JP4182682B2 - 癌胎児性抗原吸着材および体外循環用カラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液中に過剰に存在すれば免疫の大幅な低下を招き、癌の形成が促進されると考えられる癌胎児性抗原を除去するための吸着材および体外循環カラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医学の発達した今日でも、癌は依然として日本人の主な死亡原因の一つである。その原因は患者には手術で取りきれない癌細胞が存在するためであり、その除去のため抗癌剤治療や放射線治療が行われてきた。しかし、これらは正常細胞をも傷害するため患者の生命を維持しつつ癌細胞を完全に除去することができない。一方、最近、患者の免疫力を高めて、患者自身の白血球で癌を排除しようとする細胞療法が盛んに試みられる様になった。最も有望なものとして、患者の樹状細胞を体外で癌抗原刺激した後、患者に戻し、癌特異的キラー細胞（ＣＴＬ）を誘導して治療しようとする樹状細胞輸注療法がある。しかし、健康な動物の血液からはＣＴＬを誘導できても癌末期の担癌動物からは誘導できないことが多い。また、動物実験では好成績を得ても臨床では目に見えた効果が出ないことが殆どである。この理由は患者の血中には癌細胞が産生する免疫抑制物質が存在するためと考えられる。その免疫抑制物質の代表的なものの一つが癌胎児性抗原であるが、消化器ガンや特定の肺ガンの進行に伴って異常に増え、癌細胞の増殖を助けていると考えられる。ヒトの癌胎児性抗原は分子量２０万程度の蛋白質であるため、分離膜や従来の吸着材では吸着除去が困難な物質である。従って、癌患者の血液中に異常に増えた癌胎児性抗原を効率よく除去できる吸着材は知られていない。なお、これら免疫抑制物質の除去には、理論上、血漿交換も有効であるが、ドナーから予期しない病原物質に感染する危険が伴うという避けがたい本質的な欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、一般的に普及可能であり、体液中から、直接、癌胎児性抗原などの免疫抑制物質を高い効率で選択的に吸着し、かつ、安全に体外循環できる癌胎児性抗原吸着材を提供し、ひいては癌の治療に役立てることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の医癌胎児性抗原吸着材および体外循環用カラムは上記目的を達成しようとするために、以下の構成を有する。
【０００５】
（１） 水不溶性担体に極性基もしくはイオン性基を結合してなる癌胎児性抗原吸着材。
【０００６】
（２）該水不溶性担体の比表面積が１グラム当たり０．１平方メートル以上である（１）に記載の癌胎児性抗原吸着材。
【０００７】
（３）極性基がアミド基である（１）または（２）記載の癌胎児性抗原吸着材。
【０００８】
（４）イオン性基がアミン残基である（１）または（２）記載の癌胎児性抗原吸着材。
【０００９】
（５）イオン性基が、窒素原子１個当たりの炭素数が１２以上である４級アンモニウム残基である（１）〜（４）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材。
【００１０】
（６）該水不溶性担体がポリスルホン系重合体である（１）〜（５）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材。
【００１１】
（７）該水不溶性担体がポリ（芳香族ビニル化合物）である（１）〜（６）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材。
【００１２】
（８）該水不溶性担体が膜、繊維、粒状物またはこれらの組み立て品に成型されていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材。
【００１３】
（９）該水不溶性担体を、膜、繊維、粒状物のいずれかの表面に被覆せしめた（１）〜（７）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材。
【００１４】
（１０）（１）〜（９）のいずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材が充填された体外循環カラム。
【００１５】
（１１）（１）〜（９）いずれかに記載の癌胎児性抗原吸着材が充填された癌治療用体外循環カラム。
【００１６】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明で用いる水不溶性担体としては、水に不溶で、極性基もしくはイオン性基を固定化できるものであれば良く、ポリスチレンで代表されるポリ（芳香族ビニル化合物）、ポリ（ｐ−フェニレンエーテルスルホン）や−｛（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｃ（ＣＨ₃）₂−（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ−（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−ＳＯ₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ−｝_n−（以下ユーデルポリスルホンと略記する）などで代表されるポリスルホン系重合体、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテル、ポリフェニレンサルファイドなどおよびこれらの誘導体で極性基もしくはイオン性基を固定化できるもなどを用いることができるが、これらに限定されない。極性基もしくはイオン性基を固定化するための反応性官能基としては、ハロメチル基、ハロアセチル基、ハロアセトアミドメチル基、ハロゲン化アルキル基などの活性ハロゲン基、エポキサイド基、カルボキシル基、イソシアン酸基、チオイソシアン酸基、酸無水物基などをあげることができるが、とりわけ、活性ハロゲン基、中でも、ハロアセチル基は、製造が容易な上に、反応性が適度に高く、官能基の固定化反応が温和な条件で遂行できると共に、この際生じる共有結合が化学的に安定なので好ましい。さらに具体的な例としては、クロルアセトアミドメチルポリスチレン、クロルアセトアミドメチル化したユーデル・ポリスルホン、クロルアセトアミドメチル化したポリエーテルイミドなどがあげられる。さらに、これらのポリマーは有機溶媒に対し可溶であると、成型しやすい利点がある。
【００１８】
本発明で言う極性基とは、アミド基、尿素基、エステル基、エーテル基などを意味する。アミド基の具体例としてはクロルアセトアミドメチル基、ブチロイルアミドメチル基、ラウロイルアミドメチル基、ポリペプチド、環状ポリペプチドなどを上げられる。とりわけ、ポリミキシンＢで代表される環状ポリペプチドが好ましい。
【００１９】
本発明で言うイオン性基とは、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基など水中でイオンに解離しうるものを意味する。アミノ基の具体例としてはラウリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリミキシンＢなどの一級、二級アミンをクロルアセトアミドメチル基に反応させたもの、Ｎ、Ｎ−ジメチルオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルラウリルアミンなどの炭素数１０以上の三級アミンをクロルアセトアミドメチル基に反応させたものを上げることができる。
【００２０】
本発明における極性基もしくはイオン性基の結合の密度は、水不溶性担体の化学構造および用途により異なるが、少なすぎるとその機能が発現しない傾向にあり、一方、多すぎると、固定化後の担体の物理的強度が悪くなり、吸着材としての機能も下がる傾向にあるので、該密度は水不溶性担体の繰り返し単位あたり０．０００１〜１．０モル、より好ましくは０．００１〜１．０モルが良い。
【００２１】
本発明における比表面積とは吸着材１グラム当たりの表面積を意味する。癌胎児性抗原は１５万ダルトン以上の分子量を持つ大きな分子であるので、吸着材は大きな表面積を持つことが必要である。本発明の吸着材の比表面積は吸着材１グラム当たり０．１平方メートル以上であることが好ましく、より好ましくは、１平方メートル以上である。ただし無限に大きくはできないので、実際上、限界があり、１００平方メートル以下が好ましい。この比表面積は窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）で求めることができる。比表面積を大きくする方法としては繊維化するか成型品を多孔質化する方法がある。具体的には、比表面積が１グラムあたり０．１平方メートルの担体を作るには、ポリエチレンテレフタレートの繊維化の場合、直径約３０マイクロメーターの繊維を作ればよい。
【００２２】
本発明の吸着材は、親水性アミン残基を結合した水不溶性担体を比表面積が１グラムあたり０．１平方メートル以上になるように膜、繊維、粒状物またはこれらの組み立て品に成型するか、あるいは親水性アミン残基を結合した水不溶性担体を、比表面積が１グラムあたり０．１平方メートル以上の膜、繊維、粒状物のいずれかの基材に被覆せしめるか、あるいは比表面積が１グラムあたり０．１平方メートル以上の水不溶性担体の膜、繊維等の成型品に親水性アミンを結合させるか等により得ることができる。
【００２３】
本発明吸着材の製造には、水不溶性担体の成型品に親水性アミンの溶液を接触させる不均一系反応の方法と水不溶性担体の溶液と親水性アミンの溶液を混合して反応させた後、成型する均一系反応の方法とがある。不均一系反応の方法の一例としては、クロルアセトアミドメチル化ポリスルホンの繊維または中空糸などの成型品をポリアルキレンイミン等のイソプロパノール溶液中に浸し、０〜１００℃の温度で反応させることにより、容易に達成される。均一系反応による方法の一例を述べると、クロルアセトアミドメチル化ポリスルホンの溶液中に対応したポリアミンを加えて、０〜１００℃の温度で反応させることにより、達成される。その量には特に制限はないが、可溶性のポリマーを得るためにはハロアセトアミドメチル基に対し１倍モル以上用いるのが望ましい。とりわけ、ポリアミンの場合は、可溶性の担体を得るためには親水性アミンを大過剰用いるのが好ましい。
【００２４】
また、反応溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの極性の高い溶媒の方が反応が速く進む利点がある。不均一系反応では、親水性アミンが溶ける溶媒であれば良く、特に制限はない。均一系で反応させる場合には、水不溶性担体と親水性アミンの両方が溶解する溶媒、具体的にはテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどが好ましく用いらる。また、成型品を表面処理する方法も可能で、そのためには水、メタノール、エタノールなどの、不溶性担体を溶かさずに親水性アミンを溶かす溶媒が好ましく用いられる。
【００２５】
本発明の吸着材ポリマーをポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維などの成型品の表面にコーティングすると、簡単且つ安価に表面積の大きな高次の成型品が得られる利点がある。コーティングは、本発明の吸着材を塩化メチレンやテトラヒドロフランなどの低沸点溶媒に溶かしたものにナイロンの編み地や織物を浸したのち、溶媒を蒸発することにより容易に達成できる。また、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの溶媒に溶かしたものを水などのポリマーの貧溶媒に入れる湿式コーティング法も利用できる。コーティングされる成型品のポリマーはポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリエステルなど、本発明吸着材ポリマーとの接着性の良いものであれば何でも良く、その種類には特に制限はないが、ナイロン、ポリエーテルイミドなどのアミド系のポリマーが接着性が特に良いので、好ましく用いられる。
【００２６】
上記の成型や基材への被覆において、成型品や基材の形態に採用する繊維として、中空糸を用いることも好ましい。この場合、濾過の機能を具備した吸着材が作れるので、人工透析器として、あるいは、血漿分離器として使用しながら免疫抑制物質を除去できる利点がある。
【００２７】
本発明の吸着材は血液中の癌胎児性抗原などの免疫抑制性蛋白質の除去の目的で、カラムに詰めた状態で、癌等の病気の体外循環治療に用いられる。本カラム作製は、綿状、筒編み状、フェルト状の本発明吸着材を、空隙容積が２００ｍＬ程度以下になるようにして、適度の大きさの円筒形のカラムに詰めることで達成できる。また、本発明吸着材は血清、血漿からの癌胎児性抗原の除去の目的にも用いることができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００２９】
なお、本実施例中の評価方法は、以下に従った。
１．血液中の成分の分析
血清中の癌胎児性抗原濃度はホープ・ラボラトリー社のＣＥＡテストキットＴＭ−２０１を用いて求めた。また、総蛋白質濃度はビュレット法で求めた。
２．窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）
各測定試料について、日本ベル（株）製高精度全自動ガス吸着装置「ＢＥＬＳＯＲＰ３６」を用いて、１００℃で脱気前処理後、窒素ガス７７Ｋの吸着等温線を測定した。該等温線にＢＥＴ多分子層吸着理論を適用して比表面積を求めた。
【００３０】
（水不溶性担体（原糸１）の作製）
３６島の海島複合繊維であって、島が更に芯鞘複合によりなるものを次の成分を用いて、紡糸速度８００ｍ／分、延伸倍率３倍の製糸条件で得た。
島の芯成分；ポリプロピレン
島の鞘成分；ポリスチレン９０％、ポリプロピレン１０％
海成分；５−ナトリウムスルホイソフタル酸を３％共重合したポリエチレンテレフタレート
複合比率；芯：鞘：海＝４０：４０：２０。
この海成分を熱苛性ソーダ水溶液で溶解し、芯鞘型のポリプロピレン補強ポリスチレン繊維として、直径４μｍの原糸１を得た。
【００３１】
（実施例１）
ニトロベンゼン１２００ｍＬと硫酸７８０ｍＬの混合溶液にパラホルムアルデヒド６ｇを２０℃で溶解した後、０℃に冷却し、１５２ｇのＮ−メチロール−α−クロルアセトアミドを加えて、５℃以下で溶解した。これに２０ｇの上記で調製した原糸１を浸し、室温で２時間静置した。その後、繊維を取りだし、大過剰の冷メタノール中に入れ、洗浄した。繊維をメタノールで良く洗った後、水洗し、乾燥して、３０．０ｇのα−クロルアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維（実施例１）を得た。
【００３２】
（実施例２：疎水性４級アンモニウム基の不均一系反応による固定）
Ｎ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン５０ｇとヨウ化カリウム８ｇを３６０ｍＬのＤＭＦに溶かした溶液に５ｇの実施例１を浸し、８５℃のバス中で３時間加熱した。繊維をイソプロパノールで洗浄後、１モル／Ｌ濃度の食塩水に浸漬した後、水洗し、真空乾燥して、９．３ｇのジメチルラウリルアンモニウム化繊維（実施例２）を得た。
（実施例３：ポリミキシンＢの不均一系反応による固定）
０．２ｍｇ／ｍＬ濃度のポリミキシンＢ硫酸塩水溶液１Ｌの溶液に１０ｇの実施例１を浸し、１Ｍ水酸化ナトリウム溶液を加え、ｐＨを１０として、室温で２４時間振とうした。この反応混合物中に希塩酸を入れ、ｐＨを４とした後、水で洗浄し、さらに真空乾燥して１０ｇのポリミキシンＢ固定化繊維（実施例３）を得た。この繊維をアミノ酸分析した結果、ポリミキシンＢ結合量は繊維１ｇあたり１０ｍｇであった。
【００３３】
（実施例４、５：親水性アミン結合ポリマーの合成とコーティング）
ニトロベンゼン１６ｍＬと硫酸３２ｍＬの混合溶液を０℃に冷却後、４．２ｇのＮ−メチロール−α−クロルアセトアミドを加えて、溶解し、これを、１０℃のユーデルポリスルホンＰ３５００の３Ｌのニトロベンゼン溶液（３００ｇ／３Ｌ）に、良く撹拌しながら加えた。さらに、室温で３時間撹拌した。その後、反応混合物を大過剰の冷メタノール中に入れ、ポリマーを沈殿させた。沈殿をメタノールで良く洗った後、乾燥し、さらに、ジメチルホルムアミド／メタノールから再沈殿して、３０３ｇのα−クロルアセトアミドメチル化ポリスルホン（置換率：０．０５；重合体Ａ）を得た。
【００３４】
ポリエチレンイミン（平均分子量１００００：和光純薬）６０ｇを３００ｍＬのＤＭＦに溶かした溶液と３０ｇの重合体Ａを含む３００ｍＬのＤＭＦ溶液と混合し、室温で４８時間撹拌した。反応混合物を大過剰の飽和食塩水に加え、沈殿したポリマーをろ取した。ポリマーを水洗後、乾燥し、さらに、ジメチルホルムアミド／メタノールから再沈殿して、２７ｇのＮ−アルキル化ポリアルキレンイミン固定化ポリスルホン（重合体Ｂ）を調製した。
【００３５】
５ｇの重合体Ｂを含む塩化メチレン２５０ｍＬの溶液に、単糸の直径が３．５μｍのポリエチレンテレフタレート繊維の綿２０ｇを浸し、２０時間後に綿を取り出し、液を切って風乾し、２１ｇのコーティング綿（実施例４）を得た。また、５ｇの重合体Ｂを含む塩化メチレン２５０ｍＬの溶液に、単糸の直径が１００μｍのポリエチレンテレフタレート繊維の綿１０ｇを浸し、２０時間後に綿を取り出し、液を切って風乾し、１０．４ｇのコーティング綿（実施例５）を得た。
【００３６】
（実施例６：不均一系反応による親水性４級アンモニウム基の固定） Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアミン５０ｇとヨウ化カリウム８ｇを３６０ｍＬのＤＭＦに溶かした溶液に５ｇの実施例１を浸し、８５℃のバス中で３時間加熱した。繊維を１モル／Ｌ濃度の食塩水に浸漬した後、水洗し、真空乾燥して、７．３ｇのジメチルヘキシルアンモニウム化繊維（実施例６比較例）を得た。
【００３７】
（吸着能の評価）
ヒト血清（コスモ・バイオ社；８１２−１０）にリコンビナント・ヒト癌胎児性抗原（ケミコン・インターナショナル社；ＣＥＡ）を加え、３７℃で１ｈ振とうしてＣＥＡモデル血清（８９ｎｇ／ｍＬ濃度）を調製した。この血清１ｍＬに吸着材５０ｍｇを入れ、３７℃で４時間振とうした後、上清中のＣＥＡ濃度を測定して、表１の結果を得た。なお、比較例１として実施例４の調製に用いた単糸の直径が３．５μｍのポリエチレンテレフタレート繊維に何も固定処理していない綿を用いた。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１の比較例１では極性基やイオン性基のリガンドを持たないため吸着性がないことが分かる。実施例４は比表面積が大きいため、吸着性が実施例５よりも吸着能が高い。これらの結果から、吸着には極性基もしくは親水性基が必要であることが分かる。また、イオン性基の中の４級アンモニウム基では、窒素原子１個当たりの炭素数が８以下のものは吸着能が小さいことが分かる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明により、免疫抑制性物質を効率よく吸着除去することが可能となり、癌の患者の治療に有用である。

Claims (11)

1. 水不溶性担体にアミド基又はイオン性基を結合してなり、前記アミド基又は前記イオン性基の結合の密度が水不溶性担体の繰り返し単位あたり０．０００１〜１．０モルであり、前記水不溶性担体の比表面積が１グラム当たり０．１〜１００平方メートルである、癌胎児性抗原吸着材。
2. 前記イオン性基は、アミノ基である、請求項１記載の癌胎児性抗原吸着材。
3. 前記アミノ基は、ポリミキシンＢ、Ｎ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン又はＮ，Ｎ−ジメチルヘキシルアミンをクロルアセトアミドメチル基に反応させて得られるものである、請求項２記載の癌胎児性抗原吸着材。
4. 前記イオン性基は、窒素原子１個当たりの炭素数が１２以上である４級アンモニウム基である、請求項１〜３のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
5. 前記水不溶性担体は、ポリスルホン系重合体である、請求項１〜４のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
6. 前記水不溶性担体は、ポリ（芳香族ビニル化合物）である、請求項１〜４のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
7. 前記水不溶性担体が膜、繊維、粒状物又はこれらの組み立て品に成型されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
8. 前記水不溶性担体を、膜、繊維、粒状物のいずれかの表面に被覆せしめた、請求項１〜６のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
9. 前記アミド基は、クロルアセトアミドメチル基、ブチロイルアミドメチル基、ラウロイルアミドメチル基、ポリペプチド及び環状ポリペプチドからなる群から選択されなる１以上のアミド基である、請求項１〜８のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材。
10. 請求項１〜９のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材が充填された体外循環カラム。
11. 請求項１〜９のいずれか一項記載の癌胎児性抗原吸着材が充填された癌治療用体外循環カラム。