JP6450767B2 - 血漿アフェレーシスデバイス - Google Patents

Description

分野
本発明は、ある程度の割合の循環ガレクチン−３（gal-3）を血液から選択的に除去することを含む、哺乳動物血液のアフェレーシスを実行するためのデバイスに関する。デバイスは、血液からガレクチン−３（又は他のガレクチン）だけでなく、他の潜在的に有害な因子を除去し、哺乳動物患者への血液の還流の際に治療に効果的であるか又は有益である追加的な因子を血液に導入する能力を有する。

本発明は、２０１２年９月２８日に出願された米国特許出願第１３／８６３,９８９号及び２０１３年１２月２７日に出願された第１４／１４１，５０９号において開示及び請求される主題に関係する。これらの両場合の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。法的に認められる場合には、出願人は、これらの２つの出願の出願日の利益を主張する。

背景
ガレクチン−３は、哺乳類において炎症、繊維増多、及び様々な形態の癌を引き起こす機構を説明するために目を向ける種々の研究の焦点になっている。本出願における「哺乳類」によって、出願人は、当然、ヒトを説明しようとするが、イヌ及びネコのようなペット哺乳類、並びにウシ、ウマ、ヤギ、及びブタのような市販の哺乳類を含む、それらの健康に投資するに値する十分な価値の哺乳類もまた説明しようとする。サルなどの高次の哺乳類は、研究モデル並びにペットとなり得るが、同様に、この用語に含まれる。本発明は、当然、ヒトに焦点を合わせる。

ガレクチンは、ベータ−ガラクトシドに対して親和性を有した少なくとも１つの炭水化物認識ドメイン（CRD）を有することによって特徴づけられるレクチン（糖結合タンパク質）の一ファミリーである。これらのタンパク質は、最近一ファミリーとして認識されるだけであったが、動物界全体にわたって、哺乳類、鳥類、両生類、魚類、海綿動物、線形動物、及び菌類にも見いだされている。

ガレクチンは、多種多様な細胞内及び細胞外機能にかかわり調節し、したがって、細胞内で発現して特有の細胞質部位に頻繁に標的を定め、ヒト血漿の成分として、細胞外での分布のために、細胞から分泌される。細胞外のガレクチンがかかわる多くの機能としては、炎症、繊維の過形成、細胞接着、細胞増殖、転移形成、脈管形成（癌）、及び免疫抑制が挙げられる。

ガレクチンは、動物種全体にわたって高度に保存される１５の炭水化物−結合タンパク質（レクチン）のファミリーである。ガレクチン−５、−１０、及び−１２は組織特異的分布を示すが、ほとんどのガレクチンは広く分布する。ガレクチンは、すべての免疫細胞によって可変的に発現されるが、活性化Ｂ及びＴ細胞、炎症性マクロファージ、ナチュラルキラー（NK）細胞、並びにFoxP3制御性Ｔ細胞において上方調節される。ガレクチンは、種々の構造配置を含有するが、関連して保存された炭水化物認識ドメイン（CRD）を含有する。大部分のガレクチンは、単一のCRDを表示し、モノマーとして生物学的に活性であるか（ガレクチン−５、−７、及び−１０）、又は機能活性のためのホモ二量体化を必要とする（ガレクチン−１、−２、−１１、−１３、−１４、及び−１５）。これに対して、直列−繰り返し−タイプガレクチン（ガレクチン−４、−８、−９、及び−１２）は、短いリンカーペプチドによって分離された２つのCRDを含有し、ガレクチン−３（キメラタイプ）は、オリゴマー五量体を形成するために他のガレクチン−３モノマーと複合化され得る非レクチンドメインに融合された単一のCRDを有する。特に、ガレクチン−１０などの、いくつかのガレクチンは、マンノース含有グリカンに結合する。ガレクチンのファミリーの中で、−１、−３、及び−９は、潜在的治療標的として特に重要であり、−２、−４、−５、−６、−７、−８、−１０、−１１、−１２、−１３、−１４、及び−１５はまた、罹患率及び死亡率と関連した種々の生物学的経路に結びつけられて現れる。

例えば、ガレクチン−７は、St. Pierre et al, Front. Biosci., 1:17, 438-50 (2012)において特定の形態の癌の発生に、並びにBarrow et al, Clin. Cancer Res,.15;17 (22) 7035-46 (2011)の結腸及び乳癌の文脈において、gal-2、-4、及び-8を含め、種々の特定の癌に結びつけられている。Alves et al, Pathol. Res. Pract. 15;207 (4) 236-40 (2011)には、舌の扁平上皮癌は、gal-1、-3、及び-7の高いレベルと関連していると示されており、 Zhu et al, Int. J. Cancer, (Aug., 2012)には、頸部扁平上皮癌はgal-7レベルと関係があると示されている。gal-15、gal-13、及びgal-10を含む多数のガレクチンが、移植及び妊娠の問題に関係があると実証されている、例えば、Than et al, Eur. J. Biochem. 271(6) 1065-78 (2004), Lewis et al, Biol. Reprod. 77(6); 1027-36 (2007)参照。gal-2、-3、-8を含む多数のガレクチンその他が、狼蒼などの様々な自己免疫不全と相関すると確認されている、Salwati et al, J. Infect. Dis. 1;202(1) 117-24 (2010)、Pal et al, Biochim. Biophys. Acta., 1820 (10) 1512- 18 (2012)、及びJanko et al, Lupus 21(7) :781-3 (2012)。gal-3を含む、多数のガレクチンの高いレベルは、創傷治癒などにおいて発生する炎症及び繊維増多と関連する、Gal et al, Acta. Histochem. Cytochem. 26:44(5); 191-9 (2011)。非常に明らかに、炎症及び繊維性経路の介在により、ガレクチンは、多種多様な疾患、損傷、及び外傷に関連した現象の重要な要素となる。多くの場合に、不必要な濃度のガレクチンの存在は、病状若しくは外傷状況を悪化させるか、又は癌若しくはうっ血性心不全などの疾患を治療する試みに干渉する可能性がある。ヒトにおいて活性があると認識されるガレクチンのファミリーの中で、ガレクチン−１、ガレクチン−３、及びガレクチン−９が特に注目される。上で示したように、これらのタンパク質は、一般に及び本明細書においてgal-1、gal-3、及びgal-9と称される。考えられる問題から喘息、慢性心不全、癌、ウイルス感染、脳卒中などにわたるヒトにおける多種多様な状態は、正常な濃度よりも高いガレクチンがかかわるか又は正常な濃度よりも高いガレクチンによって悪化する。例えば、とりわけ、gal-3は、繊維増多、炎症、及び細胞増殖において特に顕著であり、gal-1も同様に、妊娠の成功のために必要とされる免疫抑制で役割を果たす。gal-1はまた、神経細胞の分化に関与していると考えられる。gal-9は、免疫炎症性疾患から生じる障傷の制御に関与すると示されており、炎症に一般に結びつけられ−gal-9は、明らかに炎症部位における好酸球動員において役割を果たす。gal-9はまた、特定の活性化細胞におけるアポトーシスの媒介となるようである。本明細書における考察は循環活性gal-1、gal-3、及びgal-9、並びに、高い循環ガレクチンレベルが疾患又は損傷状態と関連する場合の、一般のガレクチンに適用可能であるが、他のどのガレクチンよりも疾患及び外傷進行におけるgal-3の役割について解明されており、そのため、それが本明細書において例示される。より具体的には、本発明は、哺乳動物、特にヒト、血漿からの活性Gal-3の除去に焦点を合わせる。gal-3は、多数の生物学的プロセスに関与すると示されており、プロセスの多くが、様々な種類の病態に関係する。したがって、血液循環におけるgal-3の結合及び遮断活性、又は血液循環からの多量のgal-3の除去は、既存の治療を改善し、他から生じる炎症及び繊維増多を抑制及び／又は減少させ、別途容易に治療されない様々な病態への介入を可能にすることができる。本発明は、他の活性ガレクチンがかかわる状態に対処するために、これらのガレクチンの循環レベルの減少に等しく適用可能である。「活性」ガレクチンというのは、生物学的に活性な分子のことである。上記のように、例えば、gal-3は、活性であり、すなわち、モノマー及びオリゴマーとして、様々な外傷及び状態に対する哺乳動物応答にかかわることができる。任意の哺乳類において、任意の所与の時間に、かなりの量のgal-3及び他のガレクチンが不活性の状態で存在し−すなわち、それらは、分子間相互作用を阻害するようなやり方で結合された組織又は結合されたリガンドである。このようなガレクチン分子は、患者の状態を監視し応答を制御するときに、活性となっても、本明細書において開示される本発明による除去の標的であるか又は標的となってもよいが、本発明の焦点は、血流からの活性ガレクチンの除去に好適なデバイスである。本発明は、血液循環における、gal-3、より具体的には生物学的に活性なガレクチン、のレベルを制御するために、時にはアフェレーシスと称される、血漿アフェレーシス及び／又は治療的血漿交換を使用する。全血は、最初に、その細胞及び血漿成分に分離される。血漿は、次いで、流体経路を介して導かれて、血漿から分離され得るgal-3結合剤と混在させられるか若しくは遮断された不活性gal-3と共に身体に還流されるか、又はgal-3を結合する固体支持体を越えて導かれて、続いて血漿が、減少したレベルのgal-3と共に身体に還流される。したがって、本発明は、全gal-3量を減少させるための戦略の一部として、結合されたgal-3を除去するために使用され得る。しかしながら、焦点は、本出願においては、治療手段として活性又は非結合gal-3を除去することである。

関連技術
本出願は、２０１１年６月６日に出願された米国特許出願第１３／１５３,６４８号に関連する。この出願もまた、２０１３年４月２３日に発行された米国特許第８，４２６，５６７号に基づく優先権を主張する。両方のこれらの親文書の内容が、参照により本明細書に明白に組み込まれる。米国特許出願第１３／１５３,６４８号（米国特許公開第US−２０１１−０２９４７５５ Ａ１号）において、改質シトラスペクチン（MCP）、２０，０００ダルトン以下、好ましくは１０，０００ダルトンほど、の減少した分子量を有したシトラスペクチンなどの循環Gal-3を結合することができる薬剤の投与を伴う細胞増殖状態、炎症、及び悪化した繊維増多を処理する方法が開示される。MCPは、サンタローザ（カリフォルニア州）のEcoNugenicsから市販され、米国特許第６，２７４，５６６号及び第６，４６２，０２９号に言及される。

生物学の背景
gal-3は、ほぼ３０kDaで、すべてのガレクチンのように、β−ガラクトシドの特異的結合を可能にする約１３０のアミノ酸の炭水化物−認識−結合ドメイン（CRD）を含有する。gal-3は、１４番染色体、座ｑ２１〜ｑ２２に位置する単一の遺伝子LGALS3によってコードされる。このタンパク質は、多数の生物学的プロセスに関与すると示されている。本明細書に記載されるリストは、最近の状況としてのみ例示的であり、gal-3が果たす役割は絶えず明らかにされている。少なくとも部分的に、gal-3がかかわると示されている細胞レベルでの生物学的プロセスとしては、細胞接着、細胞移動、細胞侵入、細胞活性化及び化学誘引、細胞成長及び分化、脈管形成及びアポトーシスが挙げられる。

gal-3の広い生物学的機能性を考慮して、多数の病態又は医療上の関係に関与することが実証されている。研究はまた、gal-3の発現が、筋繊維芽細胞増殖、繊維形成、組織修復、炎症、並びに心室及び組織リモデリングを含む、心不全と関連した種々のプロセスに結びつけられることを示している血液における高いレベルのgal-3が、増加した罹患率及び死亡率と有意に関連していることが見いだされている。それらはまた、急性非代償性心不全及び慢性心不全集団の死の高いリスクと有意に関連していることが見いだされている。

様々な検査は、高いレベルのgal-3が細胞増殖と関連した多種多様な病状を悪化させることを示している。高いレベルのgal-3は、驚くほどの種類の癌の、癌成長及び転移期への癌進行に関係がある。肝癌、腎癌、乳癌、前立腺癌、大腸癌、甲状腺癌、胆嚢の癌、鼻咽腔癌、リンパ性白血病、肺癌、黒色腫、多発性骨髄腫、多形性膠芽腫、子宮癌、卵巣癌、子宮頸癌、脳腫瘍などを含む多数の癌が、具体的に、高いgal-3レベルに関係があるか又は高いgal-3レベルと関連している。高いgal-3レベルはまた、シスプラチン、ドキソルビシン、及び関連する化学療法剤のような化学治療剤などの、従来の抗腫瘍療法に干渉するか又は従来の抗腫瘍療法を抑制すると示されている。

炎症は、一般的に発生する身体状態 − 種々の疾患及び外傷に対する身体の自然な反応 − である。上記の他の状態と同様に、正常なレベルより高いgal-3レベルは、有害な炎症が発生する多種多様な状況に結びつけられる。同様に、状態及び病態のリストは、あらゆる可能性を徹底網羅するにはあまりにも大規模であるが、高いgal-3レベルと関連した炎症状態としては、非分解性病原体と関連する悪化した炎症、自己免疫反応、アレルギー、電離放射線暴露、糖尿病、心臓疾患及び機能不全、アテローム性動脈硬化症、気管支炎、腸管潰瘍、腸管の腸炎、肝硬変と関連した肝炎、寄生虫感染と関連した炎症、ウイルス感染と関連した炎症、真菌感染と関連した炎症、細菌感染と関連した炎症、細胞内生物による感染及び結核などの併発感染と関連した炎症、サルコイドーシス、猫爪病、マイコプラスマ、ライム病、バルトネラ症、エールリヒア症、リケッチア症、バベシア症などが挙げられる。関節炎と関連し、多発性硬化症、乾癬、アルツハイマー病、パーキンソン病、及び筋萎縮性側索硬化症（ALS）と関連した炎症もまた、対処され得る。同様に、炎症は、任意の数の攻撃に反応する際に身体によって頻繁に利用される経路であるが、高いレベルのgal-3が、炎症を悪化させ及び促進し、重金属中毒、農薬、酸化剤、外因性エストロゲン、及び類似した毒素による炎症、脳卒中及び関連した虚血傷害、アセトアミノフェンによる肝炎、自己免疫疾患などに一般的にかかわる多数のＴ細胞に関与する反応を含む、別途管理可能である多種多様な状況において罹患又は死亡へと導く障害及び損傷の原因となると見いだされている。gal-3はまた、腎損傷及び腎疾患、肝炎、肺高血圧及び繊維増多、糖尿病、並びに潰瘍性大腸炎、クローン病、セリアック病などの胃腸炎状態などにかかわる。

上記のように、高いレベルの循環活性gal-3は、心血管、腎臓、肺、脳、及び肝疾患に関与するものを含む、多数の炎症状態と関連し、多数の炎症状態を明らかに促進する。gal-3はまた、特に臓器障害に応答した、繊維の形成と関連する。より高いレベルの循環gal-3が、心血管疾患、消化器疾患、心血管外傷、腎組織外傷、脳外傷、肺外傷、肝組織外傷、放射線治療による組織障害、並びに全身性硬化症などの結合組織及び皮膚の疾患及び状態において病原性繊維増多を引き起こすことが見いだされている。

したがって、当技術分野には、高いレベルのgal-3、並びにgal-1及びgal-9が、多種多様な疾患及び損傷状態を複雑化又は悪化させることがあり得るという観察が豊富である。炎症及び繊維増多が、特に上で説明された環境において、とりわけ心疾患治療並びに他の臓器組織疾患及び外傷において、害がある場合に、炎症及び繊維の過形成を制御する方途を見いだすことが有益である。同じように、腫瘍の形成及び成長、癌細胞の形質転換、並びに癌の転移広がりを含む、細胞増殖及び形質転換を加速するgal-3がかかわる細胞応答を制御することが有益である。当技術分野における別の目的は、ブレオマイシン、ドキソルビシン（Adriamycin）、並びに他のアンスラサイクリン、シクロホスファミド及びシクロスポリンばかりでなく、例としてはベバシズマブ（Avastin）及びアービタックス（Cetuximab）が挙げられる、VEGF及びEGF阻害剤などの、標的となる生物学的薬剤といった、従来の薬剤による癌の治療において、高いgal-3レベルの干渉によって提起される問題を回避することである。これらの薬剤が原因となる副作用のうちのいくらかは、gal-3媒介で、本発明により対処及び改良することができ、それらの作用機構が（脈管形成を強化する）gal-3によって遮断され得る。高いgal-3レベルはまた、抗不整脈薬アミオダロン（Cordarone）及びスタチン薬などの、他の適用において使用される医薬品に干渉するようである。

血漿アフェレーシスは血液分離技術であり、血液が身体から針又はカテーテルを通過して分離器に送達され、分離器が、血液細胞を除去して、血漿を残して、身体に血液細胞を還流する。血漿が細胞成分と再結一されるか、又は補液が血液細胞に添加されたときに、細胞は身体に還流される。このタイプの技法は、自己免疫疾患の治療において、歴史的に使用されており、抗体が結合するリガンドと血漿を接触させることによって、対象の抗体が除去される。血漿は次いで、必要に応じて抗凝固剤、療法剤、及び関連要素によって増補され、血液細胞と再び組み合わせられて身体に還流される。米国特許公開第ＵＳ ２００６／０１２９０８２号に例示されるような、一般的に血漿交換又は補充療法を利用した従来技術の方法では、技術は、アンモニア、尿酸、及び細胞成長阻害物質などの「毒性の血清成分」を標的及び除去するために使用される。［０００９］〜［００１０］の同一の基準が、一般に、血漿交換の使用について警告する。同様の警告が、免疫クロブリン敗血症治療のサポートのために血漿アフェレーシスの使用を検討する、Kyles et al, Am. J. Crit. Care, 14, 109 - 112 (2005)に発せられ、伝統的に血漿アフェレーシスが、自己免疫異常の病原性自己抗体及びエンドトキシンを除去するために、及び敗血症を引き起こす感染生体によってもたらされた有害物質を除去するために、治療に使用されていることを言及する。

血漿アフェレーシスデバイスの背景
血漿アフェレーシスのための装置の初期の形態は、米国特許第３，６２５，２１２号に記載され、適切なドナーへの処理された血漿及び分離された血液細胞の還流を確実にするための尺度を説明する。米国特許第４，５３１，９３２号は、遠心分離によって血漿アフェレーシスに対処し、方法は、迅速かつほぼ連続的なベース上に赤血球細胞を分離するために使用される。米国特許第６，２４５，０３８号及び第６，６２７，１５１号は、一般に、高分子量タンパク質の除去によって血液粘度を減少させるために、血漿分を分離して、赤血球細胞を最初に除去した後に、患者に処理された血漿を還流する種々の方法を各々説明する。本発明、すなわち本出願の主題は、高分子量タンパク質ではなく、gal-3レベルなどの、ガレクチン循環レベルの減少に焦点を合わせ、又は粘度に直接対処しないが、これらの４つの特許の開示は、本発明において一般的に利用されてもよい利用可能な血漿アフェレーシス技術及び装置のそれらの開示のために、参照により本明細書に組み込まれる。一般的に血漿アフェレーシスを含む、アフェレーシスの進歩は、Asahi MedicalからのPlasmaflo AP-05H及び限外濾過モードの標準的な透析装置のような、高透過性膜を使用した血液透析機器の使用の有効性を実証している。これは、血液吸着応用時に対しても同様である。

概要
本発明の血漿アフェレーシスデバイスは、活性gal-3低減を必要とする、哺乳類の全血から分離された血漿からのgal-3の選択的な除去を提供することによって、技術を進歩させる。同時係属中の、２０１２年９月２８日に出願された米国特許出願第１３／８６３，９８９号、及び２０１３年１２月２７日に出願された第１４／１４１，５０９号に参照されるように、哺乳類の血流からの活性gal-3の除去は、不必要な炎症に対処する、繊維増多、特に心臓繊維増多によって引き起こされる危険を減少させる、種々の癌の危険又は広がりを減少させる、治療を強化するなどのために遂行され得る。したがって、該血漿アフェレーシスデバイスの重要な条件は、gal-3の選択的な除去である。gal-3を選択的に結合するコンポーネントを通過するように分離された血漿を導くことが、これに影響を与える。このコンポーネントは、gal-3の抗体などのgal-3を確実に結合する材料が物理的に保持された、カラム、容器、又は類似したプラットホームであり得、結果として、血漿が通過する際に、そこに引き込まれるgal-3の有意の画分がカラムに結合される。他の実施形態では、選択的なgal-3除去は、gal-3に結合し、次いで特有の抗体によって、又は、磁荷の選択的な適用により引き離され得る固着された磁粉などの、二次的な手段によって、それ自体容易に除去される材料と機械の導管内の血漿の流れを組み合わせることによって遂行される。

しかしながら、本発明は、gal-3の除去に限定されない。理想的な機械は、病状にかかわるか又は病状を強める可能性がある血液から他の成分を除去する能力と共に、この選択的な除去能力を提供する。可能なシナリオの一例としては、機械に、複数の除去若しくは吸着カラムが提供されて、１つがgal-3を除去し、第２がTNFαを除去し、第３がTGFβを除去するか、又は、これらの３つを除去するための順序で複数のフィルタを有した同一のカラムが提供される。除去される化合物の追加的な例としては、C−反応性タンパク質（CRP）、フィブリノーゲン、NFkβ、いろいろな炎症性サイトカインなどが挙げられ、これらは、癌を含む種々の病態の慢性炎を有する患者に結びつけられ得る。本発明のデバイスにおいて血液を処理することは、炎症応答補強促進物質を除去するだけでなく、処理によって、標的を遮断する標的に対する受容体を除去することが可能であり−抗腫瘍薬物又は治療の有効性が強化され得る。したがって、本発明のデバイスは、有利には、gal-3だけでなく、種々の慢性及び急性症状を有する個体の血液において上昇すると一般的に見いだされる他の薬剤も選択的に除去するために、複数のカラム又は除去要素を含む。

しかし、優先的な場合に同様に説明されるように、有効な処理は、血液からのgal-3及び他の血液剤の選択的な除去だけに左右されなくてもよく、血液が哺乳類に還流される前の治療又は有益な要素の添加に左右されてもよい。多くの場合、血漿に対する薬剤の添加は、薬物、ビタミン、又は類似した成分などの、処理薬の投与の有効及び効率的な手段である。したがって、gal-3の選択的な除去に不可欠ではないが、本発明のデバイスは、血漿、所謂全血への種々の薬剤の添加のための複数のポートを含む。例としては、処理の補助のための、様々なホメオパシ薬物、代謝調整剤、免疫反応改質剤、医薬品及び様々な細胞傷害化合物、抗菌剤、キレート剤、標的となり得るものが挙げられる。

本明細書に組み入れられその一部を構成する添付図面は、本発明の例示的な実施形態を図示し、上記の概要及び下記の詳細な説明と共に、本発明の特性を説明するのに役立つ。

血液及び血漿への全血の分離、血漿の処理、血液成分への血漿の還流、及び患者への処理された全血の復帰を示した、本発明のデバイスの全体概略図である。 血漿が、血液から分離され（いくつかの既存の分離技術の１つを介して行うことができる）、少なくとも１つのカラムにおいて処理され、血液及びドナーに導管を介して還流されるデバイスの一部分の概略図である。 図１の構造を意図的に反映しているが、種々の成分を除去並びに血漿及び最終的に患者へ添加するために複数のカラム及びポートを導入するデバイスの能力を示した、本発明のデバイスの概略図である。

発明の詳細な説明
本発明の血漿アフェレーシスデバイスが、図１に一般に描かれる。血液は、通常、末梢又は中心静脈周辺の、静脈カテーテルの挿入によって、哺乳動物患者１００２から引き出される。中心静脈は、高い流量を許容し、反復処置には好都合だが、合併症、特に細菌感染の、部位となる場合がある。カテーテルは、それ自体、本発明のデバイスの一部ではなく、通常、操作者、例えば診療所又は病院、によって提供される。カテーテルは、デバイス１０００の導管に接続され、正流が、ポンプ１００６に支援されて、システムに血液を流通させる。

血液それ自体が患者の身体から取り出されると、血漿アフェレーシスデバイスが常法で開始される。したがって、デバイスの使用の第１のステップとして、ヘパリン又はアセノクマロール若しくはフェニンジオンなどの非天然物質といった、抗凝固剤が、ポータル１００４に提供される。導管内の流動及び患者への還流によって引き起こされる凝固を妨げるために有効な抗凝固剤の添加は、不可欠である。多くの個体において、ポータルが抗凝固剤の添加の間に提供され、血液／血漿分離デバイス１０１２が図１に図示されるように有益であるが、不可欠ではない。

粘度及び血圧を減少させ、処理を実用的かつ有効なものとするために、赤血球細胞（赤血球）、白血球細胞（WBC）、及び血小板などの細胞成分は除去され、血漿から分離される。これは、分離デバイス１０１２で行われる。分離デバイスは、従来通りに、使用され得る。遠心分離は、従来技術における古いプロセスである。プロセスは、１つの静脈カテーテルが使用される不連続流遠心分離を含むことができ、大抵最高約５００mLである、血液の分量が１回で取り出されて、血漿から血液細胞を除去するために遠心分離される。連続流遠心分離もまた公知であり、所与の時間で身体から出る血液の量を減少させるが、２本の静脈用ラインの使用を必要とする。これは一般的に使用される方法であり、普通２つの異なる肢で、血液が一方の部位から引き出されて、もう一方の部位に還流される。使用されるカテーテルは、流れの逆転を可能にする。ほとんどの場合、連続流が使用され、１８０mLのみの血液が所与の時間身体の外側（体外）に存在する。この処置は、普通平均６０mL／分の血液を引き出し、約２時間に１．５倍の血漿量を濾過することができる。流量及び濾過される血漿量は、医療上の必要性に基づいて調節され得る。

遠心分離の代替としての、現在標準的な透析膜を使用した、膜血漿分離は、より穏やかであるが、処理のための所要時間を増加させる場合がある。

通常観察として、患者のサポート及び監督が、本発明のデバイスの使用にわたり必要となる。デバイスの大部分を自動化することができるが、これは家庭用又は監督なしでの使用に一般に好適なデバイスではない。そのため、操作者制御ステーション又はインタフェースが提供され、ステーション又はインタフェースが、統制された制御だけでなく、添加される抗凝固剤などの薬剤のレベル、移送のスピード、カラムのタイプ、ポートサンプリングなどを含む、デバイスの事実上いかなる機能の自動化も可能にする。デバイスを使用して多種多様な哺乳動物の指標を連続的に監視することが実用的かつ可能であり、サンプリングポートがそのために提供される。操作プラットホームの一部が、脈拍数、酸素飽和度、基礎ECGリズム、及び血圧をチェックするモニタを含んでもよい。

分離ユニット１０１２で、哺乳動物患者１００２から取り出された流れが分割され、赤血球細胞及び他の細胞成分が戻る流体に支持される。戻る前に、１つ以上のポートが、このラインに通常提供される。細胞をこの点で取り出す種々の理由が存在する場合がある。これは血漿分離デバイスと組み合わせることができるが、例えば幹細胞、Ｔ細胞、Ｂ細胞、NK細胞などの細胞を含む血液細胞を分離することに加えて、様々な細胞を取り出すためにポートが提供される。血漿からの様々な細胞の捕捉、及び使用又は還流のより多くの機会が存在するが、この操作は血漿分離ユニット１０１２と組み合わせて一体化することができる。

分離器からの血漿は、ポンプ１０１０によって、少なくとも１つのカラム１００８を通過して動かされる。カラム１００８は、上で説明されたように、血漿からgal-3を選択的に結合又は除去する１つ以上の要素を含有する。最も伝統的な形式では、「カラム」は、セファロースなどの、薬剤を通過するチューブの内壁に結合された抗体といった、物理的に固定された結合剤と繋がれたチューブであるが、プロテインＡ、プロテインＧ、及びプロテインＬを含む、生体外血漿通路に適合した多種多様な抗体結合タンパク質が周知である。例えば負帯電化合物、樹脂、糖タンパク質などの他の結合剤が使用され得る。血漿は、導管を通過するとき、血漿から一定の割合のgal-3を選択的に除去する結合部分を必ず「浸す」。カラムは、公知のどのようなものであってもよく、実際に、上で示したような、（スピンカラムなどの）「伝統的なカラム」でなくてもよいが、実際に、生体適合性のペクチンの粒子若しくはガレクチン結合分子、Ｎ−アセチル−ラクトサミン、又はシトラスペクチンなどの改質ペクチンといった改質粒子によってgal-3が選択的に結合される開放通路であってもよい。これらの粒子は、好適な磁石によって結合される磁着粒子などの、粒子の固定及び／又は除去を簡単にする要素を含むように通常改質される。カラムの性質は、gal-3を選択的に結合する必要があること以外は特に限定されない。カラムのサイズ及び数は変動し、理想的には、本発明のデバイスは、患者の必要性に基づいて異なる数のカラムを収容することができる。１つのカラムは、例えば患者の血液循環における活性gal-3の１０％以上を、除去する際に有効であり得る。１０パーセントが多くの患者の治療効果をもたらすために有効であるが、いくらかの患者には、例えば転移性癌の広がりの阻害とは対照的な炎症の軽減のための選択を含む、選択基準の性質に応じて、より多くの除去が必要とされる場合がある。このため、本発明のデバイスには、複数のカラム１００８が提供されてもよい。したがって、デバイスの使用は、循環gal-3の１５パーセント、２０パーセント、又はおよそ４０パーセントまでを除去する際に有効である。カラム（単数又は複数）１００８によって選択的に除去されるgal-3の量は、システムの流れの動態、材料の結合能、及び患者の必要性によって有効に限定される。再生カラムが、一方が再生又は洗浄され得るように、適用な位置で互いに平行にされ得、機械が、特定の血漿量間隔で自動でそれらカラムを切り換えることができる。血漿アフェレーシスの技術で一般的に利用される関連した特性としては、全血、血漿のための、並びにそれぞれが圧力フィルタ及び圧力監視ラインを有したカラムのための、圧力ラインが挙げられる。分離ポンプが、全血のために、続いて血漿流路のために、更に、二重再生吸着カラムなどの、特定のタイプのカラムのために必要とされ、カラムは、フラッシュし、一掃し、行き来を交互に切り換えるので、自己のポンプを必要とする。空気検出器、漏血検出器、伝導度検出器、血液加温器、廃棄用バッグ／ラインなど、及びカラム再生のための流体の入力ラインがまた、一般的に利用される。これらは、本明細書において、カラムサポート要素と総称される。

gal-3の選択的な除去を含む血漿処理の後に、血漿流は細胞成分（RBC、WBC、血小板）流と再び組み合わされ、再び組み合わされた血液は患者に還流される。多くの場合、合成血漿、アルブミン、補助血液細胞、及び時には食塩水を使用した、ある程度の増加が、ポートを通過したデバイス導管への添加によって流れを戻りやすくするために行われる。観察されるスピード及び血圧は、従来通りである。したがって、処理は、患者が機械に接続される数時間を含むことになる。有効な処理は、患者の因子を含む多種多様な因子及び機械自体の能力に左右される。多くの場合、処理は、１週間に１回より多く、急性の場合には、１日に１回より多く、行われる。監視及び平衡を可能にするために、還流された血漿／血液の、及び引き出されている血液の両方のgal-3濃度、並びに当該患者を対象とする他の薬剤の濃度が監視される。活性gal-3レベルが有益なレベルに減少したときに、血液の引き出しは終了し、患者に対する最後の血漿／血液の還流と同時に、処理は完了する。

図２は、デバイスの「血漿ループ」を示す。示されるように、患者から取り出された全血は、抗凝固剤の添加の後、導管２０００に引き込まれる。図２では、血液／血漿分離は分離デバイス２０１２で行われ、分離デバイスは任意に、通路がサイズに基づいて許容された膜分離デバイスである。血漿は示されるように矢印の方向に分流され、赤血球細胞及び他の細胞成分は導管２０００を通って進み続ける。このループの主要な特性は、「カラム」２００８である。カラムは、伝統的なカラムである必要はない。中空ガラス繊維フィルタ技術が、広く利用可能である。代表的な製品は中国のCaluxによって提供されるものであるが、多数の提供者が周知である。この「カラム」に関する新規かつ異なることは、カラムのgal-3の選択的な除去である。

明らかに、状態が血漿アフェレーシスによって改善される可能性のある患者は、血漿中に見いだされる他の異常に高い又は潜在的に有害な物質又は薬剤の除去から付加的な治療利益を大概得ようとするため、１つ以上の「カラム」２００８が使用され得る。本発明のデバイスは、好ましい実施形態では「カセット」として内又は外に回転する複数のフィルタを提供することができる。gal-3の選択的な除去と継ぎ合わされる除去の潜在的な標的としては、重金属（例えば水銀）、危険な自己抗体などの抗体、殺虫薬及び毒素、LDL、Lp-PLA-2、LP(a)、酸化コレステロール、酸化LDL、（例えばIL-6、IL-8などの）サイトカイン、様々なタイプの免疫クロブリン、補体、CRP、TNFα、TNFαに対する受容体、TGFβ、NFkβ、VEGFなどの増殖因子、CRPなどの他の炎症性成分、フィブリノーゲン、銅に対するセルロプラスミンなどの重金属結合タンパク質、他のガレクチン（特にガレクチン−１及び９）、並びにIL-2受容体、TNFα受容体などのサイトカイン受容体などが挙げられ得る。したがって、gal-3の選択的な除去が、血漿処理ループの始め、中央、又は終わりに提供される場合には、他の要素がそれらの除去に特有のカラムを使用して除去され得る。

このように、gal-3の除去の価値に加えて、請求項に関するデバイスは、有利には、患者へ血液を再導入する前の様々な薬剤の添加を提供することができる。他の医薬品だけでなく、上で説明された添加が考慮される。１つの特定の例として、組み込まれる開示は、一定量の循環gal-3の除去が一定の抗腫瘍医薬品の有効性を強化し得ることを明らかにする。有効性の強化を最大にするために、医薬品は、有利には患者へ戻る前に血漿又は再統一された血流に添加され、したがって、患者のgal-3レベルが最も低いであろうときに添加され得る。最適化されたデバイスが図３に図示され、熟練工が簡略化されたデバイスを上記の説明と比較することができる。患者３００２からの血液は同様に、生体外凝固して患者に再導入されるのを妨げるために抗凝固剤が添加される導管３０００を通過して流れる。抗凝固剤は３００４で添加され、その後、血液はポンプ３００６を通過してポート３０１６を越えて流れる。複数のポート３０１６が、血液、赤血球細胞、及び血漿が流れる導管に含まれる。３つのポートが図示されるが、実際には、デバイスは目的に適切なだけのポートを含むことができ、通常、より多くを含むことになる。６つがより現実的な値であるが、ポートは、流体を引き出しかつ上記の要素を添加するために使用されてもよい。好ましい実施形態では、引き出し及び添加を含むポートの操作は、自動デバイス制御システムによって、操作者により予め選択された操作で、必要に応じて手動操作のオプションで、実行される。有利には、ポートは、患者の血液が引き出されるライン、血漿ライン、分離後の赤血球ラインに、及び患者に再導入される前の再結合されたラインに提供されるが、ポートの配置及び選択は機械の間を変化する。

上記の様々な要素の除去及び添加に加えて、説明されるデバイスは、分離器３０１２などの分離器の使用により、例えばＢ細胞、Ｔ細胞、血小板、幹細胞などの、治療又は使用のための種々の細胞を『収集する』ことができる。これらの細胞及び断片の多くは、患者の後の治療のために有用に保存される。有利には、細胞は、引き出され、改質され、同一のデバイスで還流され得、一例としては、Ｔ細胞又はＢ細胞リンパ球が、特有の患者において特有のタイプの癌細胞を認識しそれらを攻撃することができるように処理される。gal-3及び他の炎症性メディエータが減少している間にこのデバイスに再導入されるときに、危険で、多くの場合致命的な、炎症反応を防止しながら、抗腫瘍効果を強化することができる。循環腫瘍細胞（CTC）療法などの様々な強化療法が、このタイプのデバイスにより最適に利用される。種々の利点の中で、患者サンプリングを単純化すること、感染の可能性を減少させること、監視及び制御を改善することが、この機械の使用により影響を受ける。CTCにおいて、腫瘍細胞が、分離器で分離された血漿から除去される。有効な転移性腫瘍塞栓であるこれらの細胞は、抗体及び／又はウイルスを担送するために改質されて、身体に還流される。それらは有効に標的傷害性細胞となり、身体がそれらを認識して攻撃しない。それらはまた、次いで身体に再導入されて患者に存在する任意の癌を攻撃する抗体を作製するために使用され得、又は、癌患者から収集されたリンパ球が、患者の癌細胞に特有の一定の表面膜タンパク質に対して高感度化され、次いで還流される。減少した炎症性負荷の下でこのような処置を実施することで、副作用を減少させ、このような療法の有効性を強化することができる。

それぞれの血漿アフェレーシスデバイスが異なるやり方で最適化されてもよいが、図３に図示されるデバイスは３つの異なるカラム３００８ａ〜ｃを含む。これらは、別々に区別される。これらのうちの１つは上記のようにgal-3を選択的に除去するが、残りの２つは、任意の順序で、除去により治療利益が提供される他の成分を選択的に除去することができる。これらのカラム３００８のそれぞれには、それ自体のサポート要素が提供されることになる。関連サポート要素３０１４は、血漿アフェレーシスデバイスの導管通路の至る所に分布することができる。上記のように、サンプリングだけでなく、様々な因子の除去及び添加が、ほとんどデバイスで行われることになる。これは飛び飛びのサポート要素３０１４によって最も容易に遂行され、サポート要素は、カラム３００８と組み合わされるか、又は図３に示されるように別々に存在することができる。

監視は制御インタフェース３０１８で操作者によって遂行されてもよく、制御インタフェース３０１８は、示されるように、上で説明されたデバイス及びポートと有効に通信する。通信は、DaVinci（商標）デバイスのような外科手技のためのデバイスと類似したやり方で回路接続されてもよく、又は遠隔でブルートゥース（登録商標）若しくはインターネット手段を介して達成されてもよい。種々の関連したデータを表示することができるビジュアルモニタを従来は含む、インタフェース３０１８によるコンピュータ制御は、本発明の血漿アフェレーシスデバイスのうちの多くの予めプログラムされた操作、並びに警告及び「正常な」パラメータ外である状況を操作者に知らせる類似した方法の使用を可能にする。有利には、サーボモータ制御で、操作者は、予めプログラムされた操作により又は直接、カラム変更、流れ修正、ポート開閉、引き出し、及び添加を追加的な個体の必要性なしに遂行することができる。これは、処理のコスト及び時間を制限するだけでなく、複雑さも減少させ、感染リスクも制限する。

本発明の多くの実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から逸脱せずに修正及び代替が可能であることは明らかである。更に、本発明の多くの実施形態を図示するが、本開示のすべての例が、非限定的な例として提供され、したがって、このように図示された様々な態様を限定するものとして捉えられるべきではないことを認識されたい。

本発明が特定の実施形態を参照して開示されたが、添付の特許請求の範囲に定められるような、本発明の領域及び範囲から逸脱せずに、説明された実施形態への多数の修正、代替、及び変更が可能である。したがって、本発明は、説明された実施形態に限定されないが、以下の特許請求の範囲の言語及びそれらの等価物によって定められる十分な範囲を有することが意図される。

Claims (14)

1. 血漿アフェレーシスを実行するデバイスであり、
   哺乳動物患者から引き出された血液がポンプの影響下で移動する第１の導管と、
   前記血液の細胞成分を血漿から分離する分離器と、
   前記血漿が流れるカラムデバイスであって、処理された血漿を提供するために前記血漿からガレクチン−３（gal-3）を選択的に除去するカラムデバイスと、
   前記カラムデバイスの通路に続く前記処理された血漿を受ける第２の導管であって、前記処理された血漿が、前記患者への還流前に、前記分離器において分離された血液細胞と組み合わせられる、第２の導管と、を含むデバイスであって、
   前記第１及び第２の導管が、前記患者からの及び前記哺乳動物患者へ戻る前記血液及び血漿の実質的な連続流を提供し、
   ガレクチン−３（gal-3）以外の血漿成分の除去のために、少なくとも１つの追加的なカラムデバイスを含む、デバイス。
2. 前記患者に戻る前に、前記処理された血漿、分離された血液、又はその両者に治療薬剤を添加することができる少なくとも１つのポートを含む、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記血漿アフェレーシスの監視及び制御を可能にするために、監視ステーションを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記監視ステーションが、前記分離器及び前記カラムデバイスの自動制御を提供して、脈拍数、酸素飽和度、ECGリズム、及び血圧からなる群から選択される患者インジケータの監視を更に提供する、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記分離器が、遠心分離機を含む、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記遠心分離機が、連続流遠心分離機である、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記分離器が、不連続流分離機である、請求項５に記載のデバイス。
8. 前記分離器が、膜血漿分離機である、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記導管を通過して前記細胞成分を前進させるために、少なくとも１つのポンプを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
10. Ｂ細胞、Ｔ細胞、血小板、幹細胞、及びそれらの混合物からなる群から選択される血液成分が改質のために収集されて、次いで前記導管を介して前記患者に還流され得る少なくとも１つのポートを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記カラムデバイスが、内部が提供されたチューブを含み、補助内部が、ガレクチン−３（gal-3）を結合する薬剤を支持する組成物を有し、前記チューブ内の前記血漿が、前記薬剤が見いだされる前記チューブのエリアを通過する、請求項１に記載のデバイス。
12. 前記薬剤が、ガレクチン−３（gal-3）を結合するリガンドを含む、請求項１０に記載のデバイス。
13. 腫瘍壊死因子αを除去するカラムデバイス及び腫瘍増殖因子βを除去するカラムデバイスを含む、請求項１に記載のデバイス。
14. 抗凝固剤の添加のために前記分離器の上流にポートを含む、請求項９に記載のデバイス。

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