約400μm、例えば、約100μm〜約200μmの粒径を有することができる。
上記ビーズが約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えることができる。
そのため、上記ビーズは約100μm〜約200μmの粒径を有し、及び/又は約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備える。また、上記ビーズは、約100μm〜約400μmの直径を有し、及び/又は約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備える。
上記濾過装置8が約100μm〜約200μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えるビーズである第1の吸着材を含むことができる。代替として又はさらに、上記濾過装置8が約100μm〜約400μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えるビーズである第2の吸着材を含むことができる。
上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材を、約1〜約2の比率(体積:体積)で上記ハウジング内に設けることができる。
上記第1の吸着材は上記ハウジング内に少なくとも1つの層を形成してもよく、上記第2の吸着材は上記ハウジング内に少なくとも1つの層を形成することができる。上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材によって形成される上記層は、積み重ねることができる。
上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材は、ハウジング内に実質的に均等に分散されてもよい。
上記濾過装置8を輸血システムへの統合に対して適合することができ、及び/又は、
上記濾過装置8が血液又は血液成分を含む容器に接続可能である。
上記濾過装置8のハウジングが長さ及び直径を有することができ、長さ:直径の比率が約2〜約4、好ましくは約2〜約3、より好ましくは約3であり、任意に上記ハウジングがカラムであるか、又はカートリッジである。
上記濾過装置8は上記ハウジング内に設置されたネットを更に備えることができ、上記ネットが第1の吸着材及び/又は第2の吸着材を収容し、上記ネットが上記ハウジングからの上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材の捕捉及び/又は除去に対して適合する。
濾過対象の上記血液成分が赤血球を含むことができ、好ましくは上記血液成分が赤血球濃厚液(RCC)である。
更なる実施の形態によれば、少なくとも1つの本発明による濾過装置8を備えた、輸血システムが提供される。
本発明による1つの実施の形態は、血液及び/又は血液成分からfHb及びMV等の物質の除去に対する本発明による濾過装置8の使用を提供する。
また、更なる実施の形態によれば、血液又は血液成分からex vivoで物質を除去する方法であって、(a)本発明による濾過装置8又は本発明による輸血システムを準備する工程と、(b)注入口から注出口へ、上記濾過装置8に血液又は血液成分を通過させる工程とを含む、方法が提供される。
本発明による方法に供される血液成分は、赤血球を含むことができ、好ましくは上記血液成分が赤血球濃厚液(RCC)である。
本発明による方法に供される血液又は血液成分は、保存血又は保存血液成分とすることができる。したがって、上記血液又は上記血液成分を濾過に先立って保存することができる。
また更なる実施の形態によれば、キットが提供され、該キットは、血液又は血液成分から物質を除去する第1の濾過装置8であって、注入口及び注出口を有するハウジングと、上記ハウジング内に設置された少なくとも第1の吸着材とを備え、第1の吸着材が、上記注入口から上記注出口へと上記第1の濾過装置8を通過する血液又は血液成分からfHbを除去する少なくとも1つの第1のリガンドによって連結されている、第1の濾過装置と;血液又は血液成分から物質を除去する第2の濾過装置8であって、注入口及び注出口を有するハウジングと、上記ハウジング内に設置された少なくとも第2の吸着材とを備え、第2の吸着材が、上記注入口から上記注出口へと上記第2の濾過装置8を通過する血液又は血液成分からMVを除去する少なくとも1つの第2のリガンドによって連結されている、第2の濾過装置と;を備え、上記第1のリガンド及び第2のリガンドが互いに異なり、上記第1の吸着材及び上記第2の吸着材が互いに同一又は異なる。任意に上記第1の吸着材が上記第2のリガンドに連結されておらず、上記第2の吸着材が上記第1のリガンドに連結されていない。
上記第1の濾過装置8及び/又は上記第2の濾過装置8が輸血システムへの統合に対して適合することができる。上記第1の濾過装置8及び/又は上記第2の濾過装置8が血液又は血液成分を含む容器に接続可能である。
上記第1の濾過装置8及び上記第2の濾過装置8が輸血システムへ統合することができ、血液又は血液成分を含む容器に接続可能である。
本発明による濾過装置8は、第1の吸着材及び/又は上記第2の吸着材がビーズを含む又はビーズからなり、更に該ビーズが固定化されている、濾過装置8であってもよい。固定化は、焼結(sinterization)によって又は凝集によって行われてもよい。固定化されたビーズを濾過装置8のハウジングに設置してもよい。
本発明による輸血システムの例を示す図である。
定義
本明細書で参照される特許及び科学文献は、当業者に利用可能な知識を立証する。本明細書で参照される特許及び科学文献は、各々が具体的かつ個別に引用することにより本明細書の一部をなすと指示される場合と同じ程度に引用することにより本明細書の一部をなす。
本出願を通して使用される段落及び見出しは、限定と解釈されない。
「a」、「an」の冠詞は、その物品の1又は2以上(すなわち、少なくとも1つ)の文法上の目的物を指すため本明細書において使用される。例として、「吸着材(a sorbent material)」は、別段の指示がない限り1つの吸着材又は2以上の吸着材を意味する。
「及び/又は」の用語は、別段の指示がない限り「及び」又は「又は」のいずれかを意味するため本明細書において使用される。
列挙される値と共に本明細書で使用される「約」の用語は、その列挙される値を意味し、また列挙される値の±10%の範囲を包含する。
必要に応じて、本明細書を通して更なる定義及び説明を提供する。
詳細な説明
本発明は、血液及び/又は血液成分から物質を除去する濾過材、濾過装置8、キット、及び方法に関する。また、本発明は、少なくとも1つの本発明による濾過装置8を備えた輸血装置に関する。
上記血液は全血であってもよい。血液成分の例は、赤血球、血小板、及び血漿である。赤血球は赤血球濃厚液(RCC)の形態で又は濃厚赤血球(PRC)として提供されてもよい。好ましい血液成分は赤血球であり、該赤血球はRCCであることが最も好ましい。
いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、本発明者らは、驚いたことに、本発明による材料、装置8、方法、キット及び輸血システムが、輸血を受ける対象の罹病率及び死亡率の増加に寄与し得る、NOスカベンジャーであるfHb及びMVの非常に効率的な血液及び血液成分からの除去を可能とすることを見出した。幾つかの実施形態によれば、1又は複数の追加の物質を血液又は血液成分から除去することができる。該1又は複数の追加の物質は、可溶性物質、サイトカイン、生物活性脂質又は細胞フラグメントからなる群から選択され得る。
上記除去は、fHb及びMVの除去に先立って保存された血液又は血液成分において特に効率的であったことが分かった。そのため、本発明の濾過装置8、方法、キット及び輸血システムは、保存された血液又は血液成分からのfHb及びMVの除去に特に適している。
本発明者らは、驚いたことに、本発明の濾過材、装置8、方法、キット及び輸血システムが、少なくとも5日間、少なくとも10日間、少なくとも15日間、少なくとも20日間、少なくとも30日間、少なくとも35日間、少なくとも40日間、41日間、又は最大42日間保存された血液又は血液成分からのfHb及びMVの効率的な除去を可能とすることを見出した。上記保存は血液バンクの条件下で生じることが好ましい。幾つかの例では、上記血液又は血液成分を、約1日間〜約42日間、例えば、約5日間〜約35日間、約10日間〜約30日間、約30日間〜約40日間、又は約16日間〜約25日間に亘って保存した。上記血液又は血液成分は血液バンクの条件下で保存されていることが好ましい。
このように、本発明による材料、装置8、方法、及び他の材料は、保存された血液及び血液成分の品質を改善し、保存血液製剤に典型的に観察されるfHb及びMVの含有量の増加によって引き起こされる輸血レシピエントにおける有害作用のリスクを減少するため有利に使用され得る。
したがって、本発明の濾過材、装置8、方法、キット及び輸血システムは、血液又は血液成分の品質、特にfHb及びMVの含有量が重大なパラメーターである全ての手順において非常に有用である。手順の例は、輸血が必要な対象に血液又は血液成分を供給する輸血、特に心臓及び小児科の手術における輸血、また術後の非洗浄自己血(すなわち、輸血を受ける同じ個体から回収される血液)の輸血である。
さらに、本発明による濾過材、装置8、方法、キット及び輸血システムを、保存した血液又は血液成分に対して容易かつ安全に適用することができる。試料処理時間、操作及び取り扱いは、従来技術の「洗浄」アプローチと比較して著しく減少される。
追加の利点として、本発明による濾過材、装置8、方法、キット及び輸血システムは、「オンデマンド」の保存血又は保存血液成分の濾過を可能とする。そのため、例えば保存前に血液又は血液成分を処理することによってfHbの形成を回避することを目的とする従来技術の方法とは対照的に、本発明の手段及び方法を、必要に応じて(例えば、血液の又は血液成分の保存時間、及び血液又は血液成分を受ける対象の状態に応じて)保存後に血液又は血液成分に対して選択的に適用することができる。
本発明の材料、装置8、方法、キット及び輸血システムを以下により詳細に説明する。
以下の段落の見出しは、本発明の開示を限定すると解釈されるものではない。
濾過装置
本発明は、該濾過装置8を通過する血液及び血液成分からのfHb及びMVの効率的な除去を可能とする濾過装置8を提供する。
幾つかの実施形態によれば、本発明は、本発明による濾過装置8の詳細な説明と関連して以下に更に詳述される少なくとも1つの第1のリガンド及び/又は第2のリガンドによって連結される吸着材を含む又はそれからなる濾過材も提供する。
ハウジング
典型的には、本発明による濾過装置8は注入口及び注出口を有するハウジングを備える。該ハウジングは、注入口から注出口へと血液及び血液成分が通過することができるように適合され得る。
上記ハウジングは、当該技術分野で知られている任意の好適な材料で作製され得る。したがって、該ハウジングは、例えば、軟質材料(ポリ塩化ビニル等)製、硬質材料(ポリカーボネート又はポリアクリレート等)製、又はそれらの組合せで作製されてもよい。
また、上記ハウジングは長さ及び直径を有する場合がある。該ハウジングの長さ及び直径は、濾過の間の液流量(liquid flow)に影響を与える場合があり、また上記濾過装置8を通過する血液又は血液成分からの物質の除去効率に影響を与える場合もある。本発明者らは、約2〜約4のハウジングの長さ:ハウジングの直径の比率が液流量(ml/分)に有利に影響を及ぼすことを見出した。そのため、好ましい実施形態によれば、ハウジングの長さ:ハウジングの直径の比率は約2〜約4である。該比率は、約2〜約3が好ましく、該比率は約3であることがより好ましい。約2〜約3の比率では、血液成分、特にRCCの最適な流量に達し得ることがわかった。
上記比率を計算するため、ハウジングの長さをハウジングの直径で除する。長さ及び直径は、幾何学の一般的な法則を適用して特定される。例えば、ハウジングの長さはハウジングの上端とハウジングの下端との距離を特定することによって特定され得る。ハウジングの上端は注入口が設置される末端とすることができ、ハウジングの下端は注出口が設置される末端とすることができる。
円形断面を有するハウジングの直径は、円の中心を通り、その終点が円上にある任意の直線分の長さを特定することによって特定され得る。凸面の断面形状については、直径は、その境界に接する2つの反対側の平行線の間に形成され得る最も長い距離を特定することによって特定され得る。
濾過装置8は、注入口から注出口へと該濾過装置8を通って濾過される血液又は血液成分の約5ml/分〜約12ml/分、好ましくは約8ml/分〜約11ml/分、最も好ましくは約10ml/分〜約11ml/分の流量を可能とする。
上記ハウジングはカートリッジ又はカラムであってもよい。
吸着材
少なくとも1つの吸着材が上記ハウジング内に設置される。例えば、少なくとも2つ、少なくとも3つ、又は少なくとも4つの吸着材、例えば1つ、2つ、3つ、又は4つの吸着材を上記ハウジング内に設置することができる。しかしながら、2つの吸着材を上記ハウジング内に設置することが好ましい。時には、第1の吸着材が上記ハウジング内に設置される。代替として又はさらに、第2の吸着材を上記ハウジング内に設置することができる。典型的には、第2の吸着材を第1の吸着材に加えて上記ハウジング内に設置することができる。しかしながら時には、例えば、少なくとも2つの濾過装置8がキットの形態で提供される場合、第1の吸着材は第1の濾過装置8の第1のハウジングに提供されてもよく、第2の吸着材は第2の濾過装置8の第2のハウジングに提供されてもよい。
本明細書で使用される「吸着材」は、その材料、すなわち血液若しくは血液成分、又はそれらの両方からfHb及び/又はMVを除去するリガンドによる連結に適した任意の材料への物質の収着を可能とする(すなわち、吸着及び/又は吸収、吸着が好ましい)任意の材料(例えば、化合物又は組成物)であってもよい。
「物質」は、fHb、MV、他のNOスカベンジャー、可溶性物質、サイトカイン、生物活性脂質、細胞フラグメント、又はそれらの組合せ等の血液又は血液成分から除去される物質とすることができる。上記物質はfHb、MV、又はそれらの両方であることが好ましい。
本発明による濾過装置8に使用される吸着材は、血液濾過用途における使用に適する場合がある。
例えば、本発明の濾過装置8に使用される吸着材(第1の吸着材及び/又は第2の吸着材等)は、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマー等のポリマーを含んでもよく又は本質的にそれらからなってもよい。好ましい吸着材は、ポリメタクリレートを含む又は本質的にそれからなる。ポリメタクリレートを含む又は本質的にそれからなる吸着材は、本明細書では「ポリメタクリレート系」であると示される場合がある。本発明の濾過装置8で使用される吸着材は、メタクリレート又はそのコポリマーを含んでもよく又は本質的にそれからなってもよい。
幾つかの実施形態によれば、上記吸着材は、1又は複数のカップリング反応(例えば、限定されないが、いずれもそれらの全体が引用することにより本明細書の一部をなす、Prog. Polym. Sci. 25 (2000) 711-779又はChem. Commun., 1998, 2275-2286に記載される)によって特定の化学基で官能化されてもよい。
限定ではなく例として、好ましい実施形態によれば、吸着材はメタクリレートの架橋コポリマー、例えばオキシラン基を含有するメタクリレートの架橋コポリマー(Sepabeads(商標)EC−EP又はReliZyme(商標)EP403等、いずれもイタリア、ビナスコ(MI)のResindion SRLより商業的に入手可能)であってもよい。同様に、限定ではなく例として、好ましい実施形態によれば、上記吸着材は、メタクリルアミドのコポリマー、N,N’−メチレン−ビス(アクリルアミド)、及びオキシラン基、エポキシドポリマー結合を持つモノマー(Eupergit(商標)等、ドイツのシュタインハイムのSigma-Aldrich Chemie GmbHより商業的に入手可能)であってもよい。
上記ハウジング内に設置される吸着材はビーズ又は繊維であってもよく、ビーズであることが好ましい。少なくとも1つの吸着材(例えば、第1の吸着材又は第2の吸着材)はビーズであってもよく、少なくとも1つの吸着材(例えば、第1の吸着材又は第2の吸着材)は繊維であってもよい。好ましい実施形態では、2以上の全ての吸着材がビーズを含む又はビーズからなる。
上記ビーズは固定化されたビーズであってもよい。固定化は、焼結によって又は凝集によって実施され得る。固定化されたビーズは、濾過装置8のハウジングに取り付けられてもよい。
上記ビーズは、約100μm〜約400μm、例えば約150μm〜約350μm、又は約200μm〜約300μmの粒径を有してもよい。約100μm〜約200μmの粒径も同様に好ましい。幾つかの実施形態によれば、上記粒径は商業的に入手可能なMalvern Instrument(MalvernのHydro 2000MUサンプリングユニット及びMastersizer2000ソフトウェアを備えたMastersizer2000)によって特定される。「粒径」及び「ビーズ径」の表現は、本明細書において同じ意味で使用される。
また、上記ビーズは孔を備えてもよい。当業者に知られている標準的な手順に従って孔径を特定することができる。幾つかの実施形態では、孔径は、水銀ポロシメーター(Porosimeter demo autoPore IV 9500 V1.09 serial 413, Micromeritics Instrument Corporation; Penetrometer 10-0718 5 Bulb, 1.131 Stem, Powder; B.E.T. Gemini V - Windows - Micromeritics Instrument Corporation)を使用して特定される。上記孔は、約50nm〜約100nmの孔径、例えば約55nm〜約100nm、約60nm〜約90nm、又は約70nm〜約80nmの孔径を有してもよい。上記孔は、約60nm〜約80nm、より好ましくは約65nm〜約75nm、最も好ましくは約70nmの孔径を有してもよい。
したがって、幾つかの実施形態では、上記ビーズは、約100μm〜約200μmの粒径を有し、及び/又は約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備える。
また、幾つかの実施形態では、上記ビーズは、約100μm〜約400μmの粒径を有し、及び/又は約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備える。
少なくとも第1の吸着材及び第2の吸着材が上記ハウジング内に設けられる実施形態では、第1の吸着材はビーズであってもよく、第2の吸着材は繊維であってもよい。また、第1の吸着材は繊維であってもよく、第2の吸着材はビーズであってもよい。
しかしながら、第1の吸着材と第2の吸着材との両方がビーズであることが好ましい。第1の吸着材及び第2の吸着材のビーズは互いに同一であってもよく、又は異なってもよい。
例えば、限定されないが、第1の吸着材及び第2の吸着材のビーズは、ビーズ径において互いに異なってもよい。好ましい実施形態によれば、第1の吸着材のビーズは約100μm〜約200μmのビーズ径を有してもよく、第2の吸着材のビーズは約100μm〜約400μmのビーズ径を有してもよい。
好ましい実施形態によれば、第1の吸着材のビーズは約50nm〜約100nmの孔径を有してもよく、第2の吸着材のビーズは約50nm〜約100nmの孔径を有してもよい。
少なくとも第1の吸着材及び第2の吸着材が上記ハウジング内に設けられる実施形態では、第1の吸着材及び第2の吸着材は約0.5〜約2、例えば約0.75〜約1.25の比率で上記ハウジング内に存在してもよい。約1の比率が好ましい。上記比率は、上記ハウジングに含まれる第1のタイプの吸着材の総体積を上記ハウジングに含まれる第2のタイプの吸着材の総体積で除することにより計算される。計算は、第1の吸着材及び第2の吸着材の湿体積に基づいてもよい。本発明者らは、上記比率においてNOスカベンジャーであるfHb及びMVが濾過対象の血液又は血液成分から非常に効率的に除去され、それによって保存された血液及び血液成分の品質を著しく改善し得ることを見出した。その効果は、約1の比率で特に顕著であることが分かった。
異なる吸着材(例えば、第1の吸着材及び第2の吸着材)を濾過装置8のハウジング外で合わせるか、又は混合してもよく、その組み合わせ又は混合物をその後濾過装置8のハウジングに充填してもよい。
代替として、2以上の吸着材(例えば、少なくとも第1の吸着材及び第2の吸着材)を個別に上記ハウジングに充填してもよく、既にハウジング内に設置されている場合は、その後混合してもよい。
また、2以上の吸着材(例えば、少なくとも第1の吸着材及び第2の吸着材)を、ハウジング内に異なる吸着材の層を得るため、該ハウジング内に個別に充填することができる。例えば、第1の吸着材及び第2の吸着材がハウジング内に含まれる場合、第1の吸着材は該ハウジング内に少なくとも1つの層を形成してもよく、第2の吸着材は該ハウジング内に少なくとも1つの層を形成してもよい。好ましい実施形態によれば、第1の吸着材及び第2の吸着材は互いに異なる。更なる好ましい実施形態によれば、第1の吸着材は血液又は血液成分からのfHbの除去のため少なくとも第1のリガンドによって連結され、第2の材料は血液又は血液成分からのfHbの除去のため少なくとも第2のリガンドによって連結される。任意に、第1の吸着材は第2のリガンドによって連結されておらず、及び/又は第2の吸着材は第1のリガンドによって連結されていない。第1の吸着材及び第2の吸着材によって形成される層を、注入口から注出口へとハウジング内に交互に積み重ねることができる。1つの実施形態によれば、第1の吸着材及び第2の吸着材によって形成される各層は、約0.4cm〜約1cm、例えば約0.5cm、約0.6cm、約0.7cm、約0.8cm、又は約0.9cmの厚みを有してもよい。ハウジング内に重ねられる層の総数は、少なくとも2、例えば約2〜約15、例えば、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、又は14であってもよい。
リガンド
本発明による濾過装置8のハウジング内に設置される第1の吸着材は、少なくとも第1のリガンドによって連結される。そのため、第1の吸着材は、1又は複数のリガンド、例えば1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、又は少なくとも5のリガンドによって連結されてもよい。好ましい実施形態では、第1の吸着材は1又は2のリガンドによって連結される。
好ましい実施形態では、第1の吸着材及び第1の吸着材を連結する少なくとも1つのリガンドは樹脂を形成する。
本発明による濾過装置8のハウジング内に設置される第2の吸着材は、少なくとも第2のリガンドによって連結される。そのため、第2の吸着材は、1又は複数のリガンド、例えば1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、又は少なくとも5のリガンドによって連結されてもよい。好ましい実施形態では、第2の吸着材は1又は2のリガンドによって連結される。
好ましい実施形態では、第2の吸着材及び第2の吸着材を連結する少なくとも1つのリガンドは樹脂を形成する。
本明細書で使用される「リガンド」は、血液及び/又は血液成分からの物質の除去に適した及び/又はそれに適合された任意の化合物(例えば、分子)であってもよい。血液及び/又は血液成分から除去され得る物質の例は、fHb、MV、他のNOスカベンジャー、可溶性物質、サイトカイン、生物活性脂質、細胞フラグメント、又はそれらの組合せである。好ましい物質はfHbである。同様に、MVも好ましい物質を表す。そのため、好ましいリガンドは、血液又は血液成分からfHbを除去するリガンドである。「第1のリガンド」及び「遊離ヘモグロビンを除去するリガンド」の表現は同じ意味で使用され得る。同様に、血液又は血液成分からMVを除去するリガンドが好ましい。また、リガンドは、血液又は血液成分からのfHb及びMVの除去に適してもよく及び/又はそれに適合されてもよい。また、「第2のリガンド」及び「微小胞を除去するリガンド」の表現は同じ意味で使用され得る。
この発明の目的上、「遊離ヘモグロビン」(fHb)の表現は、エリスロサイト内に包含されないヘモグロビンとして定義される。換言すれば、その表現は、例えばエリスロサイト細胞に対して生じる溶解又は他の損傷によってエリスロサイトから放出されたヘモグロビンを包含する。
また、本発明の目的上、「微小胞」(MV)の用語は、1.0μm以下、例えば約50nm〜1000nm(例えば、約100nm〜約900nm、約200nm〜約800nm、約300nm〜約700nm、約400nm〜約600nm、又は約500nm)の大きさを有し、血液の細胞成分及び/又は血管の内膜から生じる、リン脂質小胞として定義される。MVは起源細胞の形質膜のフラグメントを含み、それらの膜の外葉上にアニオンリン脂質(PL)であるホスファチジルセリン(PS)を露出することができ、また、それらの細胞起源を反映する表面膜抗原を持つ。MVはエリスロサイト起源のMVであってもよい。
本明細書で使用される「によって連結された(Coupled with)」は、「とつながった(linked with)」、「と合わせた(combined with)」、「に接続された(connected to)」、「に結合された(bound to)」、及び/又は「によって表面修飾された」を意味する場合がある。そのため、本発明による濾過装置8のハウジング内に設置される吸着材は、当業者に知られている好適な手段によって少なくとも1つのリガンドによって連結され、それによってつながり、それと合わせられ、それに接続され、それに結合され及び/又はそれによって表面修飾され得る。好ましい実施形態によれば、上記リガンドは上記吸着材に共有結合される。また、該吸着材はリガンドによって表面修飾されることが好ましい。
限定ではなく例として、吸着材は、オキシラン基を含むポリメタクリレートポリマーを含んでもよく又は本質的にそれからなってもよく、リガンドはポリアクリル酸を含んでもよく又は本質的にそれからなってもよい。ポリメタクリレートに含まれるオキシラン基はアミノ化合物と反応して、ポリアクリル酸リガンドによる連結を可能とする中間体を発生し得る。上記リガンドは上記吸着材に共有結合され得る。該吸着材は第1の吸着材であってもよい。
同様に、限定ではなく例として、吸着材はメタクリレート又はそのコポリマーを含んでもよく又は本質的にそれからなってもよく、リガンドは構造R−NH(式中、Rは(−CH−)nであり、更にnは1〜5の整数である)を有してもよい。該リガンドは上記吸着材に共有結合され得る。リガンドは、メタクリレート又はそのコポリマーに共有結合されるエチルアミノ基又はメチルアミノ基であることが好ましい。また、メタクリレートはエチルアミノ基又はメチルアミノ基によって表面修飾されることが非常に好ましい。該吸着材は第2の吸着材であってもよい。
第1の吸着材及び第2の吸着材以外の吸着材が上記ハウジング内に含まれる場合、更なる吸着材を、第1の吸着材及び/又は第2の吸着材と同じリガンド(複数の場合がある)によって又は異なるリガンドによって連結することができる。
吸着材(例えば、第1の吸着材及び/又は第2の吸着材)が2以上のリガンドによって連結される幾つかの実施形態では、該連結は独立している。そのため、幾つかの実施形態によれば、吸着材とリガンドとが互いに連結される方法は、その吸着材と別のリガンドとが互いに連結される方法に影響を及ぼさず、また吸着材とリガンドとが互いに連結される方法は、別の吸着材とそのリガンドとが互いに連結される方法に影響を及ぼさない。
第1の吸着材は、少なくとも第1のリガンドによって、又は少なくとも第1のリガンド及び第2のリガンドによって連結される。第1のリガンド及び第2のリガンドは互いに同一であってもよく、又は異なってもよい。典型的には、第1のリガンドと第2のリガンドとは互いに異なる。例えば、第1のリガンドと第2のリガンドとは、構造及び/又は化学的特性において互いに異なってもよい。
第2の吸着材は、少なくとも第2のリガンドによって、又は少なくとも第2のリガンド及び第1のリガンドによって連結される。第1のリガンド及び第2のリガンドは互いに同一であってもよく、又は異なってもよい。典型的には、第1のリガンドと第2のリガンドとは互いに異なる。例えば、第1のリガンドと第2のリガンドとは、構造及び/又は化学的特性において互いに異なってもよい。
第1の吸着材は、結合反応によって少なくとも第1のリガンドによって連結されてもよい。第2の吸着材は、結合反応によって少なくとも第2のリガンドによって連結されてもよい。1つの実施形態によれば、結合反応は共有結合をもたらす。
本明細書で使用される「第1のリガンド」は、試料から、特に血液又は血液成分からの遊離ヘモグロビン(fHb)の除去に適した及び/又はそれに適合されたリガンドである。
幾つかの実施形態によれば、第1のリガンドは、試料から、特に血液又は血液成分からのfHbの除去に適している及び/又はそれに適合される。
第1のリガンドは、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーを含んでもよく、又は本質的にそれらからなってもよい。好ましい実施形態によれば、第1のリガンドはポリアクリル酸を含むか、又は本質的にそれからなる。
fHbを除去するリガンドとしてのポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーの使用は、アデノシン誘導体(例えば、ATP)又は2,3−ジホスホグリセリン酸(DPG)等のヘモグロビン結合に時々使用される他のリガンドに対して費用及び化学的安定性に関して顕著な利点を提供する。
本明細書で使用される「第2のリガンド」は、試料から、特に血液又は血液成分からの微小胞(MV)の除去に適した及び/又はそれに適合されたリガンドである。
幾つかの実施形態によれば、第2のリガンドは、試料から、特に血液又は血液成分からのMVの除去に適している及び/又はそれに適合される。
第2のリガンドは、R−NH基を含んでもよく又は本質的にそれからなってもよい。MVの除去は短いR−NH基を使用する場合に最も効率的であることがわかった。そのため、第2のリガンドは、R−NH基(式中、Rは(−CH−)nであり、nは1〜5の整数である)を含んでもよく又は本質的にそれからなってもよい。したがって、第2のリガンドは、−CH−NH基、−CH−CH−NH基、−CH−CH−CH−NH基、−CH−CH−CH−CH−NH基、又は−CH−CH−CH−CH−CH−NH基を含んでもよく又は本質的にそれからなってもよい。
第2のリガンドは、R−NH基(式中、Rが(−CH−)nであり、更にnが1〜3である)を含む又はそれからなることが好ましい。nは1〜2であることが最も好ましい。したがって、非常に好ましい第2のリガンドは、−CH−NH基又は−CH−CH−NH基を含むか又はそれからなる。
本発明者らは、驚いたことに、上のR−NH基を含む又は本質的にそれからなる第2のリガンドを使用する場合に血液又は血液成分からのMVの除去が非常に効率的であることを見出した。その効果は、−CH−NH基又は−CH−CH−NH基を含む又は本質的にそれからなる第2のリガンドを使用した場合に特に顕著であった。
本発明の好ましい実施形態によれば、第2の吸着材等の吸着材は、−CH−NH基を含む若しくは本質的にそれからなるリガンド、−CH−CH−NH基を含む若しくは本質的にそれからなるリガンド、−CH−CH−CH−NH基を含む若しくは本質的にそれからなるリガンド、−CH−CH−CH−CH−NH基を含む若しくは本質的にそれからなるリガンド、−CH−CH−CH−CH−CH−NH基を含む若しくは本質的にそれからなるリガンド、又はそれらの組合せによって連結される。
本発明の更に好ましい実施形態によれば、第2の吸着材等の吸着材は−CH−NH基を含む又は本質的にそれからなるリガンドによって連結され、−CH−CH−NH基を含む又は本質的にそれからなるリガンドによって更に連結される。
限定ではなく例として、好ましい実施形態によれば、第2の吸着材等の吸着材は、メタクリレート又はその架橋コポリマーであってもよく、リガンドは−CH−NH又は−CH−CH−NHであってもよい。吸着材は該リガンドによって表面修飾されてもよい。リガンドは、吸着材に共有結合されてもよい。
1つの実施形態によれば、リガンドによって連結される吸着材は、1ml当たり少なくとも0.3ミリ当量(meq)のリガンド、1ml当たり少なくとも0.4meqのリガンド、又は1ml当たり少なくとも0.5meqのリガンドを含む。吸着材は、1ml当たり0.3meq〜0.4meqのリガンドを含み得ることが好ましい。
更なる特徴
当業者は、本発明による濾過装置8は、追加の構造上の要素を備えてもよいことを認識するであろう。
例えば、本発明による濾過装置8は、上記ハウジング内に設置されたネットを更に備えてもよい。該ネットは、第1の種類の吸着材及び/又は第2の種類の吸着材を収容し、該ハウジングから第1の種類の吸着材及び/又は第2の種類の吸着材の捕捉及び/又は除去を可能とする。該ネットは、約15μm〜約40μm、例えば約20μm〜約35μm、又は約25μm〜約30μmのメッシュサイズを有してもよい。
また、本発明による濾過装置8は、血液又は血液成分から脂肪及び/又は微小凝集体(細胞の微小凝集体、特に血小板を含む微小凝集体等)の除去のため予備フィルタを備えてもよい。好適な予備フィルタは当該技術分野で知られており、現在、標準的な輸血手順において使用される。予備フィルタの使用は、非洗浄自己血の濾過に特に好ましい。
本発明の濾過装置8は、血液又は血液成分を含む容器(例えば、バッグ)への接続に対して適合されてもよい。例えば、本発明の濾過装置8は、容器への接続のための接続手段、例えばスパイクを備えてもよい。
また、本発明の濾過装置8を輸血システムへの統合、又はそれとの接続に対して適合することができる。そのため、1つの実施形態によれば、濾過装置8は、輸血システムへの無菌接続のための1又は複数の配管7、9、1又は複数の接続デバイス2、3、又はそれらの組合せ等の手段を備える。
上記濾過装置8は使い捨てであってもよい。
好ましい実施形態の例
好ましい実施形態によれば、本発明は、血液又は血液成分から物質を除去する濾過装置8であって、該濾過装置8は、注入口及び注出口を有するハウジングと、該ハウジング内に設置される第1の吸着材(注入口から放出口へと上記濾過装置8を通過する血液又は血液成分からfHbを除去するため第1の吸着材は少なくとも第1のリガンドによって連結される)と、該ハウジング内に設置される第2の吸着材(注入口から放出口へと上記濾過装置8を通過する血液又は血液成分から微小胞(MV)を除去するため第2の吸着材は少なくとも第2のリガンドによって連結される)とを備える、濾過装置を提供する。
第1の吸着材及び第2の吸着材はビーズであり、第1の吸着材のビーズは約100μm〜約200μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備え、第2の吸着材のビーズは約100μm〜約400μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えることが更に好ましい。
fHbの除去のため第1のリガンドによって連結される第1の吸着材がポリメタクリレート系ビーズ(例えば、ビーズ径約100μm〜約200μm、孔径約50nm〜約90nmを有する)であり、第1の吸着材を連結するfHbを除去する第1のリガンドがポリアクリル酸を含む又は本質的にそれからなることがより一層好ましい。
また、MVを除去するため第2のリガンドによって連結される第2の吸着材がポリメタクリレート系ビーズ(例えば、ビーズ径約100μm〜約400μm、孔径約55nm〜約100nmを有する)であり、第2のリガンドがR−NH基(式中、Rは(−CH−)nであり、更にnは1〜5、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2である)を含む又は本質的にそれからなることがより一層好ましい。
ポリメタクリレート系ビーズ及びビーズを連結するポリアクリル酸を含む又は本質的にそれからなる第1のリガンドが樹脂を形成し、ポリメタクリレート系ビーズ及びビーズを連結するR−NH基を含む又は本質的にそれからなる第2のリガンドが樹脂を形成することがより一層好ましい。上記ビーズは上記リガンドによって表面修飾されることが最も好ましい。
また、ビーズ表面積は70m/g〜100m/gであること、及び/又はリガンドによって連結される第1の吸着材及び/又は第2の吸着材は1ml当たり少なくとも0.3ミリ当量(meq)のリガンド、例えば1ml当たり0.3ミリ当量(meq)〜0.4meqのリガンドを含むことが好ましい。
第1の吸着材及び第2の吸着材は、約1の比率(体積:体積)で上記ハウジング内に存在することが最も好ましい。第1の吸着材及び第2の吸着材の湿体積に基づいて、該比率を計算することができる。
輸血システム
1つの実施形態によれば、少なくとも1つの本発明による濾過装置8を備える輸血システムが提供される。
上記輸血システムは、血液又は血液成分を含む容器への接続のための手段2、3(例えば、スパイク)を備えてもよい。上記輸血システムは、滴下チャンバー5を備えてもよい。好ましい実施形態によれば、滴下チャンバー5は脂肪及び/又は微小凝集体を除去する予備フィルタ(約150μm〜約200μmの孔径を有する予備フィルタ等)を備える。
また、上記輸血システムは、導管手段4、7、9を備えてもよい。上記輸血システムは、使い捨てであってもよい。
本発明による輸血システムの非限定的な例を図1に示す。
輸血システムの例は、キャップ1と、該輸血システムと血液又は血液成分を含む容器との接続を可能とする手段2及び手段3と、手段2及び手段3と滴下チャンバー5(滴下チャンバー5は脂肪及び/又は微小凝集体の除去に対する予備フィルタを任意に備える)を接続する第1の導管手段4と、第2の導管手段7とを備える。上記輸血システムは、本発明による濾過装置8を更に備え、該濾過装置8は注入口及び注出口を有するハウジングを備える。濾過装置8は、第2の導管手段7によって滴下チャンバー5に接続され、第3の導管手段9を介してアダプタ12との接続を可能とする手段11に接続される。図1による輸血システムの例に備えられる更なる任意の構成要素は、第2の導管手段6に設置されるクランプ6及びローラー10である。
当業者は、本発明による輸血システムが図1に示され、上に記載される構成要素を備えてもよく、又は本質的にそれからなってもよいことを理解するであろう。しかしながら、追加の要素又は特徴を備える輸血システムも同様に本発明者らによって検討される。
少なくとも1つの濾過装置8がハウジング内に設置されたネットを備え、該ネットが第1の吸着材及び/又は第2の吸着材を収容し、該ネットが第1の吸着材及び/又は第2の吸着材を上記ハウジングから捕捉及び/又は除去するように適合される、本発明による輸血システム(例えば、図1に示されるシステム)が特に好ましい。
方法
また、本発明は、血液又は血液成分から物質を除去する方法を提供する。該方法を、本発明による濾過装置8又は輸血システムを使用して行うことができる。該方法をex vivoで行うことができる。
したがって、血液又は血液成分から物質を除去する方法であって、(a)本発明による濾過装置8又は本発明による輸血システムを準備する工程と、(b)注入口から注出口へ、上記濾過装置8に血液又は血液成分を通過させる工程とを含む、方法が提供される。
濾過対象の血液成分は、赤血球を含むことが好ましい。該血液成分はRCCであることがより一層好ましい。
本明細書に提供される方法は、血液又は血液成分からのfHb及びMVの除去に特に有用である。したがって、好ましい実施形態では、本発明は血液又は血液成分からfHb及びMVを除去する方法であって、(a)本発明による濾過装置8又は本発明による輸血システムを準備する工程と、(b)注入口から注出口へ、濾過装置8に血液又は血液成分を通過させる工程とを含む、方法を提供する。
更なる実施形態によれば、本発明による方法は、保存された血液又は血液成分に対して適用される。
本発明者らは、本発明による方法が、少なくとも5日間、少なくとも10日間、少なくとも15日間、少なくとも20日間、少なくとも30日間、又は少なくとも35日間、少なくとも40日間、少なくとも41日間、又は最大42日間保存された血液又は血液成分からのfHb及びMVの効率的な除去を可能とすることを見出した。上記保存は血液バンクの条件下で生じることが好ましい。例えば、特に血液又は血液成分が血液バンクの条件下で保存されていた場合に、約1日間〜約42日間、例えば、約5日間〜約35日間、約10日間〜約30日間、約30日間〜約40日間、又は約16日間〜約25日間に亘って保存された血液又は血液成分に上記方法を適用することができる。
本明細書で使用される「血液バンクの条件下での保存」は、その保存が4℃の保存温度等の血液バンクで典型的に使用される条件下で生じることを意味する。
血液又は血液成分から物質を除去する本発明の方法は、該方法に供される血液又は血液成分の品質の改善をもたらすことができる。特に、15日より長く保存された血液又は血液成分の品質を顕著に改善することができる。血液又は血液成分(RCC等)に残留するfHb及びMVを、15日より長く(例えば、少なくとも16日間、少なくとも20日間、少なくとも30日間、少なくとも35日間、少なくとも約40日間、又は約30日間〜約40日間)保存された試料において顕著に減少することができることがわかった。
例えば、15日間に亘って同一の条件下で保存された血液又は血液成分において検出可能な値まで残留fHb及びMVを減少することができる。
残留fHbを含むfHbの濃度を当該技術分野で知られている標準的な手順に従って特定することができる。例えば、先に記載されるように(Cardigan R., Smith K. Evaluation of the HemoCue plasma Haemoglobin analyser for assessing haemolysis in red cell concentrates during storage. Vox Sanguinis (2002); 82, 76)3000RPMで5分間の試料の遠心分離の後に、HaemoCue Plasma Low Haemoglobin光度計(HemoCue AB)を使用してfHbの濃度を特定することができる。
同様に、残留MVを含むMVの濃度を特定する方法が記載され、確立されている。例えば、Glycophorin A及びAnnexin Vによる二重標識に基づくフローサイトメトリーアプローチが文献において広く報告されている(Rubin O, Crettaz D, Canellini G, et al. Microparticles in stored red blood cells: an approach using flow cytometry and proteomic tools. Vox Sanguinis. 2008; 95: 288-297; Xiong Z, Oriss TB, Cavaretta JP, et al. Red cell microparticle enumeration: validation of a flow cytometric approach. Vox Sanguinis. 2012; 103, 42-48)。
本発明による方法は、濾過の前に血液又は血液成分中に含まれるfHbの約50%〜約80%(例えば、約55%〜約75%、又は約60%〜約70%、最も好ましくは約70%〜約80%)の除去を可能とすることが好ましい。したがって、上記方法に供される血液又は血液成分の所与の単位においてfHbの開始濃度を著しく減少することができ、得られる精製された血液又は血液成分中のfHbの濃度は開始濃度の約50%〜約20%となり得る。先に記載されるように(Cardigan R., Smith K. Evaluation of the HemoCue plasma Haemoglobin analyser for assessing haemolysis in red cell concentrates during storage. Vox Sanguinis (2002); 82, 76)3000RPMで5分間の試料の遠心分離の後に、HaemoCue Plasma Low Haemoglobin光度計(HemoCue AB)を使用して濾過の前及び後のfHbの濃度を特定することができる。
また、本発明による方法は、濾濾過の前の血液又は血液成分中に含まれるMVの約50%〜約70%(例えば、約55%〜約65%、又は約60%、最も好ましくは約60%〜約70%)の除去を可能とすることが好ましい。したがって、上記方法に供される血液又は血液成分の所与の単位においてMVの開始濃度を著しく減少することができ、得られる精製された血液又は血液成分中のMVの濃度は開始濃度の約50%〜約30%となり得る。FACS解析に対する標準的な実験手順に従って、FACSAria IIIフローサイトメーター(Becton-Dickinson)を使用して、PE標識抗ヒトGlycophorin A抗体(BD Bioscience)及びAnnexin V−APC(BD Bioscience)による二重標識を用いて濾過の前及び後のMVの濃度を特定することができる。
キット
また、本発明は血液又はRCC等の血液成分からfHb及びMV等の物質を除去するキットを提供する。
本発明によるキットは、本発明による少なくとも1つの濾過装置8及び/又は少なくとも1つの輸血システムを備える。
そのため、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個又は少なくとも10個の本発明による濾過装置8を備えるキットが提供される。濾過装置8は互いに同一であってもよく、又は異なってもよい。
上記キットは、少なくとも2個の本発明による濾過装置8を備え、該濾過装置8は互いに同一であってもよく、又は異なってもよいことが好ましい。上記キットは少なくとも2個の本発明による濾過装置8を備え、該濾過装置8は互いに異なることがより好ましい。
上記キットは、少なくとも2つの濾過装置8を備えてもよく、第1の濾過装置8は血液又は血液成分からのfHbの除去に対して適合され、第2の濾過装置8は血液又は血液成分からのMVの除去に対して適合される。
本発明によるキットに備えられる濾過装置8は、輸血システムへの統合に対して適合されてもよく、血液若しくは血液成分、又はそれらの両方を含む容器に接続可能であってもよい。
また、本発明によるキットに備えられる濾過装置8は、輸血システムに統合されてもよく、血液又は血液成分を含む容器に接続可能であってもよい。
1つの実施形態によれば、キットが提供され、該キットは血液又は血液成分から物質を除去する第1の濾過装置8を備え、該第1の濾過装置8が注入口及び注出口を有するハウジングと、少なくとも該ハウジング内に設置される第1の吸着材とを備え、ここで、注入口から注出口へと第1の濾過装置8を通過する血液又は血液成分からfHbを除去するため、少なくとも第1のリガンドによって第1の吸着材が連結される。
この実施形態によるキットは、好ましくは本発明による血液又は血液成分から物質を除去する第2の濾過装置8を更に備えてもよく、該第2の濾過装置8は注入口及び注出口を有するハウジングと、少なくとも該ハウジング内に設置される第2の吸着材とを備え、ここで、注入口から注出口へと第2の濾過装置8を通過する血液又は血液成分からMVを除去するため、少なくとも第2のリガンドによって第2の吸着材が連結される。
この実施形態によれば、第1の吸着材及び第2の吸着材は互いに同一でもよく、又は異なっていてもよい。
また、第1のリガンド及び第2のリガンドもまた、互いに同一でもよく、又は異なっていてもよい。第1のリガンド及び第2のリガンドは互いに異なることが好ましい。第1の吸着材及び第2の吸着材が互いに異なり、第1のリガンド及び第2のリガンドが互いに異なることがより好ましい。
任意に、第1の吸着材は第2のリガンドによって連結されておらず、また第2の吸着材は第1のリガンドによって連結されていない。
さらに、第1の濾過装置8のハウジングに設置される第1の吸着材及び第2の濾過装置8のハウジングに設置される第2の吸着材は、約1〜約2の比率(体積:体積)で上記キットに備えられてもよい。第1の吸着材及び第2の吸着材の湿体積に基づいて該比率を計算することができる。
非常に好ましい実施形態によれば、上記キットは、注入口及び注出口を有するハウジングと、該ハウジング内に設置される第1の吸着材とを備える第1の濾過装置8を備え、ここで、注入口から注出口へと該濾過装置8を通過する血液又は血液成分からfHbを除去するため、少なくとも第1のリガンドによって該第1の吸着材が連結される。上記キットは、注入口及び注出口を有するハウジングと、該ハウジング内に設置される第2の吸着材とを備える第2の濾過装置8を更に備え、ここで、注入口から注出口へと該濾過装置8を通過する血液又は血液成分から微小胞(MV)を除去するため、少なくとも第2のリガンドによって該第2の吸着材が連結される。
第1の吸着材及び第2の吸着材がビーズであり、第1の吸着材のビーズが約100μm〜約200μmの粒径を有し、約50nm〜100nmの孔径を有する孔を備え、第2の吸着材のビーズが約100μm〜約400μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えることが更に好ましい。
fHbを除去する第1のリガンドによって連結される第1の吸着材は、ポリメタクリレート系ビーズ(例えば、ビーズ径約100μm〜約200μm、孔径約50nm〜約90nmを有する)であり、第1の吸着材を連結するfHbを除去するための第1のリガンドがポリアクリル酸を含むか又は本質的にそれからなることがより一層好ましい。
また、MVを除去する第2のリガンドによって連結される第2の吸着材がポリメタクリレート系ビーズ(例えば、ビーズ径約100μm〜約400μm、孔径約55nm〜約100nmを有する)であり、第2のリガンドがR−NH基(式中、Rは(−CH−)nであり、更にnは1〜5、好ましくは1〜3、最も好ましくは1〜2である)を含むか又は本質的にそれからなることがより一層好ましい。
上記ポリメタクリレート系ビーズと、ビーズを連結するポリアクリル酸を含む又は本質的にそれからなる第1のリガンドとが樹脂を形成し、上記ポリメタクリレート系ビーズと、ビーズを連結するR−NH基を含む又は本質的にそれからなる第2のリガンドとが樹脂を形成することがより一層好ましい。上記ビーズは上記リガンドによって表面修飾されていることが最も好ましい。
また、ビーズ表面積は70m/g〜100m/gであり、及び/又はリガンドによって連結される第1の吸着材及び/又は第2の吸着材が少なくとも1ml当たり0.3ミリ当量(meq)のリガンド、例えば1ml当たり0.3ミリ当量(meq)〜0.4meqのリガンドを含むことが好ましい。
第1の吸着材及び第2の吸着材が約1の比率(体積:体積)で上記キット内に存在することが最も好ましい。第1の吸着材及び第2の吸着材の湿体積に基づいて該比率を計算することができる。
以下の実施例により本発明を更に解説するが、これらは限定として解釈されるものではない。当業者は、通常の実験を用いるだけで、本明細書に記載される具体的な物質及び手順に対する多くの等価物を認識するか、又は確認することができる。かかる等価物は、以下の実施例に続く特許請求の範囲に包含されることが意図される。
実施例1
遊離ヘモグロビン(fHb)及び微小胞(MV)を保存赤血球濃厚液(RCC)から除去する本発明による濾過装置8及び輸血システムの能力を、制御条件下において既知の開始濃度のfHb及びMVにより試験した。使用した濾過装置8は、以下の寸法を有するハウジングを備えた:長さ8cm及び直径2.6cm(長さ:直径の比率約3)。ポリアクリル酸により連結されたポリメタクリレート系ビーズ(ビーズ径100μm〜200μm、孔径50nm〜90nm)を保存RCCからのfHbの除去のため上記ハウジング内に設置した。また、一般式R−NH(式中、Rは(−CH−)nであり、n=1〜2)の短鎖アミノ基により連結されたメタクリレート系表面を有するビーズ(ビーズ径100μm〜400μm、孔径55nm〜100nm、表面積70m/g〜100m/g、0.3meq/ml〜0.4meq/ml)を上記ハウジング内に設置し、保存RCCからのMVの除去に使用した。
上記実験の準備において、生理学的食塩水に溶解された、ポリアクリル酸によって連結されたポリメタクリレート系ビーズ22mlと、短鎖アミノ基によって連結されたメタクリレート系表面を有するビーズ22mlとを共に混合した後、濾過装置8のハウジングに充填した。
その後、濾過装置8を輸血装置に接続した。輸血装置は、必要に応じて、RCCを含む容器への接続のためのスパイクと、微小凝集体に対する150μm〜200μmの予備フィルタを備える滴下チャンバー5と、導管手段4、7、9とを更に備えた。図1を参照されたい。
空気を除去するため、250mlの生理的食塩水でプライミングを達成した。
標準的な血液バンク条件(4℃)で30日間〜40日間保存したRCCに白血球除去(leukodepleted)を行い、該試料中のfHb及びMVの初期濃度を特定した。3000RPMで5分間試料を遠心分離した後、HaemoCue Plasma Low Haemoglobin光度計(HemoCue AB)により遊離ヘモグロビンを測定し、Glycophorin A、Annexin Vによる二重標識に基づいてフローサイトメトリーアプローチによってMVを測定した。450mg/dl、460mg/dl又は1020mg/dlの既知の正確なfHb開始濃度を有する試料を得るため、ヒトfHbを用いて上記試料をスパイク(spiked)した。上記試料において特定されるMVの開始濃度は、濾過の前で60.000MV/μl〜80.000MV/μlの範囲であった。
1つの試験に使用したRCCの容量は240ml〜260mlの範囲であり、ヘマトクリットは55%〜60%であった。
各試験に対し、保存RCCを含む容器を上記システムに接続し、濾過を開始した。濾過装置8を濾過全体の間転倒させ、流量値10ml/分に達するようにローラーを使用して流量を制御した。最初に上記システムをプライムするため使用した生理的食塩水を溶出し、排出した。その後、精製したRCCを収集し、分析した。
fHb及びMVの濃度を濾過後に特定した。
結果を表1に示す。
Figure 0006621414
表1に示される結果は、本発明の濾過装置8及び輸血システムが保存血液成分からのfHb、またMVの除去に非常に効率的であり、同時に、典型的な臨床の輸血時間に適した優れた流速を可能とすることを明確に示す。
実施例2
実施例1について上に記載される通りであるが、生理的食塩水による上記システムの初期プライミングをせずに実験を行った。代わりに、空気を除去するため、濾過装置8の上流、すなわち、濾過装置8とRCCを含む容器に対する接続用スパイクとの間に設置される導管手段4、7をRCCで満たした後、濾過装置8に接続した。実施例1の通り、濾過を行った。結果を表2に示す。
Figure 0006621414
このように、上記システムをプライムするための生理的食塩水を使用しなくてもfHb及びMVは効率的に除去される。
実施例3
リンカーによって連結された種々の吸着材の保存血液成分(RCC)からのMVの除去に対する効果を評価した。
リンカーによって連結された試験吸着材は、種々の鎖長のアミノ基によって連結されることにより表面修飾されたメタクリレート系ビーズの架橋コポリマーであった。
吸着材に連結されたアミノ基は、一般式R−NH(R=(−CH−)n)を有した。R=(−CH−)n、n=1又は2の一般式R−NHのアミノ基についてRを「短」とし、一方、R=(−CH−)n、n=3〜5の一般式R−NHのアミノ基についてRを「中」とした。R=(−CH−)n、nが5超の一般式R−NHのアミノ基について、Rを「長」とした。
ビーズ径は100μm〜400μmの範囲であった。イオン交換容量(IEC)は0.3meq/g〜0.9meq/gの範囲であった。
既知の量の開始MVを含む1つのRCC単位(献血容量(volume donation)及び手順に応じて250ml〜320mlの容量に対応する)を使用するため、スケールダウン実験を行った。
リンカーによって連結された試験吸着材は、短(試験5)、中(試験6)、又は長(試験7)のアミノ基による連結によって表面修飾されたメタクリレート系ビーズの架橋コポリマーであった。
標準的な血液バンク条件(4℃)で41日間保存した白血球減少RCC単位を3つの試料に等分した。RCCの容量は各アリコートについて80mlであり、ヘマトクリットは58%であった。
フローサイトメトリーに基づく方法を使用して微小胞を測定した。MV検出及び同定に対してPE抗ヒトGlycophorin A抗体(BD Bioscience)及びAnnexin V−APC(BD Bioscience)等の種々の特異的マーカーを使用した。絶対計数のため標準化された数の蛍光ビーズを含有するTruCountチューブ(BD Bioscience)を使用した。
試験5〜試験7に同等のイオン交換能力を提供するため、各濾過装置8に充填された、リンカーによって連結された吸着材の容量を計算した。濾過装置8に注いだ容量は6ml〜9mlであった。
各試験について、濾過装置8(長さ:直径の比率約3)を上記システムに接続し、0.9%のNaCl(生理的食塩水)150mlでプライムした。
その後、上記システムから生理食塩水を除去し、該生理食塩水バッグを外してRCCバッグと置き換えた。空気を除去するため上流のチューブをRCCで満たした後、濾過装置8に接続した。その後、濾過を開始した。濾過全体の間、カートリッジを逆位置に保持し、ビーズの寸法によってのみ流量を制御した。
濾過前及び濾過後にMVを測定した。表3は、種々の鎖長のアミノ酸基によって連結された上述のビーズについて達成されたMV除去(%)を示す。
Figure 0006621414
表3に示される結果は、アミノ基の鎖長が血液又はRCC等の血液成分からのMVの除去に影響を及ぼすことを明確に示す。除去は、短い鎖長で優れている。除去は、中間の鎖長で減少する。長い鎖長に対しては、試験試料に由来するMVの除去は観察されなかった。
試験5で使用されたリンカーにより連結された吸着材は、MVの除去に対して優れた能力を示し、fHb除去用樹脂と共にスケールアップ実験において使用された(実施例1も参照されたい)。

Claims (21)

  1. 血液又は血液成分から物質を除去する濾過装置(8)であって、該濾過装置(8)が、
    注入口及び注出口を有するハウジングと、
    少なくとも前記ハウジング内に設置された第1のリガンドによって連結された第1の吸着材と、
    少なくとも前記ハウジング内に設置された第2のリガンドによって連結された第2の吸着材と、
    を備え、
    前記第1の吸着材と前記第2の吸着材とがビーズであり、
    前記注入口から前記注出口へと前記濾過装置(8)を通過する前記血液又は血液成分から、前記第1のリガンドが遊離ヘモグロビン(fHb)を除去するものであり、前記第2のリガンドが微小胞(MV)を除去するものであり、
    前記第2のリガンドが、少なくとも1つのR−NH 基(式中、Rは(−CH −) であり、nは1〜5である)を含み、
    前記第1のリガンド及び前記第2のリガンドが互いに異なり、
    前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材が互いに同一又は異なる、濾過装置。
  2. 請求項1に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材が前記第2のリガンドによって連結されておらず、前記第2の吸着材が前記第1のリガンドによって連結されていない、請求項1に記載の濾過装置。
  3. 請求項1又は2に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材及び/又は前記第2の吸着材がポリマーを含み、前記ポリマーがポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーを含む、請求項1又は2に記載の濾過装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記fHbを除去する第1のリガンドが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、又はそれらの組合せ若しくはそれらのコポリマーを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の濾過装置。
  5. 請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材が結合反応によって少なくとも前記第1のリガンドに連結され、及び/又は、前記第2の吸着材が結合反応によって少なくとも前記第2のリガンドに連結される、請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置。
  6. 請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材及び/又は前記第2の吸着材が、ビーズ及び繊維からなる群から選択される、請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置。
  7. 請求項に記載の濾過装置(8)であって、
    前記ビーズが約100μm〜約400μmの粒径を有し、及び/又は、
    前記ビーズが孔を備え、前記孔が約50nm〜約100nmの孔径を有するか、若しくは約50nm〜100nmの孔径を有する、請求項に記載の濾過装置。
  8. 請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、該濾過装置(8)が約100μm〜約200μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えるビーズである第1の吸着材を含み、及び/又は、
    前記濾過装置(8)が約100μm〜約400μmの粒径を有し、約50nm〜約100nmの孔径を有する孔を備えるビーズである第2の吸着材を含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置。
  9. 請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材が、約0.5〜約2の比率(体積:体積)で前記ハウジング内に設けられる、請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置。
  10. 請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材が前記ハウジング内に少なくとも1つの層を形成し、前記第2の吸着材が前記ハウジング内に少なくとも1つの層を形成し、前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材によって形成された前記層が積み重ねられるか、又は前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材が実質的に前記ハウジング内に均等に分散される、請求項1〜のいずれか一項に記載の濾過装置。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、
    前記濾過装置(8)が輸血システムへの統合に対して適合され、及び/又は、
    前記濾過装置(8)が血液若しくは血液成分を含む容器に接続可能である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の濾過装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記ハウジングが長さ及び直径を有し、長さ:直径の比率が約2〜約4であり、前記ハウジングがカラムであるか、又はカートリッジである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の濾過装置。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記ハウジング内に設置されたネットを更に備え、前記ネットが前記第1の吸着材及び/又は前記第2の吸着材を収容し、前記ネットが前記ハウジングからの前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材の捕捉及び/又は除去に対して適合される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の濾過装置。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記血液成分が赤血球を含み、前記血液成分が赤血球濃厚液(RCC)である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の濾過装置。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の濾過装置(8)を少なくとも1つ備えた、輸血システム。
  16. 血液又は血液成分からex vivoで物質を除去する方法であって、
    (a)請求項1〜14のいずれか一項に記載の濾過装置(8)又は請求項15に記載の輸血システムを準備する工程と、
    (b)注入口から注出口へ、前記濾過装置(8)に濾過に先立って保存されている血液又は血液成分を通過させる工程と、
    を含む、方法。
  17. 前記血液成分が赤血球を含み、前記血液成分が赤血球濃厚液(RCC)である、請求項16に記載の方法。
  18. 注入口及び注出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に設置された少なくとも第1の吸着材とを備える、血液又は血液成分から物質を除去する第1の濾過装置(8)であって、
    前記注入口から前記注出口へと前記第1の濾過装置(8)を通過する血液又は血液成分からfHbを除去する少なくとも第1のリガンドによって前記第1の吸着材が連結される、第1の濾過装置と、
    注入口及び注出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に設置された少なくとも第2の吸着材とを備える、血液又は血液成分から物質を除去する第2の濾過装置(8)であって、
    前記注入口から前記注出口へと前記第2の濾過装置(8)を通過する血液又は血液成分からMVを除去する少なくとも第2のリガンドによって前記第2の吸着材が連結される、第2の濾過装置と、
    を備えるキットであって、
    前記第2のリガンドが、少なくとも1つのR−NH 基(式中、Rは(−CH −) であり、nは1〜5である)を含み、
    前記第1のリガンド及び前記第2のリガンドが互いに異なり、
    前記第1の吸着材と前記第2の吸着材とがビーズであり、
    前記第1の吸着材及び前記第2の吸着材が互いに同一又は異なり、
    任意に前記第1の吸着材が前記第2のリガンドに連結されておらず、前記第2の吸着材が前記第1のリガンドに連結されていない、キット。
  19. 前記第1の濾過装置(8)及び/又は前記第2の濾過装置(8)が輸血システムへの統合に対して適合され、及び/又は、
    前記第1の濾過装置(8)及び/又は前記第2の濾過装置(8)が血液若しくは血液成分を含む容器に接続可能である、請求項18に記載のキット。
  20. 前記第1の濾過装置(8)及び前記第2の濾過装置(8)が輸血システムへ統合され、血液又は血液成分を含む容器に接続可能である、請求項18に記載のキット。
  21. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の濾過装置(8)であって、前記第1の吸着材及び/又は前記第2の吸着材がビーズであり、更に前記ビーズが焼結又は凝集によって固定化される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の濾過装置。

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