JPH06321802A - ヘモグロビン含有リポソーム - Google Patents
ヘモグロビン含有リポソームInfo
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- JPH06321802A JPH06321802A JP6045539A JP4553994A JPH06321802A JP H06321802 A JPH06321802 A JP H06321802A JP 6045539 A JP6045539 A JP 6045539A JP 4553994 A JP4553994 A JP 4553994A JP H06321802 A JPH06321802 A JP H06321802A
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Abstract
(NADH)および/または還元型ニコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)を生じる酵素
反応基質を添加したヘモグロビン溶液を含有するヘモグ
ロビン含有リポソーム。 【効果】ヘモグロビンの経時酸化を著しく抑制できる。
Description
グロビン含有リポソームに関する。本発明は、更に詳し
くは生体内に投与したときのヘモグロビンの経時酸化を
著しく抑制したヘモグロビン含有リポソームに関する。
チン分解産物の溶液、デキストラン溶液、ヒドロキシエ
チルスターチ(HES)溶液等の血漿増量剤が使用され
ている。しかし、これらの代用血液は大量出血等の緊急
時に血管内の血漿量を補充し、循環動態を維持する目的
で開発された製剤で、天然赤血球の酸素運搬能を代替え
する事はできない。近年、こうした血漿増量剤とは異な
り、天然赤血球類似の酸素運搬能を保持した代用血液と
して、人工酸素運搬体の研究開発が進められている。当
初の開発段階にあっては、フッ化炭素エマルジョン(pe
rfluorochemical:PFC/ [通称:fluorocarbon])の酸素溶
解能力(水の20倍)を利用した化学合成品が検討され
たが、十分な酸素運搬量の不足や体内蓄積性などの問題
点が危惧されている。
モグロビンを利用する試みも行われているが遊離ヘモグ
ロビンの生体内半減期は極端に短く(4時間以内)、末
梢への酸素運搬能も低く、腎毒性等の問題点が指摘され
ており、実用化は難しい。最近、こうした遊離ヘモグロ
ビン溶液の持つ問題点を改善した修飾ヘモグロビン(安
定化ヘモグロビン、重合ヘモグロビンetc.)やリポソー
ム化ヘモグロビンの開発の検討が中心と成りつつある。
その例として、ヘモグロビンを含有するリポソームとし
て薄膜法により製造されたものがミラー(Miller)らに
よって報告されている(米国特許第4,133,874号)。こ
の方法によればヘモグロビン含有リポソームは、リポソ
ーム形成脂質をクロロホルム等の適当な有機溶媒に溶解
し、得られた溶液から溶媒を留去して脂質の薄膜をつく
り、この薄膜に溶血ヘモグロビン水溶液を加え、激しく
攪拌して多重層リポソームを形成し、次にこれを超音波
処理することによって得られる。この方法によれば、ヘ
モグロビンが酸素に触れる時間が少ないのでヘモグロビ
ンの変性が比較的少ない利点がある。
とした人工赤血球の酸素運搬能はヘモグロビンと酸素分
子との可逆的結合により生じ、ヘム鉄(プロトヘム)の
原子価が2価の状態(Fe2+)でのみ保たれる機能であ
る。ヘモグロビンはその可逆的酸素化(oxigenation)の
過程で徐々に酸化(oxidation)され酸素結合能を持たな
い3価のメトヘモグロビン(Fe3+)に変化する。この
ため正常赤血球は、これらの酸化作用に対し、ヘモグロ
ビンが酸化されるのを抑制する機構を持っている。しか
し、こうした天然赤血球の酸化抑制機構は、人工酸素運
搬体として調製されたヘモグロビン溶液においては認め
られず、ヘモグロビン酸化物の占める割合は経時的に増
加する。このため、天然ヘモグロビンならびにその誘導
体を医薬品や試薬として使用する場合には、酸化防止剤
あるいは還元剤を用いる必要があった。亜硫酸ナトリウ
ム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、エチレンジア
ミン四酢酸ナトリウム等の物質が知られているが、生体
に対して有害となる。また、還元型グルタチオン、アス
コルビン酸、トコフェロール類、糖類、アミノ酸類など
も一般に用いられる。しかしながら、これらの添加物の
抑制効果は低く、特に体内投与後の経時的な酸化抑制効
果は不十分であった。
点を鑑み以下の課題の少なくとも1つを解決しようとす
るものである。すなわち、ヘモグロビンの経時の酸化が
抑制され、特に、体内に投与した時のヘモグロビンの酸
化が抑制されたヘモグロビン含有リポソームを提供する
ものである。
成からなる、本発明のヘモグロビン含有リポソームによ
り解決される。 (1)脂質からなるリポソーム内に天然赤血球由来およ
び/または酸化還元系の酵素活性を保持したヘモグロビ
ン溶液を取り込んでなるヘモグロビン含有リポソームに
おいて、前記ヘモグロビン溶液内に、還元型ニコチンア
ミドアデニンジヌクレオチド(NADH)および/また
は還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸
(NADPH)を生じる酵素反応基質が添加されている
ことを特徴とするヘモグロビン含有リポソーム。ここ
で、酵素反応基質の添加量が、ヘモグロビン1モルに対
し、0.1〜25モルであるヘモグロビン含有リポソー
ムが好ましい。 (2)上記還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチ
ド(NADH)および/または還元型ニコチンアミドア
デニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)を生じる酵
素反応基質が有機酸またはその誘導体であることを特徴
とする(1)記載のヘモグロビン含有リポソーム。
ンゴ酸、オキサロ酢酸、クエン酸、イソクエン酸、α−
ケトグルタン酸、スクシニルCoA(補酵素Aのスクシ
ニル誘導体)、コハク酸、フマル酸、アスパラギン酸、
ピルビン酸、ホスホエノールピルビン酸、アセチルCo
A(補酵素Aのアセチル誘導体)、グルタミン酸である
(1)及び(2)記載のヘモグロビン含有リポソーム。 (4)上記還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチ
ド(NADH)、または還元型ニコチンアミドアデニン
ジヌクレオチドリン酸(NADPH)を生じる酵素反応
基質が嫌気的解糖系糖代謝中間体であることを特徴とす
る(1)記載のヘモグロビン含有リポソーム。 (5)上記嫌気的解糖系糖代謝中間体が、グルコース、
グルコース−6−リン酸、グルコース−1,6−ジリン
酸、フルクトース−6−リン酸、UDP−グルコース、
L−グロネート、キシリトール、ソルビトール、α−グ
リセロール−リン酸、グリセルアルデヒド−3−リン
酸、ラクテートである(4)記載のヘモグロビン含有リ
ポソーム。 (6)上記ヘモグロビン溶液内に、さらに有機リン酸化
合物が含有されている(1)乃至(5)に記載のヘモグ
ロビン含有リポソーム。ここで有機リン酸化合物の添加
量が、ヘモグロビン1モルに対し、0.05〜4モルで
あるヘモグロビン含有リポソームが好ましい。さらに、
有機リン酸化合物が、イノシトールヘキサホスフェート
であるヘモグロビン含有リポソームが好ましい。 (7)上記脂質中にトコフェロール類またはその誘導体
が含有されている(1)乃至(6)に記載のヘモグロビ
ン含有リポソーム。ここで、トコフェロール類またはそ
の誘導体の添加量が、リポソーム膜の総脂質に対して
0.5〜4.5モル%であるヘモグロビン含有リポソー
ムが好ましい。
(7)のそれぞれに、さらに還元型ニコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド(NADH)、酸化型ニコチンアミ
ドアデニンジヌクレオチド(NAD)、還元型ニコチン
アミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)お
よび酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸(NADP)よりなる群から選ばれる少なくとも1つ
が添加されている(1)〜(7)のいずれかに記載のヘ
モグロビン含有リポソーム。 (9)洗浄赤血球を溶血後、赤血球膜成分を除去し、3
0〜60%(w/v)の濃縮ヘモグロビン溶液に、還元
型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)
および/または還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレ
オチドリン酸(NADPH)を生じる酵素反応基質を添
加して混和させ、ヘモグロビン溶液中の酵素失活が無い
緩和な条件下でリポソーム化することを特徴とする
(1)乃至(8)のいずれかに記載のヘモグロビン含有
リポソームの製法。ここで、ヘモグロビン溶液中の酵素
失活がない緩和な条件が、40℃以下で、50〜180
0kg/cm2の圧で細隙から1〜数回吐出させることである
ヘモグロビン含有リポソームの製法が好ましい。
化変性に対する問題を解決するために、還元型ニコチン
アミドアデニンジヌクレオチド(NADH)および/ま
たは還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸(NADPH)を生じる酵素反応基質を添加し、経時
的に生成するヘモグロビン酸化物を還元することによ
り、ヘモグロビンの経時酸化に伴う機能低下を防止する
ものである。
ADPHを生じる酵素反応基質は特に制限されず、生体
内に存在する酵素の単数または複数の組み合わせによる
酵素反応の結果、NADHまたはNADPHを生じるも
のであればよいが、有機酸またはその誘導体が好まし
く、特に単数の酵素反応によってNADHが生じること
からリンゴ酸が好ましいが、オキサロ酢酸、クエン酸、
イソクエン酸、α−ケトグルタン酸、スクシニルCo
A、コハク酸、フマル酸、アルパラギン酸、ピルビン
酸、ホスホエノールピルビン酸、エタノールピルビン酸
リン酸、アセチルCoA、グルタミン酸等のクエン酸回
路(トリカルボン酸回路〔TCAサイクル〕、クレブス
回路ともいう)によってリンゴ酸が生じる有機酸も使用
できる。また、他にも嫌気的解糖系糖代謝中間体であ
る、グルコース、グルコース−6−リン酸、グルコース
−1,6−ジリン酸、フルクトース−6−リン酸、UD
P−グルコース、L−グロネート、キシリトール、ソル
ビトール、α−グリセロール−リン酸、グリセラルデハ
イド−3−リン酸、ラクテートなども使用でき、つまり
生体内に存在する酵素の単数または複数を組み合わせた
酵素反応の際にNADH、またはNADPHを生じるも
のであれば使用できる。また、場合によっては複数の基
質を組み合わせて使用してもよい。本発明において、N
ADHまたはNADPHを生じる酵素反応基質の量(重
量モル比)はヘモグロビンを1モルとした場合、0.1
〜25モル、好ましくは1〜20モル、より好ましくは
4〜12モルである。0.1より少ないとヘモグロビン
のメト化防止効果が少なく、また25より多いと溶液の
流動性の問題でリポソーム化効率が低下するのであまり
好ましくはない。
リポソームが形成できるものであれば特に制限はなく、
天然のもの及び合成のものが利用できる。その例として
は、レシチン(=ホスファチジルコリン)、ホスファチ
ジルエタノールアミン、ホスファチジン酸、ホスファチ
ジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチ
ジルグリセロール、スフィンゴミエリン、カルジオリビ
ン、等、およびこれらを常法に従って水素添加したもの
があげられ、これらを組み合わせて用いることもでき
る。本発明に使用するヘモグロビンは、赤血球を常法に
よって溶血し膜除去した分画分子量1万の膜を使用した
限外濾過により30%(w/v)以上に濃縮したものが
使用される。ヘモグロビンは水溶液の形態で取り込ま
れ、その濃度は30〜60%(w/v)、特には40〜
50%(w/v)が好ましい。この濃度とするのは、末
梢組織への酸素運搬量は、リポソーム内のヘモグロビン
量に依存して増大するためリポソーム化が可能な範囲内
で最も高濃度であることが好ましいからである。本発明
において、上記のヘモグロビン溶液内にさらに有機リン
酸化合物が含まれていてもよい。これは、イノシトール
ヘキサホスフェート、テトラポリリン酸、ピリドキサル
−5’−リン酸、ATPなどのリン化合物を末梢におけ
る酸素放出量を調整するため、好ましくはヘモグロビン
1モルに対し、0.5モル〜1.5モル加えても良い。
この量は使用するリン化合物により、若干、効果に差が
ある。本発明において使用する赤血球は、本発明のヘモ
グロビン含有リポソームをヒトに使用する場合、ヒト由
来のものであれば特に問題はなく、また、新鮮なもの程
良いが、採血後4℃以下で50日以上保存したものでも
充分に使用できる。本発明において、上述の酵素反応基
質のみならず、これらに加えて還元型NADH、酸化型
NAD、還元型NADPH、酸化型NADP等の酵素を
ヘモグロビン溶液に加えてもよい。その量はヘモグロビ
ン1モルに対して0.1モル〜25モルとするのが好ま
しい。
を防止するためにトコフェロール同族体すなわちビタミ
ンEを添加してもよい。トコフェロールには、α,β,
γ,δの4個の異性体が存在するが、本発明においては
いずれの異性体も使用することができる。また、酢酸ト
コフェロール・トコフェロールリン酸等の公知のトコフ
ェロール誘導体も同様の目的で使用できる。トコフェロ
ールの添加量はリポソーム膜の総脂質に対して0.5〜
4.5モル%、好ましくは1.0〜2.0モル%であ
る。本発明においては、リポソーム膜の構成成分として
所望によりステロール類や脂肪酸等の電荷付与物質を添
加して、膜構造の強化や体内消失時間の調節を図ること
ができる。
洗浄赤血球を溶血後、赤血球膜成分を除去し、30〜6
0%(w/v)の濃縮ヘモグロビン溶液に、リンゴ酸を
添加して混和させ、ヘモグロビン溶液中の酵素失活が無
い緩和な条件下で、リポソーム化することによって得る
ことができる。なお、前記酵素失活が無い緩和な条件下
とは、高圧吐出処理が好ましく、50〜1800kg/c
m2、好ましくは80〜1200kg/cm2の圧で細隙から1
回〜数回吐出させることである。また、処理温度は40
℃以下に保持する。具体的な例としては、高圧吐出型乳
化機に、マイクロフルイダイザー 110Y[Microflui
dizer 110Y] (マイクロフルイダイザー社[Microfluidi
cs Co.] )を用いる場合には480〜1450kg/cm2、
パール細胞破砕器(パール社[Parr Co.])を用いる場合
には80〜200kg/cm2であり、いずれも40℃以下、
好ましくは4℃〜氷冷下で実施する。
によりメトヘモグロビンとなるが、図1に示す赤血球酵
素の作用により元のヘモグロビンへ還元され、可逆的に
ヘモグロビン−メトヘモグロビンの反応が起こってい
る。しかしながら、本発明のようにリポソームに含有さ
せるために天然赤血球外に取り出されたヘモグロビンは
このようなメトヘモグロビン還元機構が働かなくなり、
一度メト化したヘモグロビンは再びヘモグロビンに戻る
ことができず、酸素運搬機能を失ってしまう。これは、
リポソーム化の段階でヘモグロビンにかかる物理的エネ
ルギーあるいは熱によって、酵素が失活してしまうのが
原因と考えられる。本発明者は、リポソーム化処理条件
を検討し、ヘモグロビン溶液中の酵素活性が維持できる
50〜1600kg/cm2、好ましくは80〜1200kg/c
m2の圧で細隙から1回〜数回吐出させるなどの穏やかな
製造条件を設定してヘモグロビン含有リポソームを製造
した。しかしながら、これらのヘモグロビン含有リポソ
ームでもなお、体内投与後の不可逆的なヘモグロビン経
時酸化は進行した。なお、このような酵素失活がない緩
和な条件下でリポソーム化すると、ヘモグロビン中のN
ADH依存型メトヘモグロビン還元酵素の活性残存率
が、処理前の70%以上、好ましくは90%以上残存す
る。また、リンゴ酸脱水素酵素活性の残存率は、処理前
の50%以上、好ましくは70%以上である。
た結果、上記のような穏やかな条件で製造するとき、N
ADHまたはNADPHを生じる酵素反応基質をヘモグ
ロビン溶液中に共存させることによって、体内投与後の
ヘモグロビンの経時酸化を顕著に抑制できることを発見
した。そのメカニズムは次のように考えられ、リンゴ酸
を例にして説明する。つまり、上記のような穏やかな条
件でリポソーム化を行えば、ヘモグロビン溶液中の酵素
は失活することはないが、天然赤血球から膜成分を除去
し、ヘモグロビンを取り出す過程、または精製、濃縮の
過程で分子量1万以下の酵素基質や補酵素類等の酵素反
応に必要な物質も失われてしまい、結果的にメトヘモグ
ロビン還元酵素反応が消失してしまう。そこで、リンゴ
酸を添加すると、リンゴ酸がメトヘモグロビン還元反応
に必要なNADH再生系の基質となり、つまりリンゴ酸
デヒドロゲナーゼによりオキサロ酢酸になると同時にN
ADHを再生し図2に示したような天然赤血球と同じメ
トヘモグロビン還元反応がおこり、ヘモグロビンの経時
酸化の抑制に寄与しているものと推定される。
ア、リボソームなどの細胞内小器官も持たず、蛋白質や
脂質合成能はない。また、ミトコンドリアを有していな
いためTCAサイクル(クエン酸サイクル)を持たず、
その形態と機能を維持するために必要なエネルギーであ
るATP(adenosine triphosphate)産生は主としてエ
ムデン−マイヤーホフ経路(EMP、嫌気的解糖系)に
依存している。生理的条件下で、グルコースはヘキソキ
ナーゼによりリン酸化を受け、グルコース−6−リン酸
となり正常状態では90%がエムデン−マイヤーホフ経
路により代謝される。残りの5〜10%がヘキソース−
1−リン酸回路(HMS or HMP)により代謝されている。し
かし、後に実施例で詳述するように、本発明者等の調製
した赤血球膜成分を除去したヘモグロビン溶液には、本
来含まれていないとされているTCAサイクルの一部の
酵素が活性を保持した状態で残存していることを確認し
た。本発明者等は、従来、赤血球膜成分を除去したヘモ
グロビン溶液中の不純物としてとらえられていた天然赤
血球由来残存酵素活性を有効に利用し、必要な基質なら
びに補酵素類を補充することにより天然赤血球類似の酵
素的メトヘモグロビン還元能を付与したリポソーム型人
工酸素運搬体である本発明のヘモグロビン含有リポソー
ムを調製した。
明する。なお、特に明示しない場合、調製の各工程は冷
蔵状態(4℃)に維持し、無菌的環境下で実施した。ま
た、試薬・器具類は減菌処理を行い、重金属イオン・無
機イオン等の残留の無い無菌超純水(15meg Ω℃・cm
at 25℃以上/〔パイロジェンフリー〕)を調製に使
用した。
を、連続遠心機を用いて生理食塩水で洗浄し、混在する
血小板・白血球などの血漿成分を除去した粗洗浄赤血球
を得た。さらに、孔径0.45μmのフィルターを用い
て生理食塩水洗浄を行い、この洗浄赤血球5L.に対し
て低張リン酸緩衝液(10mM,pH=7.4)を10
L.添加して溶血させた。孔径0.45μmの血漿分離
器および孔径0.1μmのフィルターを用いて赤血球膜
成分ならびに無菌濾過を行い、ヘモグロビン濃度8%
(w/v)の赤血球膜除去ヘモグロビン溶液(SFH溶
液)、約12L.を回収した。得られた溶液はホローフ
ァイバー型ダイアライザー(テルモ(株),CL−C8
N)を用いて10mM 2−〔4−(2−ヒドロキシエ
チル−1−ピペラジニル)〕エタンスルホン酸(HEP
ES)緩衝液(pH=7.4)に対して透析を行った
後、限界濾過により濃縮し、ヘモグロビン濃度50%
(w/v)の濃縮SFH溶液、約1.8L.を調製し
た。濃縮SFH溶液への試薬添加 上述の工程を経て調製した濃縮SFH溶液100ml中
のヘモグロビンモル数に対するモル比で4倍量相当のL
−リンゴ酸ナトリウム(L(-)malic acid, monosodium s
alt/シグマ社[SIGMA Chem. Co.])およびヘモグロビンに
対するモル比で0.8相当のフィチン酸ナトリウム(in
ositol hexaphosphoric acid dodecasodium salt/ シグ
マ社[SIGMA Chem. Co.])を4mlのHEPES緩衝液
(60mM,pH7.4)に溶解し、この100mlの
濃縮SFH溶液中で均一に成るように添加・混合した。
(HSPC)、コレステロール(Chol)、ミリスチ
ン酸(MA)、トコフェロール(TOC)の均一混合粉
末(日本精化:プレソーム [HSPC:Chol:MA:TOC=7:7:2:
0.28(モル比)])18gに同量の無菌精製水を加えて、6
0〜70℃に加温して膨潤させた。この原料脂質に、上
記実施例1で調製した濃縮SFH溶液100mlを加
え攪拌混合(30秒間)した。この脂質−濃縮SFH混
合液をマイクロフルイダイザー (Microfluidics co.,Mi
crofluidizer 110Y)を用いて、氷冷下、12,000p
si(約844kg/cm2)の圧力条件下でリポソーム化を
行った。ヘモグロビン含有リポソームの精製 実施例1の処理後に得られた生成物は、等量の生理食
塩水ならびにデキストラン40注射液を用いて希釈・懸
濁液とした後、遠心分離(10,000rpm(13,000g)×
30min. at 4℃)を行った。効率良くヘモグロビンを
含有しているリポソームは、この遠心処理により沈澱物
として回収された。リポソーム化されずに残存する遊離
ヘモグロビンおよび原料脂質成分を含む上澄はテカンテ
ーションもしくは吸引により除去した。以上の洗浄操作
を上澄中の遊離ヘモグロビンが肉眼的に認められなくな
るまで繰り返し行った後、孔径0.45μmのテュラポ
ア(ポリビニリデンジフロライド)メンブレンフィルタ
ー(ミリポア社 [Millipore Ltd.,Minitan system]血漿
分離器)を用いて濾過し、懸濁液中に混在する粗大粒子
を除去した。最終的にホローファイバー型ダイアライザ
ー(テルモ(株)、CL−S8N)で濃縮後、ヘモグロ
ビン濃度が10%(w/v)と成るように生理食塩水で
調整した精製ヘモグロビン含有リポソーム懸濁液約80
mlを回収した。
のヘモグロビンモル数に対するモル比で2倍量相当のL
−リンゴ酸ナトリウム(L(-)malic acid, monosodium s
alt/シグマ社[SIGMA Chem. Co.])、ヘモグロビンモル数
に対するモル比で0.8相当のフィチン酸ナトリウム[i
nositol hexaphosphoric acid dodecasodium salt/SIGM
A Chem. Co.]ならびに0.2相当の酸化型β−NAD+
(BMY., Grade II/98%)を8mlのHEPES緩衝液(5
0mM.,pH7.4)に溶解し、100mlの濃縮S
FH溶液中に均一に成るように添加・混合した。濃縮SFH溶液のリポソーム化 水素添加率90%以上の精製飽和ホスファチジルコリン
(HSPC)、コレステロール(Chol)、ミリスチ
ン酸(MA)、トコフェロール(TOC)の均一混合粉
末〔日本精化:プレソーム [HSPC:Chol:MA:TOC=7:7:2:
0.28(モル比)])18gに同量の無菌精製水を加えて、6
0〜70℃に加温して膨潤させた。この原料脂質に、実
施例2で調製した濃縮SFH溶液100mlを加え、
攪拌混合(30秒間)した。この脂質−濃縮SFH混合
液をマイクロフルイダイザー (Microfluidics co.,Micr
ofluidizer 110Y)を用いて、氷冷下、12,000ps
i(約844kg/cm2)の圧力条件下でリポソーム化を行
った。
食塩水ならびにデキストラン40注射液を用いて希釈・
懸濁液とした後、遠心分離(10,000rpm(13,000g)
×30min. at 4℃)を行った。効率良くヘモグロビン
を含有しているリポソームは、この遠心処理により沈澱
物として回収された。リポソーム化されずに残存する遊
離ヘモグロビンおよび原料脂質成分を含む上澄はデカン
テーションもしくは吸引により除去した。以上の洗浄操
作を上澄中の遊離ヘモグロビンが肉眼的に認められなく
なるまで繰り返し行った後、0.45μmのテュラポア
(ポリビニリデンジフロライド)メンブレンフィルター
(Millipore Ltd., Minitan system)を用いて濾過し、
懸濁液中に混在する粗大粒子を除去した。最終的にホロ
ーファイバー型ダイアライザー(テルモ(株)、CL−
S8N)で濃縮後、ヘモグロビン濃度が10%(w/
v)と成るように生理食塩水で調整した精製ヘモグロビ
ン含有リポソーム懸濁液約80mlを回収した。
に対するモル比で4倍量相当のL−リンゴ酸ナトリウム
(L(-)malic acid, monosodium salt/シグマ社[SIGMA C
hem. Co.])、ヘモグロビンモル数に対するモル比で1.
0相当のフィチン酸ナトリウム[inositol hexaphosphor
ic acid dodecasodium salt/SIGMA Chem. Co.]ならびに
1.0相当のβ−NADPH・Na4 (協和発酵工業)
および5.0相当のグルコース−6−リン酸ナトリウム
(Sigma Chem. Co.)を10mlのHEPES緩衝液(5
0mM.,pH7.4)に溶解し、100mlの濃縮S
FH溶液中で均一に成るように添加・混合した。濃縮SFH溶液のリポソーム化 水素添加率90%以上の精製飽和ホスファチジルコリン
(HSPC)、コレステロール(Chol)、ミリスチ
ン酸(MA)、トコフェロール(TOC)の均一混合粉
末〔日本精化:プレソーム [HSPC:Chol:MA:TOC=7:7:2:
0.28(モル比)])18gに同量の無菌精製水を加えて、6
0〜70℃に加温して膨潤させた。この原料脂質に、上
記実施例3で調製した濃縮SFH溶液100ml.を
加え攪拌混合(30秒間)した。この脂質−濃縮SFH
混合液をパール細胞破砕器(ParrCo.)に入れ、ヘリウム
ガスで100kg/cm2に加圧して30分間放置後、この圧
力を維持した状態で、氷冷下で、パール細胞破砕器の細
隙ノズルから吐出させてリポソーム化を行った。
水ならびにデキストラン40注射液を用いて希釈・懸濁
液とした後、遠心分離(10,000rpm(13,000g)×3
0min. at 4℃)を行った。効率良くヘモグロビンを含
有しているリポソームは、この遠心処理により沈澱物と
して回収された。リポソーム化されずに残存する遊離ヘ
モグロビンおよび原料脂質成分を含む上澄はデカンテー
ションもしくは吸引により除去した。以上の洗浄操作を
上澄中の遊離ヘモグロビンが肉眼的に認められなくなる
まで繰り返し行った後、0.45μmのテュラポア(ポ
リビニリデンジフロライド)メンブレンフィルター(Mi
llipore Ltd., Minitan system)を用いて濾過し、懸濁
液中に混在する粗大粒子を除去した。最終的にホローフ
ァイバー型ダイアライザー(テルモ(株)、CL−S8
N)で濃縮後、ヘモグロビン濃度が10%(w/v)と
成るように生理食塩水で調整した精製ヘモグロビン含有
リポソーム懸濁液約80mlを回収した。
加の脂質−濃縮SFH混合液をワーリングブレンダー処
理によりリポソーム化した以外は、実施例1と同様の手
法でヘモグロビン含有リポソームを調製した。以下にワ
ーリングブレンダー処理条件を記載する。ワーリングブレンダー条件 (Waring Co., Blender 7010S) SFH処理量:200ml 脂質量:36g(同量の無菌精製水を用いて膨潤) 回転数:15,000rpm 処理時間:30分間 (1) 3分間処理、(2)10分間冷却(4℃)を繰り返す
日間加温し、メトヘモグロビン含有率約35%の濃縮S
FH溶液を調製した。このSFHにメトヘモグロビン含
有率2%以下の新鮮な濃縮SFH溶液を混合し、メトヘ
モグロビン含有(メトヘモグロビン含有率17%)濃縮
SFH溶液を調製した。メトヘモグロビン含有濃縮SFH溶液への試薬添加 試料として、上述の工程を経て調製したメトヘモグロビ
ン含有濃縮SFH溶液100mlに対して、ヘモグロビ
ン(Hb)の重量モル比で4倍量相当のL−リンゴ酸ナ
トリウム[L(-)malic acid, monosodium salt/SIGMA Che
m. Co.] 、0.8(Hb重量モル比)相当のフィチン酸
ナトリウム[inositol hexaphosphoric acid dodecasodi
um salt/SIGMA Chem. Co.]および各0.2(Hb重量モ
ル比)相当の酸化型β−NAD+ 〔β-nicotinamide ad
enine dinucleotide, oxidized (grade II, 98%)/BMY]
ならびに還元型β−NADH〔β-nicotinamide adenin
edinucleotide disodium salt, reduced(grade II, 98
%)/BMY] を8mlのHEPES緩衝液(50mM,pH
7.4)に溶解し、100mlのメトヘモグロビン含有
SFH溶液中に均一になるように添加・混合した。一
方、コントロール(比較例2)としてヘモグロビンに対
する重量モル比で0.8相当のフィチン酸ナトリウムの
みを添加したメトヘモグロビン含有濃縮SFH溶液を調
製した。濃縮SFH溶液のリポソーム化 実施例1と同様の条件下でリポソーム化した。メトヘモグロビン含有リポソームの精製 実施例1に記載のヘモグロビン含有リポソームの精製方
法と同様に行った。
ビンの酸化率を後述する多波長分光光度法で測定し、結
果を表1に示した。表1の結果から、リンゴ酸・NAD
+ ・NADHをリポソーム調製前に加えてメトヘモグロ
ビン還元機構を付与したヘモグロビン含有リポソーム
は、調製過程でヘモグロビン酸化物の濃度を顕著に減少
させたことがわかる。
て上記で得られたヘモグロビン含有リポソーム懸濁液1
mlを、ICR系雄性マウス(5週令)の尾静脈から投
与し、24時間経過後、腹大静脈から全血を回収し、下
記の方法で経時酸化率を算出した。ヘモグロビン含有リ
ポソームは、浸透圧差に対して強く、この特徴を利用し
て天然赤血球と分離した。すなわち、ヘパリン添加全血
に8〜10倍容の超純水を添加・攪拌し、マウス天然赤
血球を溶血後、18,000rpmで30分間(4℃)高速遠
心を行いヘモグロビン含有リポソームを沈澱物として回
収した。この操作を3回繰り返し、完全に血液成分を洗
浄除去した。得られた試料に10w/v(%)・Triton
X100-HEPES 緩衝液(0.5M,pH7.4)2.0m
lを加えて約1分間激しく攪拌し、さらにフロン(フレ
オンガス溶液)2mlを添加し約1分間攪拌した。この
溶液を3,000 rpmで15分間遠心処理後、上澄約1.
8mlにHEPES緩衝液(0.5M,pH7.4)を
1ml加えて調製した試薬の可視領域(460nm〜7
00nm)における吸収スペクトルを測定し、経時酸化
率を算出した。結果を表2および図3に示す。
ヘミクロームの各濃度は、ヘモグロビンの吸収曲線で事
前に得られた実測値をもとに多波長分光光度法(700
nm,630nm,577nm,560nm)により算
出した(下記に示す)。
ΔAbs(630nm)-22.2 ×ΔAbs(560nm) metHb(μM)=7×ΔAbs(577nm)+76.8 ×ΔAbs(630nm)-1
3.8 ×Abs(560nm) hemichrome(μM)=-33.2×ΔAbs(577nm)-36 ×ΔAbs(630
nm)+58.2 ×ΔAbs(560nm) ただし、ΔAbs(577nm)=Abs(577nm)-Abs(700nm) ΔAbs(630nm)=Abs(630nm)-Abs(700nm) ΔAbs(560nm)=Abs(560nm)-Abs(700nm)
1、実施例2、実施例3で得られたヘモグロビン含有リ
ポソームは、比較例1のリポソームと比べ、ヘモグロビ
ン酸化物の濃度を顕著に減少させ、ヘモグロビンの経時
酸化を著しく抑制した。
ソーム化において、脂質−濃縮SFH混合液をマイクロ
フルイダイザーでリポソーム化する前と後とのSFH溶
液中のNADH依存型メトヘモグロビン還元酵素活性
と、リンゴ酸脱水素酵素活性とを、以下の条件で測定し
結果を表3および4に示す。
酵素活性の測定 脂質−濃縮SFH混合溶液中のNADH依存型メトヘモ
グロビン還元酵素活性は、HEPES緩衝液(50m
M.pH7.4、37℃)で希釈した溶液を使用し、単
位ヘモグロビン当りの酵素活性値をBeutler(*)の記載し
た方法を用いて算出した。また、MF処理によって得ら
れたヘモグロビン含有リポソーム内部のNADH依存型
メトヘモグロビン還元酵素活性は、非イオン性界面活性
剤であるオクチルグルコピラノシドでリポソーム膜を可
溶化し、SFH溶液と同様に測定した。 (*) E.Beutler,NADH methemoglobin reductase(NADH-fe
rricyanide reductase)in:E.Beutler(ed.),Red Cell Me
tabolism/A Manual of Biochemical Methods,3rd. ed.,
Grune & Stratton, Inc., Orlando 1984,pp.81-83.
は、HEPES緩衝液(50mM.pH7.4、37
℃)で希釈した溶液を使用して単位ヘモグロビン当りの
酵素活性値をBergmeyer(*)の記載した方法を用いて算出
した。また、MF処理によって得られたヘモグロビン含
有リポソーム内のリンゴ酸脱水素酵素活性は非イオン性
界面活性剤であるオクチルグルコピラノシドでリポソー
ム膜を可溶化し、SFH溶液と同様に測定した。 (*)H.U.Bergmeyer,A.F.Smith.E.Bermth, Malate Dehydr
ogenase,in: H.U.Bergmeyer(ed.),Methods of Enzymati
c Analysis,Vol.3,3rd.English ed., Verlag Chemie, W
einheim, 1986,pp163 〜175.
ing Blender (ワーリング ブレンダー)処理を冷却を
行なわずに行なったNADH−メトヘモグロビン還元酵
素の残存率を試験3の条件で測定したところ、17.9
%であった。表3および表4で示すように、リポソーム
をMicrofluidizer(マイクロフルイダイザー)で製造し
たヘモグロビン含有リポソームのNADH−メトヘモグ
ロビン還元酵素活性は、99.6%が残存していた。ま
た、TCAサイクル構成酵素であり、ヘモグロビン含有
リポソーム中の還元型補酵素NADの再生系として使用
されるリンゴ酸脱水素酵素についても81.4%の残存
率を示し、マイクロフルイダイザーによるリポソーム化
の有用性が認められた。
有リポソームはヘモグロビンの経時酸化を著しく抑制で
きる。一般的にヘモグロビン含有リポソームは、それの
製造過程、製品の保存中、特に生体内投与後の循環血流
中でメト型ヘモグロビンに酸化され、酸素運搬能が低減
ないし喪失するが、本発明のヘモグロビン含有リポソー
ムはヘモグロビンが酸化から保護されているために優れ
た酸素運搬能を有する。そのため、人工赤血球として優
れた性質を有している。
還元サイクルを示す。
るヘモグロビンの酸化・還元サイクルを示す。
ムのメト型ヘモグロビン還元効果を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】脂質からなるリポソーム内に酵素活性を有
するヘモグロビン溶液を取り込んでなるヘモグロビン含
有リポソームにおいて、前記ヘモグロビン溶液内に、還
元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD
H)および/または還元型ニコチンアミドアデニンジヌ
クレオチドリン酸(NADPH)を生じる酵素反応基質
が添加されていることを特徴とするヘモグロビン含有リ
ポソーム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04553994A JP3696898B2 (ja) | 1993-03-18 | 1994-03-16 | ヘモグロビン含有リポソーム |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5906793 | 1993-03-18 | ||
JP5-59067 | 1993-03-18 | ||
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---|---|
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Family
ID=26385544
Family Applications (1)
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JP04553994A Expired - Lifetime JP3696898B2 (ja) | 1993-03-18 | 1994-03-16 | ヘモグロビン含有リポソーム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3696898B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007271388A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Hidetoshi Tsuchida | 血清または血漿の分離方法および血液分離管 |
JP2008120760A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Terumo Corp | ヘモグロビン及びアロステリック因子含有リポソーム懸濁液及びその製法 |
EP2058398A1 (en) | 2007-11-09 | 2009-05-13 | Nipro Corporation | Production of recombinant human hemoglobin using pichia yeast |
WO2017150637A1 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 公立大学法人奈良県立医科大学 | ヘモグロビンのメト化抑制能を有する人工赤血球 |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP04553994A patent/JP3696898B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2017150637A1 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 公立大学法人奈良県立医科大学 | ヘモグロビンのメト化抑制能を有する人工赤血球 |
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