(57)【要約】  腎障害及び血管収縮の発生を伴うことなく哺乳類に適用することができる、非ポリマー性で高度に精製された熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを提供する。望ましくない二量体形態のヘモグロビン、未架橋四量体ヘモグロビン及び血漿タンパク質不純物を効果的に除去するために、ＨＴＳＴ熱処理工程を行う。熱処理後及び必要に応じて熱処理前にＮ−アセチルシステインを添加することは、メトヘモグロビンの低いレベルを維持できる。熱安定性架橋四量体ヘモグロビンは、正常組織と低酸素組織における酸素付加を改善及び延長できる。もう一つの側面として、当該製品は、白血病、結腸直腸癌、肺癌、乳癌、肝臓癌、上咽頭癌及び食道癌のような種々の癌の治療に使用される。本発明の四量体ヘモグロビンは、手術での腫瘍切除後の腫瘍の転移及び再発の予防にも使用される。さらに、本発明の四量体ヘモグロビンは、化学療法及び放射線治療前に患者へ投与することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出不能な濃度の二量体を有する架橋四量体ヘモグロビンを含み、且つ、非ポリマー性で高度に精製され、並びに熱安定性を有する、酸素キャリアを含有する組成物であり、該組成物は、哺乳類の癌性腫瘍再発を減少することおよび／または哺乳類の腫瘍細胞を最小化させるための薬剤の製造に用いられる、組成物の使用方法。
【請求項２】
前記組成物は、腫瘍の切除術の間、血液の供給を破壊する前および血液の供給を再建する間に、前記哺乳類に投与される、請求項１に記載の使用方法。
【請求項３】
前記組成物は、約０．２ｇ／ｋｇ〜１．２ｇ／ｋｇ体重の範囲で前記哺乳類に投与される、請求項２に記載の使用方法。
【請求項４】
前記癌性腫瘍および前記腫瘍細胞が、肝臓または鼻咽の腫瘍および細胞である、請求項１に記載の使用方法。
【請求項５】
前記癌性腫瘍および前記腫瘍細胞が低酸素である、請求項１に記載の使用方法。
【請求項６】
前記架橋四量体ヘモグロビンは、分子量が６０〜７０ｋＤａであり、０．２〜０．４％の濃度のＮ−アセチルシステインを有する、請求項１に記載の使用方法。
【請求項７】
前記組成物は、血管収縮不純物およびタンパク質不純物を含まず、かつ非発熱性、内毒素フリー、リン脂質フリー、ストローマフリーのものであり、更に、該組成物のメトヘモグロビンレベルが５％未満である、請求項６に記載の使用方法。
【請求項８】
検出不能な濃度の二量体を有する架橋四量体ヘモグロビンを含み、且つ、非ポリマー性で高度に精製され、並びに熱安定性を有する、酸素キャリアを含有する組成物であり、該組成物は、癌性組織を治療するための薬剤の製造に用いられる、組成物の使用方法。
【請求項９】
前記癌性組織は、放射線または化学療法治療によって治療される、請求項８に記載の使用方法。
【請求項１０】
前記組成物は、前記癌性組織の放射線または化学療法治療の前に、癌性組織に投与される、請求項９に記載の使用方法。
【請求項１１】
前記癌性組織が上咽頭癌または肝臓腫瘍である、請求項８に記載の使用方法。
【請求項１２】
前記癌性組織が低酸素である、請求項８に記載の使用方法。
【請求項１３】
前記架橋四量体ヘモグロビンは、分子量が６０〜７０ｋＤａであり、０．２〜０．４％の濃度のＮ−アセチルシステインを有する、請求項８に記載の使用方法。
【請求項１４】
前記組成物は、血管収縮不純物およびタンパク質不純物を含まず、かつ非発熱性、内毒素フリー、リン脂質フリー、ストローマフリーのものであり、更に、該組成物のメトヘモグロビンレベルが５％未満である、請求項１３に記載の使用方法。
【請求項１５】
前記組成物は、１０ｍｌ／（時間・ｋｇ体重）未満の注入速度で、約０．２〜１．２ｇ／ｋｇ体重の範囲で投与される、請求項１０に記載の使用方法。
【請求項１６】
検出不能な濃度の二量体を有する架橋四量体ヘモグロビンを含み、且つ、非ポリマー性で高度に精製され、並びに熱安定性を有する、酸素キャリアを含有する組成物であり、該組成物は、癌性組織の酸素付加を増大するための薬剤の製造に用いられる、組成物の使用方法。
【請求項１７】
検出不能な濃度の二量体を有する架橋四量体ヘモグロビンを含み、且つ、非ポリマー性で高度に精製され、並びに熱安定性を有する、酸素キャリアを含有する組成物であり、該組成物は、腫瘍の寸法を減少するための薬剤の製造に用いられる、組成物の使用方法。
【請求項１８】
検出不能な濃度の二量体を有する架橋四量体ヘモグロビンを含み、且つ、非ポリマー性で高度に精製され、並びに熱安定性を有する、酸素キャリアを含有する組成物であって、該組成物は、哺乳類の癌性腫瘍の再発を減少するおよび／または哺乳類の腫瘍細胞を最小化させるために用いられる、組成物。
【請求項１９】
前記組成物は、腫瘍の切除術の間、血液の供給を破壊する前および血液の供給を再建する間に、前記哺乳類に投与される、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
前記組成物は、約０．２ｇ／ｋｇ〜１．２ｇ／ｋｇ体重の範囲で前記哺乳類に投与される、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
前記架橋四量体ヘモグロビンは、分子量が６０〜７０ｋＤａであり、０．２〜０．４％の濃度のＮ−アセチルシステインを有する、請求項１８に記載の組成物。
【請求項２２】
前記組成物は、血管収縮不純物およびタンパク質不純物を含まず、かつ非発熱性、内毒素フリー、リン脂質フリー、ストローマフリーのものであり、更に、該組成物のメトヘモグロビンレベルが５％未満である、請求項１８に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
【０００２】
本願は、２０１１年７月１１日に出願された特許第８，０４８，８５６号である米国一部継続特許出願第１３／１７９，５９０号の優先権を主張する国際特許出願であり、当該出願の開示内容は、引用としてここに併せられる。
【０００３】
（著作権の通告／許諾）
【０００４】
この特許書類の開示の一部には、著作権の保護を受ける事項が含まれる。著作権者は、何人かが、特許書類または特許情報開示が特許商標庁（Ｐａｔｅｎｔ  ａｎｄ  Ｔｒａｄｅｍａｒｋ  Ｏｆｆｉｃｅ）の特許ファイルまたは記録に開示された時にファクシミリにより再生することには反対しないが、それ以外の如何なる場合にも全ての著作権を維持するものである。以下の告知は、以下の記載および添付の図面におけるプロセス、実験およびデータに適用される：２０１０、ビリオン・キング・インターナショナル・リミテッドが全ての権利を保有する。
【０００５】
本発明は、熱安定性酸素キャリアを含有する医薬組成物の調製方法および当該方法により調製された組成物に関する。また、本発明は、熱安定性酸素キャリアを含有する医薬組成物を、ヒトおよび他の動物の癌治療、酸素欠乏障害および臓器保存の用途に適用することに関する。
【背景技術】
【０００６】
ヘモグロビンは、殆どの脊椎動物において、血管系と組織との間のガス交換のために重要な役割を果たす。それは、血液循環を介して呼吸系から体細胞へ酸素を運搬し、また代謝老廃物である二酸化炭素を、体細胞から呼吸系へ運び去って、呼吸系で二酸化炭素が吐出されることを担当している。ヘモグロビンはこの酸素供給の特徴を有しているので、エクスビボで安定化でき且つインビボで使用できれば、強力な酸素供給体として使用することができる。
【０００７】
天然に存在するヘモグロビンは四量体であり、赤血球に存在する時、一般的に安定である。しかし、天然に存在するヘモグロビンが赤血球から取り出されると、それは血漿中で不安定になり、二つのα−β二量体に分裂する。これらの二量体の分子量は各々、約３２ｋＤａである。これらの二量体は、腎臓を通して濾過および排泄される時に、かなり大きな腎障害を引き起こす。また、四量体結合の分解は、機能性ヘモグロビンの循環中の持続可能性に悪影響を与える。
【０００８】
この問題を解決するために、ヘモグロビン加工における最近の発展は、四量体内での分子内結合、並びに四量体間での分子間結合を形成してポリマーヘモグロビンを形成するために、種々の架橋技術に取り込んできた。従来技術は、ヘモグロビンの循環半減期を増大させるためには、ポリマーヘモグロビンが好ましい形態であることを教示している。しかし、本発明者が確認したように、ポリマーヘモグロビンは血液循環において、より容易にメトヘモグロビン（ｍｅｔ−ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ）に変換される。メトヘモグロビンは、酸素と結合することができないので、組織に酸素供給することができない。従って、従来技術に開示されている、ポリマーヘモグロビンを生じるための架橋には問題がある。当該技術においては、ポリマーヘモグロビンの同時形成を伴うことなく安定な四量体を形成するための、分子内架橋を可能にする技術が必要とされている。
【０００９】
ヘモグロビンを安定化させようとした従来技術に伴う更なる問題には、許容できない高パーセンテージの二量体ユニットを含んだ四量体ヘモグロビンの産生が含まれる。二量体の存在により、ヘモグロビン組成物は、理想的に哺乳類へ投与されないものとなる。ヘモグロビンの二量体形態は、哺乳類の身体において重篤な腎障害を生じる可能性がある。この腎障害は、死亡の原因になり得るほどに十分に重篤である。従って、この技術には、最終製品中に二量体形態が検出され得ない安定な四量体ヘモグロビンを製造することが必要とされている。
【００１０】
従来技術のヘモグロビン製品に伴うもう一つの問題は、投与後の突然の血圧上昇である。これまでに、旧世代のヘモグロビンに基づく酸素キャリアからの血管収縮事件が記録されている。例えば、Ｈｅｍｏｐｕｒｅ製品（Ｂｉｏｐｕｒｅ社、ＵＳＡ）（登録商標）は、文献（Ｋａｔｚ  ｅｔ  ａｌ．，２０１０）に開示されたように、高い平均動脈圧（１２４±９ｍｍＨｇ）、または基底ライン（９６±１０ｍｍＨｇ）より３０％高い平均動脈圧を生じた。この問題を解決するための以前の試みはスルフヒドリル剤に依存しており、当該試薬はヘモグロビンスルフヒドリル基と反応して、内皮由来の弛緩因子がスルフヒドリル基と結合するのを防止すると言われている。しかし、スルフヒドリル処理を使用することは、処理工程を増やし、追加のコストを生じ、また後でヘモグロビン組成物から除去しなければならない不純物をもたらす。従って、当該技術では、哺乳類に適用したときに血管収縮および高血圧を生じないヘモグロビンを調製するための方法が必要とされている。
【００１１】
安定なヘモグロビンを作製しようとした従来技術に伴う更なる問題には、タンパク質不純物の存在も含まれ、該タンパク質不純物としては、例えば、哺乳類において、アレルギー効果を生じ得る免疫グロブリンＧが挙げられる。従って、当該技術では、タンパク質不純物の存在しない安定な四量体ヘモグロビンを製造できる方法が必要とされている。
【００１２】
上記問題に加えて、当該技術では、二量体とリン脂質を含まず、且つ工業的規模で製造できる安定化された四量体ヘモグロビンが必要とされている。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、重篤な腎障害、血管への有害な影響および重篤な副作用（死亡を含む）を起こすことなく、且つ哺乳類に適用する、非ポリマー性且つ熱安定性の精製された架橋四量体ヘモグロビンを加工するための方法を提供する。本発明は、二量体形態のヘモグロビン、未架橋四量体ヘモグロビン、リン脂質、並びにタンパク質不純物を除去する。また、本発明は、（１）正確且つ制御された低張溶解のための瞬間細胞溶解装置と；（２）フロースルーカラムクロマトグラフィー（ｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈ  ｃｏｌｕｍｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）と；（３）腎障害、血管の有害な影響および他の毒性反応を回避できるように、精製プロセスにおいてヘモグロビン溶液を熱処理して望ましくない非安定性ヘモグロビン二量体を除去し、且つタンパク質不純物（例えば免疫グロブリンＧ）を除去するための高温短時間（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｈｏｒｔ  ｔｉｍｅ，ＨＴＳＴ）装置と；（４）製品中への酸素の侵入を回避するための気密注入バッグ包装とを使用する。
【００１４】
当該方法は、少なくとも赤血球および血漿を含む哺乳類の全血の出発物質を含んでいる。赤血球と哺乳類全血における血漿とを分離し、続いて濾過することにより濾過された赤血球画分を得る。濾過された赤血球画分は、血漿タンパク質不純物を除去するために洗浄される。洗浄された赤血球は、流量が５０〜１０００リットル／時の瞬間細胞溶解装置で、白血球を溶解することなく赤血球を溶解するために十分な時間をかけて、制御された低張溶解により破壊される。濾過は、溶解物から廃棄残余分の少なくとも一部を除去するように行われる。溶解物から、第一のヘモグロビン溶液が抽出される。
【００１５】
第一の限外濾過プロセスは、第一のヘモグロビン溶液から四量体ヘモグロビンより高い分子量を有する不純物を除去し、更に何らかのウイルスおよび残留廃棄残余分を除去して第二のヘモグロビン溶液を得るように構成された、限外濾過フィルタを使用して行われる。第二のヘモグロビン溶液に対してフロースルーカラムクロマトグラフィーを行い、タンパク質不純物、二量体ヘモグロビンおよびリン脂質を除去して、リン脂質を含まないヘモグロビン溶液を形成する。リン脂質を含まないヘモグロビン溶液に対して、不純物を除去するように構成されたフィルタを使用して、第二の限外濾過プロセスを行い、濃縮精製されたリン脂質を含まないヘモグロビン溶液を得る。
【００１６】
少なくとも精製されたヘモグロビンのα−αサブユニットは、ポリマーヘモグロビンの形成を伴うことなく熱安定性の架橋ヘモグロビンを形成するように、フマル酸ビス−３，５−ジブロモサリチルにより架橋され、得られる非ポリマー性架橋四量体ヘモグロビンの分子量は６０−７０ｋＤａになる。ここで使用される「非ポリマー性（ｎｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）」との表現は、他のヘモグロビン分子または何れか他の非ヘモグロビン分子（例えば、ＰＥＧ）と分子間架橋されていない四量体ヘモグロビンを意味する。リン酸緩衝生理食塩水（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｓａｌｉｎｅ，ＰＢＳ）、乳酸リンゲル溶液（ｌａｃｔａｔｅｄ  Ｒｉｎｇｅｒ’ｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）、酢酸リンゲル溶液またはトリス緩衝液のような適切な生理学的緩衝液が、架橋四量体ヘモグロビンに交換される。如何なる残留化学薬品も、接線流濾過（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ−ｆｌｏｗ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）を使用して除去される。
【００１７】
このプロセスに従って、架橋ヘモグロビンを熱処理して、全ての残留非架橋四量体ヘモグロビンおよび全ての非安定化ヘモグロビン（例えば二量体形態のヘモグロビン）、並びに全ての他のタンパク質不純物を除去する。熱処理に先立って、必要に応じて、メトヘモグロビンを形成することを防止するために、Ｎ−アセチルシステインを、約０．２％の濃度で架橋四量体ヘモグロビンに添加する。熱処理および冷卻の直後に、メトヘモグロビンの形成をさらに防止するために、Ｎ−アセチルシステインを、約０．２％〜０．４％の濃度で添加する。熱処理は、約７０℃〜９５℃において３０秒間〜３時間の高温短時間処理を行い、続いて２５℃までに冷却されることが好ましい。遠心分離または濾過装置により、熱処理の間に形成される何らかの沈殿を除去した後、透明な溶液が形成される。
【００１８】
次いで、二量体フリー、リン脂質フリー、タンパク質不純物フリーで、且つ熱安定性の非ポリマー性架橋四量体ヘモグロビンを医薬的に許容可能なキャリアに添加する。
【００１９】
その後、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは製剤され、注文品の気密ポリエチレン、エチレン−ビニル−アセテート、エチレン−ビニルアルコール（ＰＥ、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ）製注入バッグの中に包装される。当該包装は、不活性なメトヘモグロビンの形成をもたらす酸素汚染を防止する。
【００２０】
前記方法により製造される熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、白血病、結腸直腸癌、肺癌、乳癌、肝臓癌、上咽頭癌および食道癌のような種々の癌の治療のために使用される。癌細胞を破壊するメカニズムは、低酸素の条件で腫瘍の酸素付加を改善することにより、放射線および化学療法剤に対する感受性を増大させることである。更に、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、移植の際の臓器組織を保存するため、またはインビボで（例えば酸素欠乏心臓において）の酸素供給不足の状況に心臟を保存するためにも使用される。
【００２１】
また、前記方法により製造される熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、癌性腫瘍の再発を減少することおよび腫瘍細胞を最小化させるために使用される。当該ヘモグロビンは、腫瘍除去手術における局所貧血の前と腫瘍を除去する時の血液供給の再建（再かん流）の間に投与される。当該ヘモグロビンは、癌性組織の酸素付加の増加および腫瘍の寸法の減小のためにも使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の方法の概要を描いたフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の方法に使用される瞬間細胞溶解装置を模式的に描く。
【図３】図３は、（ａ）非熱処理架橋四量体ヘモグロビン、および（ｂ）９０℃で４５秒間〜２分間、または８０℃で３０分間の熱処理を受けた熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの両方に対する高速液体クロマトグラフィー分析を描く。
【図４】図４は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンに対する電子スプレーイオン化質量分光測定（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＥＳＩ−ＭＳ）分析を描く。
【図５】図５は、（ａ）精製されたヘモグロビン溶液および（ｂ）熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンに対する円二色性分光法分析を示す。
【図６】図６は、正常組織における酸素付加の改善を示す。０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液の注入は、（Ａ）血漿ヘモグロビンの濃度および（Ｂ）筋肉への酸素供給の顕著な増大をもたらす。血漿ヘモグロビンレベルの増加と比較して、酸素付加の顕著な増大が長時間に亘ることが観察される。
【図７】図７は、低酸素腫瘍組織における酸素の改善を示す。０．２ｇ／ｋｇの熱安定性架橋四量体ヘモグロビン溶液の注入は、頭部および頸部の扁平上皮細胞癌（ｈｅａｄ  ａｎｄ  ｎｅｃｋ  ｓｑｕａｍｏｕｓ  ｃｅｌｌ  ｃａｒｃｉｎｏｍａ，ＨＮＳＣＣ）異種移植への酸素供給を顕著に増大させた。
【図８】図８は、（Ａ）上咽頭癌（ＮＰＣ）および（Ｂ）肝臓腫瘍の齧歯類モデルにおける部分的な腫瘍縮小を示す。
【図９】図９は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療した後の、重篤な出血性ショックのラットモデルにおける平均動脈圧変化を説明する。
【図１０】図１０は、フロースルーカラムクロマトグラフィーについての溶出プロファイルである。ヘモグロビン溶液はフロースルー画分中にある。
【図１１】図１１は、工業的規模での動作のために使用される限外濾過を備えるフロースルーＣＭカラムクロマトグラフィーシステムを模式的に描く。
【図１２】図１２は、ＨＴＳＴ熱処理加工工程のために使用される装置の模式的な描写である。
【図１３】図１３は、ＨＴＳＴ処理装置における温度プロファイル、および８５℃と９０℃での本発明のシステムにおける非安定化四量体（二量体）を除去するために採用された時間を説明する。
【図１４】図１４は、図１２のＨＴＳＴ処理装置において、８５℃および９０℃のシステムにおけるメトヘモグロビンの形成レートを説明する。
【図１５】図１５は、本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンに用いられる注入バッグの模式的な描写である。
【図１６】図１６は、肝臓切除術の間に手術およびヘモグロビン製品の投与プロセスを概括する計画図を示す。
【図１７】図１７は、肝臓切除術および局所貧血／再かん流プロセスの後、ＩＲ損傷群のラットで誘発した肝内肝臓癌の再発および転移並びに遠隔肺転移の代表的な実施例、および本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる予防を示す。
【図１８】図１８は、肝臓切除術およびＩＲ損傷プロセスの後の４週間における実験群および対照群の組織学的検査を示す。
【図１９Ａ】図１９Ａは、肝臓切除術およびＩＲ損傷プロセスの後、ＩＲ損傷群（対照群）のラットおよび本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療したラット（Ｈｂ治療群）に見られた再発肝臓腫瘍の体積（ｃｍ３）を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、肝臓切除術およびＩＲプロセスの後、ＩＲ損傷ラット（対照群）および本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療したラット（Ｈｂ群）の肝臓再発率（左）および平均再発腫瘍の寸法（右）を示す。
【図２０】図２０は、肝臓切除術および局所貧血／再かん流プロセスの後、ＩＲ損傷群のラット（対照群：Ｃ１０およびＣ１３）および本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療したラット（Ｈｂ治療群：Ｙ９、Ｙ１０およびＹ１１）で誘発した肝内肝臓癌の再発および転移並びに遠隔肺転移の代表的な実施例を示す。
【図２１】図２１は、全体の肝臓手術および再かん流において、本発明のヘモグロビン製品またはＲＡ緩衝液（対照群）を１回目投与する肝臓由来の酸素分圧（ｍｍＨｇ）の代表的な実施例を示す。
【図２２】図２２は、肝臓手術後２８日間に本発明のヘモグロビン製品で治療するか治療しない場合におけるラットの周辺血液中の循環内皮前駆細胞（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ  ｃｅｌｌ，ＥＰＣ）レベルの間の対比を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ヘモグロビンは、哺乳類および他の動物の血液の赤血球における、鉄を含んだ酸素輸送タンパク質である。ヘモグロビンは、タンパク質の三次構造と四次構造の両方の特徴を示す。ヘモグロビン中のアミノ酸の殆どは、短い非螺旋セグメントにより接続されたαヘリックスを形成する。水素結合は、ヘモグロビンの内側の螺旋部分を安定させて、分子内でのこれらの螺旋部分に向く引力を生じることにより、各ポリペプチド鎖を特定の形状に折畳む。ヘモグロビン分子は、四つの球状タンパク質サブユニットから組み立てられる。各サブユニットは、埋め込まれたヘム基（ｈｅｍｅ  ｇｒｏｕｐ）と共に、「ミオグロブリン畳み込み（ｍｙｏｇｌｏｂｉｎ  ｆｏｌｄ）」配列で接続された一組のαヘリックス構造セグメントに配置されているポリペプチド鎖で構成されている。
【００２４】
ヘム基は、ポルフィリンと呼ばれるヘテロ環に収容される鉄原子からなっている。鉄原子は、一つの面内にある環の中心において、四つの全ての窒素原子に均等に結合している。次いで、酸素はポルフィリン環の平面に垂直する鉄中心に結合できる。従って、単一のヘモグロビン分子は、四つの酸素分子と結合する能力を有している。
【００２５】
成人で最も普通のタイプのヘモグロビンは、ヘモグロビンＡと呼ばれる四量体であり、α２β２と称する非共有結合で結合された二つのαサブユニットと二つのβサブユニットとからなり、各サブユニットは、それぞれ、１４１個および１４６個のアミノ酸残基からなる。αサブユニットおよびβサブユニットの寸法および構造は、互に非常に類似している。四量体の約６５ｋＤａの合計分子量について、各サブユニットは約１６ｋＤａの分子量を有している。四つのポリペプチド鎖は、塩橋、水素結合および疎水性相互作用によって相互に結合される。ウシヘモグロビンの構造は、ヒトヘモグロビンに類似している（α鎖で９０．１４％の同一性；β鎖で８４．３５％の同一性。）。相違点は、ウシヘモグロビンにおける二つのスルフヒドリル基がβ  Ｃｙｓ  ９３に位置するのに対して、ヒトヘモグロビンにおけるスルフヒドリル基はそれぞれα  Ｃｙｓ  １０４、β  Ｃｙｓ  ９３およびβ  Ｃｙｓ  １１２に位置することである。
【００２６】
赤血球の内部に天然に存在するヘモグロビンにおいて、α鎖とその対応するβ鎖との会合は非常に強く、生理学的条件下では解離しない。しかし、赤血球外では、一つのαβ二量体ともう一つのαβ二量体との会合は非常に弱い。結合は、各々が約３２ｋＤａの二つのαβ二量体に分離する傾向を有している。これらの望ましくない二量体は、腎臓で濾過および排泄されるためには十分に小さく、その結果として潜在的な腎障害をもたらし、実質的に血管内滞在時間を減少する。
【００２７】
従って、有効性と安全性のために、赤血球外で使用される全てのヘモグロビンを安定化させることが必要とされる。以下、安定化されたヘモグロビンを製造するために使用される方法を概述する。本発明の方法の概観が、図１のフローチャートに提示されている。
【００２８】
最初に、赤血球由来ヘモグロビン源としての全血源を選択する。ヒト、ウシ、ブタ、ウマおよびイヌといった哺乳類の全血が選択されるが、これらに限定されない。赤血球を血漿から分離し、濾過し、洗浄して、血漿タンパク質不純物を除去する。
【００２９】
赤血球からヘモグロビンを放出させるためには、細胞膜を溶解する。赤血球を溶解させるために種々の技術を使用できるが、本発明では、工業的規模の生産に適した容量で正確に制御できるように、低張条件下での溶解を使用する。このために、図２に見られる瞬間細胞溶解装置が、赤血球を溶解する時に使用される。低張溶解により、ヘモグロビンおよび廃棄残余分を含む溶解物の溶液が形成される。工業的規模での製造を可能にするために、当該溶解は、白血球または他の細胞を溶解することなく、赤血球だけを溶解させるように注意深く制御される。一つの実施形態において、瞬間細胞溶解装置のサイズは、２〜３０秒間または赤血球が十分に溶解された時間、好ましくは３０秒間で赤血球が装置を横切るように選択される。瞬間細胞溶解装置は、スタテックミキサーを含む。脱イオンされた蒸留水が低張溶液として使用される。もちろん、異なる食塩水濃度を有する他の低張溶液を使用すれば、赤血球を溶解させるための時間が異なることをもたらすことが分かるはずである。制御された溶解プロセスは、白血球または細胞物質を溶解せずに赤血球のみを溶解するので、毒性のタンパク質、リン脂質または白血球および他の細胞物質由来のＤＮＡの放出を最小化する。高張溶液は、３０秒後に、即ち、赤血球を含有する溶液が瞬間細胞溶解装置のスタテックミキサー部分を横切った後、直ちに添加される。得られたヘモグロビンは、他の溶解技術を使用して得たヘモグロビンよりも高い純度、並びに低レベルの汚染物（例えば、望ましくないＤＮＡおよびリン脂質）を有する。ヘモグロビン溶液において、白血球由来の望ましくない核酸およびリン脂質不純物は、それぞれポリメラーゼ連鎖反応（検出限界＝６４ｐｇ）および高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ、検出限界＝１μｇ／ｍｌ）法によっても、検出されない。
【００３０】
二つの限外濾過プロセスが実行される。一つは、フロースルーカラムクロマトグラフィーの前に、ヘモグロビンよりも大きい分子量を有する不純物を除去し、もう一つは、フロースルーカラムクロマトグラフィーの後に、ヘモグロビンよりも小さい分子量を有する不純物を除去する。後者の限外濾過プロセスにより、ヘモグロビンを濃縮する。幾つかの実施形態においては、第一の限外濾過において１００ｋＤａのフィルタが使用されるのに対して、第二の限外濾過において３０ｋＤａのフィルタが使用される。
【００３１】
精製されたヘモグロビン中のタンパク質不純物、例えば、免疫グロブリンＧ、アルブミンおよび炭酸脱水酵素を除去するためには、フロースルーカラムクロマトグラフィーが使用される。幾つかの実施形態において、カラムクロマトグラフィーは、ＤＥＡＥカラム、ＣＭカラム、ヒドロキシアパタイトカラム等のような市販の一つのイオン交換カラムまたはこれらのカラムの組合せを使用することにより行われる。カラムクロマトグラフィーのｐＨは、典型的には６〜８．５である。一つの実施形態において、フロースルーＣＭカラムクロマトグラフィー工程では、ｐＨ８．０でタンパク質不純物を除去する。カラムクロマトグラフィーから溶出した後、サンプルに残存しているタンパク質不純物およびリン脂質を測定するために、酵素結合免疫吸着アッセイ（ｅｎｚｙｍｅ−ｌｉｎｋｅｄ  ｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔ  ａｓｓａｙ，ＥＬＩＳＡ）を行う。この独特なフロースルーカラムクロマトグラフィー分離は、工業的規模での製造に、連続的な分離スキームを実行することができる。ＥＬＩＳＡの結果は、溶出したヘモグロビン中に、これらの不純物の量が実質的には低いことを示している（免疫グロブリンＧ：４４．３ｎｇ／ｍｌ；アルブミン：２０．３７ｎｇ／ｍｌ；炭酸脱水酵素：８１．２μｇ／ｍｌ）。異なるｐＨを有する各種類のカラムによりタンパク質不純物を除去された結果は、下記の表１に示される。
【００３２】
【表１】
2014520850.tif 000002
【００３３】
カラムクロマトグラフィープロセスに続き、ヘモグロビンは、フマル酸ビス−３，５−ジブロモサリチル（ＤＢＳＦ）による架橋を受ける。ポリマーヘモグロビンの形成を防止するために、当該反応は、脱酸素化された環境（好ましくは０．１ｐｐｍ未満の溶存酸素レベル）、ヘモグロビンとＤＢＳＦとのモル比が１：２．５〜１：４．０、周囲温度（１５〜２５℃）、３〜１６時間、好ましいｐＨは約８〜９とのような雰囲気に丁寧に制御し、そして、得られた架橋ヘモグロビンは６０〜７０ｋＤａの分子量を有する四量体ヘモグロビンであり、且つポリマーヘモグロビンが存在しない。ＤＢＳＦ反応の収率は高く（＞９９％）、最終生成物における二量体の濃度が低い。必要に応じて、本発明方法は、種々の従来技術の方法に使用されているような、架橋前のヘモグロビンと反応するスルフヒドリル処理試薬（例えば、ヨードアセタミド等）を必要としない。
【００３４】
この時、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）（一つの生理学的緩衝液である。）を架橋溶液に変換してと共に、接線流濾過により全ての残留化学薬品を除去する。
【００３５】
脱酸素条件下でＤＢＳＦによりヘモグロビンを架橋させるとのプロセスに続き、本発明は、脱酸素環境中の架橋された四量体ヘモグロビン溶液に用いる熱処理工程を提供する。熱処理に先立って、必要に応じて、メトヘモグロビン（不活性ヘモグロビン）の形成を防止するために、Ｎ−アセチルシステインを添加する。熱処理工程の後、低いレベルのメトヘモグロビンを維持するために溶液を冷却し、またＮ−アセチルシステインを直ちに添加する。熱処理の前後にＮ−アセチルシステインを添加すると、熱処理の前に添加される量が約０．２％であり、熱処理の後に添加される量が約０．２％〜０．４％である。しかし、Ｎ−アセチルシステインが熱処理の後だけに添加されると、添加される量が０．４％である。
【００３６】
幾つかの実施形態において、架橋四量体ヘモグロビン溶液は脱酸素環境（０．１ｐｐｍ未満の溶存酸素レベル）において、５０℃〜９５℃の温度範囲で０．５分間〜１０時間加熱される。幾つかの実施形態において、架橋四量体ヘモグロビン溶液は、７０℃〜９５℃の温度範囲で３０秒間〜３時間加熱される。幾つかの好ましい実施形態において、架橋四量体ヘモグロビン溶液は、８０℃で３０分間加熱される。さらに、他の好ましい実施形態において、連結されたヘモグロビン溶液は、３０秒間〜３分間９０℃まで加熱され、次いで、約１５〜３０秒間約２５℃まで迅速に冷却され、上記で述べたようにしてＮ−アセチルシステインが添加される。非常に小量、例えば３％未満のメトヘモグロビンが生じる。Ｎ−アセチルシステインを使用しない場合に、形成されるメトヘモグロビンの量が約１６％であり、これは医薬使用に許容できないほど高いパーセンテージである。
【００３７】
その後、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、電子スプレーイオン化質量分光測定（ＥＳＩ−ＭＳ）、円偏光二色性（ＣＤ）分光法、およびｐ５０を測定するためのヘモックス（Ｈｅｍｏｘ）分析装置を使用して、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンが分析および特徴付けされる。図３は、ウシ血液を起源とするヘモグロビンの場合、９０℃で４５秒間〜２分間、または８０℃で３０分間の熱処理を受けたヘモグロビンについて、ＨＰＬＣシステム（検出限界：２．６μｇ／ｍｌまたは０．０４３％）では二量体形態のヘモグロビンが検出不能であることを示している。架橋非ポリマー性四量体ヘモグロビンは、８０℃または９０℃において、ある期間は熱的に安定であることが分かる。熱処理（高温短時間、ＨＴＳＴ）工程は、天然の未反応四量体形態および二量体形態のヘモグロビンを変性させるための強力な工程である。
【００３８】
このＨＴＳＴ工程の結果を分析するために、ＨＰＬＣ分析方法を使用して、この熱処理工程後の二量体の量を測定する。ＨＰＬＣ分析の移動相は、二量体（非安定化四量体）および熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを分離できる塩化マグネシウム（０．７５Ｍ）を含んでいる。二量体へのヘモグロビンの解離を促進するためには、塩化マグネシウムは、同じイオン強度の塩化ナトリウムよりも約３０倍効果的である。熱処理工程は、架橋四量体ヘモグロビン中の望ましくないタンパク質不純物を顕著に除去させるための変性工程としても働く（免疫グロブリンＧにおいて検出不能；アルブミンにおいて検出不能；炭酸脱水酵素において９９．９９％減少）。サンプル中のタンパク質不純物を測定するために、酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）が行われる。従って、精製された熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液は、検出不能なレベルの二量体（検出限界未満：０．０４３％）および免疫グロブリンＧ、並びに極めて小量のアルブミン（０．０２μｇ／ｍｌ）および炭酸脱水酵素（０．０１４μｇ／ｍｌ）を有している。表２は、ＨＴＳＴ熱処理工程によるタンパク質不純物および二量体の除去に関する実験結果を示す。このＨＴＳＴ加熱工程は、四量体および二量体からの熱安定性架橋四量体の選択的分離を可能にする。
【００３９】
【表２】
2014520850.tif 000003
【００４０】
脱酸素条件下での架橋ヘモグロビンに対する熱処理工程の後に、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、医薬の製剤化および包装のための準備ができている。本発明は、脱酸素環境における熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液の気密包装工程を描いている。本発明における熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、脱酸素条件下において２年以上安定である。
【００４１】
本発明において、酸素キャリア含有医薬組成物は、主に静脈注射に用いられる。伝統的には、従来の製品は、高酸素透過性を有する公知のＰＶＣ血液バッグまたはステリコン（Ｓｔｅｒｉｃｏｎ）血液バッグを用い、その結果、最終的に製品の寿命が縮小されてしまう。その原因は、当該製品は、酸素付加の条件下で速く不活性なメトヘモグロビン（数日以内）になるからである。
【００４２】
本発明に用いる包装は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを２年以上安定させる。ガス透過性を最小限にして不活性なメトヘモグロビンの形成を回避するために、ＥＶＡ／ＥＶＯＨ材料の多層包装が使用される。本発明の精製された熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンとともに使用するために設計された１００ｍｌ注入バッグは、厚さが０．４ｍｍの５層ＥＶＡ／ＥＶＯＨラミネート材料で製造され、これは、０．００６〜０．１３２ｃｍ３／（１００平方インチ・２４時間・室温気圧）の酸素透過性を有する。この材料は、クラスＶＩのプラスチック（ＵＳＰ＜８８＞に定義されている）であり、これはインビボ生物学的反応性試験と物理化学的試験（Ｐｈｙｓｉｃｏ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｓｔ）に適合し、また静脈注射目的の注入バッグを製造するために適している。この一次バッグは、それの不安定性を生じ且つ最終にその治療特性に影響する長期間の酸素露出から、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液を保護するには、特に有用である。
【００４３】
血液製品の二次保護のために、潜在的な空気漏れに対して保護し、且つ製品を脱酸素状態に維持するアルミニウム製の上包装を使用することが知られている。しかし、アルミニウム製の上包装には潜在的な針穴が存在し、その気密性を損ない、製品が不安定になる。従って、本発明においては、二次包装として、酸素付加及び光露出を防止するアルミニウム製の上包装パウチを用いる。当該上包装パウチの組成には、０．０１２ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、０．００７ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）、０．０１５ｍｍのナイロン（ｎｙｌｏｎ，ＮＹ）、および０．１ｍｍのポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＰＥ）が含まれている。上包装フィルムは、０．１４ｍｍの厚さおよび０．００６ｃｍ３／（１００平方インチ・２４時間・室温気圧）の酸素透過率を有している。この二次包装は、ヘモグロビンの安定時間を長くして、製品の貯蔵寿命を延長する。
【００４４】
本発明のヘモグロビンは、ＥＳＩ−ＭＳを含む種々の技術によって分析される。ＥＳＩ−ＭＳは、非常に大きな分子の分析を可能にする。それは、タンパク質をイオン化して、次いでイオン化されたタンパク質を質量／電荷比に基づいて分離することにより、高分子量化合物を分析するイオン化技術である。従って、分子量およびタンパク質相互作用を正確に測定することができる。図４において、ＥＳＩ−ＭＳ分析結果は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの寸法が６５ｋＤａ（非ポリマーヘモグロビン四量体）であることを示している。１９０〜２４０ｎｍの遠紫外ＣＤスペクトルは、ヘモグロビンにおけるグロブリン部分の二次構造を明らかにしている。図５には、精製されたヘモグロビン溶液および熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンのスペクトルの一致性から、９０℃での熱処理した後でも、ヘモグロビン鎖が適当に折り畳まれていることが明らかである。ＣＤの結果は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンが、約４２％のαヘリックス、３８％のβシート、２．５％のβターン、および１６％のランダムコイルを有することを示している。それは更に、架橋四量体ヘモグロビンが熱的に安定であることを確認している。
【００４５】
本発明における方法は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの大規模の工業的製造に適用する。加えて、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンと医薬キャリア（例えば、カプセル形態における水、生理学的緩衝液）との組合せは、哺乳類での使用に適している。
【００４６】
本発明は更に、組織の酸素付加の改善、癌治療、酸素欠乏症（例えば、出血性ショック）、および低酸素レベル環境下での心臟保存（例えば、心臟移植）における、酸素キャリアを含有する医薬組成物の使用を開示している。用量は、１０ｍＬ／（時・ｋｇ体重）未満の注入速度で、約０．２〜１．３ｇ／ｋｇの濃度範囲を有するように選択される。
【００４７】
癌治療における使用について、本発明の酸素キャリアを含有する医薬組成物は組織感性酸素化剤として、腫瘍組織における酸素付加を改善することにより、化学感受性および放射線感受性を高める。
【００４８】
加えて、本発明において、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、正常組織（図６）、極度の低酸素の腫瘍（図７）、ヒト上咽頭癌（ＣＮＥ２細胞系を使用する）における酸素付加を改善する能力が示される。ヒトＣＮＥ２異種移植の組織トラックに従った代表的な酸素プロファイルを図７に示される。腫瘍塊中の酸素分圧（ｐＯ２）は、微小位置決めシステム（ＤＴＩ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）に結合された光ファイバー酸素センサ（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｏｐｔｒｏｎｉｘ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）によって直接にモニターされる。静脈に、０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを注射した後、ｐＯ２値の中央値は、１５分間以内に基底ラインから相対的平均酸素分圧の約２倍まで上昇して、６時間までに達する。更に、平均酸素レベルは、注入後２４〜４８時間でも、基底ライン値より２５％〜３０％高いレベルを維持する。本発明で調製された酸素キャリア含有医薬組成物に比較すると、市販される製品または現存の技術は、そのような高い効率を示さない。  腫瘍組織の酸素付加について、ヒト頭部および頸部における扁平上皮細胞癌（ＨＮＳＣＣ）異種移植（ＦａＤｕ）の代表的な酸素プロファイルが図７に示されている。静脈に、０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを注射した後、６．５倍および５倍を超える平均ｐＯ２の顕著な増大が、それぞれ３時間および６時間の時点で観察される（図７）。
【００４９】
癌治療における応用について、本発明の酸素キャリア含有医薬組成物は組織酸素付加剤として、腫瘍組織における酸素付加を改善することにより、化学療法感受性および放射線感受性を高める。Ｘ線照射と熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの組合せにより、腫瘍の増殖は遅延される。図８Ａにおいて、代表的な曲線は、上咽頭癌の齧歯類モデルにおける腫瘍の顕著な縮小を示している。ＣＮＥ２異種移植を有するヌードマウスを、Ｘ線の単独（２Ｇｙ）または熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンとの組合せ（２Ｇｙ＋Ｈｂ）で治療する。１．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンは、Ｘ線照射の約３〜６時間前にマウスに静脈注射され、上咽頭癌異種移植の一部が縮小する。
【００５０】
一つの実施形態においては、化学療法剤と組み合わせて当該組成物を注入した後に、顕著な肝臓腫瘍の縮小が観察される。図８Ｂにおいて、代表的なチャートは、ラットの正所性肝臓癌モデルにおいて腫瘍の顕著な縮小を示している。肝臓腫瘍の正所移植片を有するバッファローラット（Ｂｕｆｆａｌｏ  Ｒａｔ）（ＣＲＬ１６０１細胞系）を、３ｍｇ／ｋｇのシスプラチン（ｃｉｓｐｌａｔｉｎ）単独で、または０．４ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンとの組合せ（シスプラチン＋Ｈｂ）で治療する。シスプラチン注射の前に熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを投与することは、肝臓腫瘍の一部が縮小する。
【００５１】
酸素欠乏障害の治療および心臓保存に用いることについて、本発明の酸素キャリア含有医薬組成物は、標的器官に酸素を提供する代替血液として働く。
【００５２】
０．５ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療した後の、重篤な出血性ショックのラットモデルの平均動脈圧変化が図９に示されている。重篤な出血性ショックのラットモデルでは、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる治療後に、平均動脈圧は安全且つ安定なレベルに復帰し、基底ラインまたはその近傍に維持される。熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる治療後に平均動脈圧が正常に戻るために必要とされる時間は、正の対照として働くラットの自己血液を投与する場合よりも短い。この結果は、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの注入後に血管収縮事象が起こらないことを示している。
【実施例】
【００５３】
次の例は、如何なる意味でも本発明の範囲を限定することを意図せず、本発明の特定の態様を説明することにより提供される。
【００５４】
（実施例１）
【００５５】
プロセスの概観
【００５６】
図１に、本発明の方法の概略フローチャートが示される。ウシ全血を、抗凝固剤としての３．８％（ｗ／ｖ）のクエン酸三ナトリウム溶液を含む閉じた滅菌容器／バッグの中に採取する。次いで、直ちに血液をクエン酸三ナトリウム溶液と十分に混合させ、血液の凝固を阻止する。アフェレーシス（ａｐｈｅｒｅｓｉｓ）機構により、血漿および他の小さい血液細胞から赤血球（ＲＢＣ）を単離して回収する。そして、ガンマ線で滅菌された使い捨ての遠心分離ボウルを有する「細胞洗浄機」を使用する。ＲＢＣは等容量の０．９％（ｗ／ｖ塩化ナトリウム）食塩水で洗浄される。
【００５７】
ＲＢＣ細胞膜に対して低張性ショックを処置することにより、洗浄されたＲＢＣを溶解してヘモグロビン内容物を放出させる。ＲＢＣ溶解装置に用いられる特殊化された図２に示す瞬間細胞溶解装置が、この目的によって使用される。ＲＢＣが溶解された後、１００ｋＤａの膜を使用した接線流限外濾過により、ヘモグロビン分子を他のタンパク質から単離する。濾液中のヘモグロビンを採取して、フロースルーカラムクロマトグラフィーに用いて、３０ｋＤａ膜により更に１２〜１４ｇ／ｄＬまで濃縮する。カラムクロマトグラフィーを行い、タンパク質不純物を除去する。
【００５８】
最初に、濃縮ヘモグロビン溶液を脱酸素条件下でＤＢＳＦと反応させて、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン分子を形成する。次いで、９０℃で３０秒間〜３分間、脱酸素条件下で熱処理工程を行った後、最終的な製剤化および包装を行う。
【００５９】
（実施例２）
【００６０】
時間＆制御された低張溶解および濾過
【００６１】
ウシ全血を新たに採取し、冷却条件下（２〜１０℃）で輸送する。細胞洗浄機およびこれに続く０．６５μｍの濾過を介して、赤血球を血漿から分離する。赤血球（ＲＢＣ）濾液を０．９％食塩水で洗浄した後、濾液を低張溶解により破壊する。当該低張溶解は、図２に示した瞬間細胞溶解装置を使用して行う。瞬間細胞溶解装置は、細胞溶解を補助するためのスタテックミキサーを含む。ヘモグロビン濃度が制御された（１２〜１４ｇ／ｄＬ）ＲＢＣ懸濁液を４容量の精製水と混合して、ＲＢＣ細胞膜に対して低張ショックを発生させる。低張ショックの時間は、望ましくない白血球および血小板の溶解を回避するように制御される。低張溶液は、瞬間細胞溶解装置のスタテックミキサー部分を２〜３０秒または赤血球を溶解するのに十分な時間、好ましくは３０秒の間に通過する。このショックは、３０秒後に溶解液がスタテックミキサーを出るときに、当該溶解液に１／１０容量の高張緩衝液を混合することによって停止される。使用した高張溶液は、０．１Ｍリン酸緩衝液、７．４％ＮａＣｌ、ｐＨ７．４である。図２の瞬間細胞溶解装置は、連続運転で５０〜１０００Ｌ／時、好ましくは少なくとも３００Ｌ／時の溶解物を処理することができる。
【００６２】
ＲＢＣが溶解した後、赤血球溶解物を０．２２μｍのフィルタにより濾過してヘモグロビン溶液を得る。白血球からの望ましくない核酸およびリン脂質不純物は、それぞれポリメラーゼ連鎖反応（検出限界＝６４ｐｇ）およびＨＰＬＣ法（検出限界＝１μｇ／ｍＬ）によっては、ヘモグロビン溶液中において検出されない。ヘモグロビンよりも高い分子量を有する不純物を除去するために、第一の１００ｋＤａ限外濾過が行われる。次に、ヘモグロビン溶液を更に精製するために、フロースルーカラムクロマトグラフィーが続いて行われる。次いで、ヘモグロビンよりも低分子量の不純物を除去し、また濃縮するために、第二の３０ｋＤａ限外濾過が行われる。
【００６３】
（実施例３）
【００６４】
ストローマを含まないヘモグロビン溶液に対するウイルスクリアランスの研究
【００６５】
本発明の製品の安全性を示すために、（１）０．６５μｍダイアフィルトレーション工程および（２）１００ｋＤａ限外濾過工程のウイルス除去能力がウイルス確認研究によって示される。前記研究は、異なるモデルウイルス（脳心筋炎ウイルス、仮性狂犬病ウイルス、ウシウイルス性下痢ウイルス、およびウシパルボウイルス）を慎重的に用いた前記二つの処理の縮小規模バージョンによって行われた。この研究においては、四つのタイプのウイルスが使用された（表３参照）。これらのウイルスは、それらの生物物理学的および構造的特徴が異なっており、また物理的および化学的な薬剤または治療に対して、相違な抵抗を示す。
【００６６】
【表３】
2014520850.tif 000004
【００６７】
確証スキームを以下の表４に簡単に示す。
【００６８】
【表４】
2014520850.tif 000005
【００６９】
（１）０．６５μｍダイアフィルトレーションおよび（２）１００ｋＤａ限外濾過における４種類のウイルスの対数減少結果の要約を、下記の表５に示す。ＢＶＤＶ、ＢＰＶ、ＥＭＣＶおよびＰＲＶの４種類のウイルスの全ては０．６５μｍダイアフィルトレーションおよび１００ｋＤａ限外濾過によって効果的に除去された。
【００７０】
【表５】
2014520850.tif 000006
【００７１】
（実施例４）
【００７２】
フロースルーカラムクロマトグラフィー
【００７３】
何れかのタンパク質不純物を更に除去するために、ＣＭカラム（ＧＥヘルスケア社から商業的に入手可能）を使用する。出発緩衝液は２０ｍＭの酢酸ナトリウム（ｐＨ８．０）であり、溶出緩衝液は２０ｍＭの酢酸ナトリウム、２ＭのＮａＣｌ（ｐＨ８．０）である。出発緩衝液でＣＭカラムを平衡化した後、タンパク質サンプルを当該カラムに載せる。未結合のタンパク質不純物を、少なくとも５カラム容量の出発緩衝液で洗浄する。８カラム容量の２５％溶出緩衝液（０〜０．５ＭのＮａＣｌ）を使用して溶出を行う。溶出プロファイルを図１０に示す。ヘモグロビン溶液はフロースルー画分の中にある。フロースルー画分の純度を、ＥＬＩＺＡにより分析する。その結果を下記の表６に示す。
【００７４】
【表６】
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【００７５】
ヘモグロビン溶液は、ｐＨ８のＣＭカラムクロマトグラフィーからのフロースルーの中にある（溶出液中ではない）ので、連続的な工業的規模の操作にとっては良好なアプローチである。工業的規模の操作のために、第一の限界濾過設備をフロースルーＣＭカラムクロマトグラフィーシステムに直接接続し、またフロースルー配管を第二の限外濾過設備に接続することができる。工業的プロセスの概略的構成を図１１に示す。
【００７６】
（実施例５）
【００７７】
熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの調製
【００７８】
（５ａ）ＤＢＳＦを用いた架橋反応
【００７９】
脱酸素条件において架橋反応を行う。ＤＢＳＦをヘモグロビン溶液に加えて、ポリマーヘモグロビンの形成を伴うことなく、架橋された四量体ヘモグロビンを形成する。ＤＢＳＦ安定化法は、ヘモグロビンの四量体形態（６５ｋＤａ）を安定化させて、腎臓を通して排泄される二量体（３２ｋＤａ）への解離を防止する。この実施形態において、ヘモグロビンとＤＢＳＦとのモル比が１：２．５であり、ｐＨが８．６である。このプロセスは、ヘモグロビンの酸化による第一鉄メトヘモグロビン（生理学的に不活性である）の形成を防止するために、窒素の不活性雰囲気中において、３〜１６時間、周囲温度（１５〜２５℃）で行われる（溶存酸素レベルは０．１ｐｐｍ未満に維持される）。ＤＢＳＦ反応の完了は、ＨＰＬＣを使用して残留ＤＢＳＦを測定することによりモニターされる。ＤＢＳＦ反応の収率は高く、＞９９％である。
【００８０】
（５ｂ）ＨＴＳＴ熱処理工程
【００８１】
高温短時間（ＨＴＳＴ）処理装置が図１２に示されている。架橋四量体ヘモグロビンに対して、ＨＴＳＴ処理装置を使用した熱処理を行う。この実施例において、熱処理の条件は９０℃で３０秒間〜３分間、好ましくは４５〜６０秒間であるが、上記で述べたような他の条件を選択することもでき、それに従って装置を変更することもできる。必要に応じて０．２％のＮ−アセチルシステインを添加した架橋ヘモグロビン含有溶液を、１．０Ｌ／分の流量でＨＴＳＴ処理装置の中にポンプ輸送し（ＨＴＳＴ熱交換器の第一の区画は９０℃に予熱および維持される）、また、当該装置の第一区画の滞留時間は４５〜６０秒間であり、次いで当該溶液を同じ流量で、２５℃に維持されている熱交換器のもう一つの区画の中へ通す。冷却の所要時間は１５〜３０秒間である。２５℃まで冷却した後、０．２％〜０．４％、好ましくは０．４％の濃度のＮ−アセチルシステインが直ちに添加される。ＨＴＳＴ加熱プロセスの後のこの化学薬品の添加は、メトヘモグロビン（不活性ヘモグロビン）を低レベルに維持するために非常に重要である。当該処理装置の構成は、工業的な操作には、容易に制御されている。二量体含有量と共に温度プロファイルを図１３に示す。ヘモグロビンが架橋されていなければ、それは熱的に安定ではなく、加熱工程の後に沈殿を形成する。遠心分離または濾過装置によりその沈殿を除去させ、透明な溶液を形成する。
【００８２】
９０℃でのＨＴＳＴ加熱プロセスの間に、メトヘモグロビン（不活性ヘモグロビン）が増大する（図１４に示す）。Ｎ−アセチルシステインを直ちに添加した後、約３％未満の低レベルのメトヘモグロビンを維持することができる。
【００８３】
下記の表７は、免疫グロブリンＧ、アルブミン、炭酸脱水酵素および望ましくない非安定化四量体または二量体等のタンパク質不純物が、熱処理工程の後に除去されることを示している。免疫グロブリンＧ、アルブミンおよび炭酸脱水酵素の量をＥＬＩＳＡ法を用いて測定し、二量体の量をＨＰＬＣ法により測定する。ＨＴＳＴ加熱処理工程の後の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの純度は極めて高く、９８．０〜９９．９％の範囲である。ｐ５０値、即ち、ヘモックス分析器（Ｈｅｍｏｘ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）により測定された酸素分圧（その分圧ではヘモグロビン溶液が半分（５０％）飽和している）は、ＨＴＳＴ熱処理工程の全体に渡り約３０〜４０ｍｍＨｇに維持されるので、熱処理された架橋四量体ヘモグロビンは９０℃で安定である。
【００８４】
【表７】
2014520850.tif 000008
【００８５】
（実施例６）
包装
【００８６】
本発明の製品は脱酸素条件下に安定であることから、製品の包装にとって重要なのはガス透過性を最小化することである。静脈内に適用するために、０．００６〜０．１３２ｃｍ３／（１００平方インチ・２４時間・室温気圧）の酸素透過性を有する厚さ０．４ｍｍの５層のＥＶＡ／ＥＶＯＨ積層材料から、注文設計された１００ｍｌ注入バッグを作製した。この特別な材料はクラスＶＩプラスチック（ＵＳＰ＜８８＞に定義されている）であり、インビボ生物学的反応性試験および物理化学的試験に適合し、静脈注入に用いられる容器の製造に対しては適している（所望の使用に応じて、他の形態の包装も同様にこの材料から製造できる）。二次包装のアルミニウム製の上包装パウチも、一次包装注入バッグに適用されて更なるバリアを提供し、光露出および酸素拡散を最小化する。当該パウチの層は、０．０１２ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、０．００７ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）、０．０１５のｍｍナイロン（ＮＹ）、および０．１ｍｍのポリエチレン（ＰＥ）を含んでいる。上包装フィルムは０．１４ｍｍの厚さ、および０．００６ｃｍ３／（１００平方インチ・２４時間・室温気圧）の酸素透過速度を有している。当該注入バッグの概略的描写が図１５に描かれている。本発明による各注入バッグについての全体の酸素透過性は、０．００２５ｃｍ３／（２４時間・室温気圧）である。
【００８７】
（実施例７）
【００８８】
酸素付加の改善
【００８９】
（７ａ）正常組織における酸素付加の改善
【００９０】
熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる正常組織の酸素付加についての幾つかの研究（図６に示した）が行われる。バッファローラットで比較薬学動態学および薬力学の研究を行う。雄の純系バッファローラットに対して、ラットの陰茎静脈を通して、個別に大量瞬時投与の注射により、０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液または酢酸リンゲル緩衝液（対照群）を投与する。１、６、２４、４８時間に、ヘモキュー（ＨｅｍｏｃｕｅＴＭ）（登録商標）フォトメータによって血漿ヘモグロビンの濃度−時間プロファイルを測定し、基底ラインの読みと比較する。この方法はヘモグロビンの光測定に基づいており、ここではヘモグロビンの濃度がｇ／ｄＬとして直接読み出される。酸素分圧（ｐＯ２）は、バッファローラットの後脚筋肉中に、オキシラボ（ＯｘｙｌａｂＴＭ）（登録商標）組織酸素付加および温度モニター（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｏｐｔｒｏｎｉｘ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）により直接測定する。ラットを３０〜５０ｍｇ／ｋｇのペントバルビトン（ｐｅｎｔｏｂａｒｂｉｔｏｎｅ）溶液の腹腔内注射によって麻酔し、続いて酸素センサを筋肉内に挿入する。全てのｐＯ２の読みは、データトラックス２（Ｄａｔａｔｒａｘ２）データ取得システム（Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）によりリアルタイムで記録される。結果として、０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの静脈注射後に、１５分以内、平均ｐＯ２値が基底ラインから平均酸素分圧の約２倍に上昇し、６時間までに延長することを示している。また、注射後２４〜４８時間でも、平均の酸素レベルは基底ラインより２５％〜３０％高く維持される（図６Ｂ）。
【００９１】
（７ｂ）極度に低酸素状態の腫瘍領域における酸素付加の顕著な改善
【００９２】
極度に低酸素状態の腫瘍領域における酸素付加の改善を、ヒトの頭部及び頸部の扁平上皮細胞癌（ＨＮＳＣＣ）異種移植モデルによって評価する。下咽頭扁平上皮細胞癌（ＦａＤｕ細胞系）を、アメリカンタイプカルチャーコレクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）から入手する。約１×１０６個の癌細胞を４〜６週齢の純系ＢＡＬＢ／ｃＡｎＮ−ｎｕ（ヌード）マウスに皮下注射する。腫瘍異種移植の直径が８〜１０ｍｍに達したときに、腫瘍塊内の酸素分圧（ｐＯ２）をオキシラボ（ＯｘｙｌａｂＴＭ）組織酸素付加および温度モニター（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｏｐｔｒｏｎｉｘ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）により直接測定する。全てのｐＯ２の読みは、データトラックス２（Ｄａｔａｔｒａｘ２）データ取得システム（Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）によりリアルタイムで記録される。ｐＯ２の読みが安定化した時に、０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液をマウスの尾静脈を通して静脈注射し、組織の酸素付加を測定する。結果として、０．２ｇ／ｋｇの当該熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの静脈注射の後に、６．５倍および５倍以上の平均ｐＯ２の増大が、それぞれ３時間および６時間で観察された（図７）。
【００９３】
（実施例８）
【００９４】
癌治療研究：上咽頭癌における顕著な腫瘍縮小
【００９５】
Ｘ線照射と組み合わせて熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液を投与した後に、顕著な腫瘍縮小が観察された（図８Ａ）。ヒト上咽頭癌異種移植モデルが用いられる。約１×１０６個の癌細胞（ＣＮＥ２細胞系）を、４〜６週齢の純系ＢＡＬＢ／ｃＡｎＮ−ｎｕ（ヌード）マウスに皮下注射する。この腫瘍異種移植の直径が８〜１０ｍｍに達したときに、腫瘍をもったマウスを次の三つのグループにランダムに分ける。
【００９６】
グループ１：酢酸リンゲル緩衝液（対照）
グループ２：酢酸リンゲル緩衝液＋Ｘ線照射（２Ｇｙ）
グループ３：熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン＋Ｘ線照射（２Ｇｙ＋Ｈｂ）
【００９７】
ＣＮＥ２異種移植をもつヌードマウスにＸ線照射を単独で（グループ２）または熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンとの組合せで（グループ３）行った。Ｘ線照射（グループ２および３）については、５０ｍｇ／ｋｇのペントバルビトン溶液の腹腔内注射によってマウスを麻酔する。線形加速器システム（Ｖａｒｉａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）により、２ＧｒａｙのＸ線を、腫瘍を持ったマウスの異種移植に与える。グループ３については、Ｘ線治療の前に、１．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを、尾静脈を通してマウスに注射する。腫瘍の寸法および体重を、治療の初日から始めて２日ごとに記録する。式１／２ＬＷ２を使用して腫瘍の重量を計算し、ここでのＬおよびＷは、デジタル測径器（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ  Ｃｏ，  Ｔｏｋｙｏ，  Ｊａｐａｎ）により各測定時に計測された腫瘍塊の長さおよび幅を示す。グループ１は、非治療対照群である。結果（図８に示す）として、Ｘ線照射と組み合わせて熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液で治療されたマウスにおいて、ＣＮＥ２異種移植の顕著な縮小が観察されることを示している（グループ３、図８Ａ）。
【００９８】
（実施例９）
【００９９】
癌治療研究：肝臓腫瘍の顕著な縮小
【０１００】
また、シスプラチンと組み合わせて熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン溶液を投与した後に、顕著な腫瘍縮小が観察された（図８Ｂ）。ラットの正所性肝臓癌モデルが用いられる。ルシフェラーゼ遺伝子（ＣＲＬ１６０１−Ｌｕｃ）で標識された約２×１０６個のラット肝臓腫瘍細胞を、バッファローラットの肝臓の左葉に注入する。ゼノーゲン（Ｘｅｎｏｇｅｎ）インビボ撮像システムによって、腫瘍成長をモニターする。注入の２〜３週後に、腫瘍組織を回収し、小片に切断して、第２グループのラットの左葉肝臓の同所に移植する。腫瘍をもつラットを、以下のように三つのグループにランダムに分ける。
【０１０１】
グループ１：酢酸リンゲル緩衝液（対照）
グループ２：酢酸リンゲル緩衝液＋シスプラチン（シスプラチン）
グループ３：熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン＋シスプラチン（シスプラチン＋Ｈｂ）
【０１０２】
肝臓腫瘍組織を移植したラットを、３ｍｇ／ｋｇのシスプラチンを単独で（グループ２）または熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンとの組合せで（グループ３）治療した。グループ２および３については、３０〜５０ｍｇ／ｋｇのペントバルビトン溶液の腹腔内注射によってラットを麻酔し、左門脈を通してシスプラチンを投与する。グループ３については、０．４ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを、シスプラチン治療の前にラットの陰茎静脈を通して静脈注射する。グループ１は、非治療対照群である。重要なこととしては、治療の３週後に肝臓腫瘍の顕著な縮小が観察された（図８Ｂ）。
【０１０３】
（実施例１０）
【０１０４】
ラットの急性重篤な出血性ショックの治療
【０１０５】
熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを、ラットの急性重篤な出血性ショックのモデルでの蘇生剤としても使用される。５０匹のスプラグ−ドーリー系ラット（Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ  ｒａｔ）を、蘇生剤に従って三つのグループにランダムに分ける。各グループには１６〜１８匹のラットが含まれる。
【０１０６】
グループ１：乳酸リンゲル液（負の対照、１６匹のラット）
グループ２：動物の自家血液（正の対照、１６匹のラット）
グループ３：熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン治療群（０．５ｇＨｂ／ｋｇ体重、１８匹のラット）
【０１０７】
動物の全血の５０％（体重の７．４％と見積もられる）を抜き取ることにより、急性の重篤な出血性ショックをもたらす。出血性ショックが１０分間もたらされた後に、乳酸リンゲル溶液、動物の自家血液、または０．５ｇのＨｂ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを動物に注入する。熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの注入速度は５ｍＬ／時に設定し、その後、全ての実験動物を２４時間観察する。研究期間に亘って、生存、血行動態、心筋機構、心臓出力、心機能、血液ガス、組織酸素供給＆消費、組織灌流＆酸素張力（肝臓、腎臓および脳）、肝臓機能＆腎機能、血液レオロジー（血液粘度）、およびミトコンドリア呼吸制御速度（肝臓、腎臓および脳）を含むパラメータのパネルを観察および分析する。特に、生存は主要な終点である。２４時間の観察の後、熱安定性の架橋四量体ヘモグロビン治療群は、乳酸リンゲル溶液または負の対照群および自家血液群と比較して、遥かに高い生存率を有する（下記の表８に示す）。
【０１０８】
【表８】
2014520850.tif 000009
【０１０９】
（実施例１１）：肝臓腫瘍の術後の再発および転移を予防する方法
【０１１０】
肝臓腫瘍の外科切除術は、肝臓癌の最先端の治療である。しかし、癌の術後の再発および転移は、これらの患者にとって予後不良の主な特性である。例えば、従来の研究によると、肝臓切除術が、５０％の５年生存率だけでなく７０％の再発率と関連することが報道した。肝臓細胞癌（ＨＣＣ）の患者についての追跡研究は、原発性ＨＣＣによる肝臓外転移が約１５％のＨＣＣ患者で検出され、肺が最も頻繁に発生する肝臓外転移のサイトであることも開示されている。肝臓手術の間の外科的侵襲、特に局所貧血／再かん流（ＩＲ）損傷が、腫瘍の進行をもたらす主因であることが既に表明した。通常、肝臓血管制御は、大量出血を防止するために肝臓切除術の間に外科医によって使用される。例えば、門脈三管（ｐｏｒｔａｌ  ｔｒｉａｄ）（Ｐｒｉｎｇｌｅ操作）を締め付けることによる流入閉塞は、血液のロスを最小限にして周術期輸血の必要量を減少するために使用される。最新の日本の研究は、２５％の外科医が常にＰｒｉｎｇｌｅ操作を適用することを示す。しかし、Ｐｒｉｎｇｌｅ操作は、残留肝臓における種々なクラスの虚血性損傷をもたらし、癌の再発および転移に関連する。
【０１１１】
ＩＲ損傷と腫瘍の進行との繋がりは、従来の動物実験によっても示される。最初に、正所性肝臓癌モデルを用いた最新の研究には、ＩＲ損傷および肝臓切除術による肝臓癌の再発および転移への作用が確証された。肝臓ＩＲ損傷および肝臓切除術は、肝臓腫瘍の顕著な再発および転移をもたらす。類似な結果は、結腸直腸肝転移マウスモデルにおいて得られ、ＩＲ損傷の導入は、結腸直腸肝転移の進行を加速する。
【０１１２】
従来、幾つかの保護戦略は、切除術の間のＩＲ損傷を減少するために研究されている。例えば、短期局所貧血（虚血性前処理（ＩＰ）と呼ばれる。）の応用は、長時間締め付ける前に、肝臓細胞の防御メカニズムを誘発し、また、この方法は既に肝切除術の間のＩＲ損傷を減少するために使用されている。他の場合は、流入閉塞に引き続き再かん流の循環を許可する間欠的締め付け（ＩＣ）プロセスを適用する。大きな肝臓手術を受けた非肝硬変患者を術後肝臓損傷から保護することに有効である二つの方法が提出された。しかし、動物実験では、腫瘍の環境において、ＩＰが肝臓をＩＲ損傷による腫瘍成長の加速から保護するのに無効であることも示す。また、幾つかのグループは、肝臓をＩＲ損傷から保護するために酸化防止剤（例えば、α−トコフェノールおよびアスコルビン酸）を使用することにより、肝転移を予防する試みをしている。しかし、二種類の酸化防止剤はいずれも、ＩＲによって刺激される肝内腫瘍成長を制限するのに無効である。
【０１１３】
論理的には、幾つの証拠は、低酸素が多くの原因で腫瘍再発および転移に関連することを表明する。（１）研究によると、低酸素腫瘍は、放射線療法および化学療法に対してより強い抵抗性があり、治療後に生存する腫瘍細胞は、再発する傾向がある；臨床証拠は、より多い低酸素腫瘍領域を有する患者がより高い転移率を有することも示す；（２）低酸素条件下で、癌細胞は、低酸素誘導因子−１（ＨＩＦ−１）の活性化パスによってもっと侵略的になる。これは逆に、細胞運動性を増強し特定の遠隔臓器に戻る、血管新生促進因子に関する血管内皮成長因子（ｖａｓｃｕｌａｒ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ，ＶＥＧＦ）と、受容体（例えばｃ−ＭｅｔおよびＣＸＣＲ４）との相補的反応を誘発する；（３）最新の研究は、循環癌細胞（ＣＴＣ）が低酸素条件下でもっと侵略的になることも証明した。癌患者の周辺血液で検出した循環腫瘍細胞は、遠隔転移患者の疾病侵略指数として示されるが、低酸素は、それらの細胞にもっと侵略的な表現型を付与でき、細胞自然死の可能性を減少できる。具体的には、放射線耐性がより大きい癌幹細胞集団は、酸素レベルを減少する場合に腦腫瘍に集中した。
【０１１４】
従って、前記観察および研究に鑑みて、本発明による非ポリマー性架橋四量体ヘモグロビンは、肝臓切除術後の術後肝臓腫瘍の再発および転移を予防するために使用される。ラットの正所性肝臓癌モデルを樹立する。肝臓細胞癌細胞系（ＭｃＡ−ＲＨ７７７７細胞）は、バッファローラット（雄、３００〜３５０ｇ）で正所性肝臓癌モデルを樹立するために使用される。図１６は、手術およびヘモグロビン製品の投与プロセスを概括する計画図を示す。ＭｃＡ−ＲＨ７７７７細胞（３×１０５個／１００μｌ）は、固形腫瘍の成長をもたらすためにバッファローラットの肝臓被膜（ｈｅｐａｔｉｃ  ｃａｐｓｕｌｅ）に注入される。２週間後（腫瘍の体積が約１０×１０ｍｍに達した時）、腫瘍組織を回収し、１〜２ｍｍ３の立方体に切断して、新たなグループのバッファローラットの肝臓の左葉に移植する。肝臓腫瘍を同所に移植した後２週間に、ラットは、肝臓切除術（肝臓腫瘍をもつ左葉）および部分的な肝臓ＩＲ損傷（右葉での３０分間局所貧血）を受ける。
【０１１５】
２つのグループの腫瘍組織を移植したラットは、腫瘍の再発および転移を比較するために使用される。グループ１においては、ラットをペントバルビトンによって麻酔し、局所貧血の前１時間に、０．２ｇ／ｋｇの本発明に係る非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを静脈内投与する。局所貧血は、ブルドック鉗子（ｂｕｌｌｄｏｇ  ｃｌａｍｐ）で肝門静脈および肝動脈の右枝を締め付けることにより、右葉肝臓に導入される。次いで、左葉肝臓で結紮が行われた後、肝臓腫瘍をもつ左葉肝臓を切除する。局所貧血後３０分間に、追加の０．２ｇ／ｋｇの熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンを下大静脈を通して注射した後、再かん流する。グループ２においては、酢酸リンゲル緩衝液は、媒剤対照として同様なプロセスによって注射される。全てのラットは、肝臓切除術プロセス後４週間に殺される。
【０１１６】
腫瘍の成長および転移を検査するには、バッファローラットの肝臓および肺は、局所貧血／再かん流および肝臓切除術プロセス後の４週間に、形態学的検査のためにサンプルされる。組織は、回収されて、ヘマトキシリン（Ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎ）およびエオシン（Ｅｏｓｉｎ）（ＨおよびＥ）染色の前に、パラフィルムで埋め込まれて切断される。局所的な再発／転移（肝内）および遠隔転移（肺）は、組織学的検査により検査される。表９は、観察の結果を概括する。
【０１１７】
表９：ラットの正所性肝臓癌モデルにおける肝臓切除術およびＩＲ損傷後の４週間の腫瘍の再発／転移の比較。
【０１１８】
【表９】
2014520850.tif 000010
【０１１９】
非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる肝臓腫瘍の再発および転移への予防作用を検査するには、全てのラットはいずれも、肝臓切除術およびＩＲプロセス後の４週間に殺される。肺および肝臓の組織は、回収される。肝臓腫瘍の再発／転移および遠隔肺転移は、２つのグループにおいて比較される。結果として、ヘモグロビン治療が、二種類の臓器における再発および転移の発生率が減少することを示す。
【０１２０】
図１７は、肝臓切除術および局所貧血／再かん流プロセスの後のＩＲ損傷群のラットに肝内肝臓癌の再発および転移および遠隔肺転移を発生する代表的な実施例、および本発明の熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによるそれらに対する予防を示す。図１７Ａには、広範囲の肝内肝臓癌の再発／転移がＩＲ損傷群に観察される。遠隔肺転移も同一のラットに発生する（実線矢印で指示される。）。図１７Ｂには、肝内肝臓癌再発／転移が、もう一つの場合にＩＲ損傷群において観察される（点線矢印で指示される）。広範囲の肺転移は、同様な場合に（実線矢印で指示される。）観察される。一方、図１７Ｃは、本発明による熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンが治療したラットに肝内肝臓癌の再発／転移および遠隔肺転移を予防する代表的な実施例を示す。
【０１２１】
図１８は、肝臓切除術およびＩＲ損傷プロセス後の４週間に２つのグループに対する組織学的検査を示す。肝臓および肺組織の組織学的検査（ＨおよびＥ染色）は、腫瘍の結節の身元を確認するためにＩＲ損傷群とヘモグロビン治療群において行われる。ヘモグロビン治療（Ｔ３）およびＩＲ損傷群（Ｔ１およびＴ２）に示す肝内再発／転移の代表的な領域が示される。比較のために、治療群における正常な肝臓構造を示す組織学的検査が含まれる（Ｎ１）。また、遠隔肺転移は、ＩＲ損傷群（Ｍ）における同一のラットに見られる。比較のために、治療群（Ｎ２）における転移なしの肺組織が示される。
【０１２２】
非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる腫瘍の再発および転移への予防作用を更に確認するために、局所貧血／再かん流および肝臓切除術プロセス後の腫瘍の再発率および再発腫瘍の寸法に対して研究される。なお、前記したようにＭｃＡ−ＲＨ７７７７細胞を注射することにより調製された腫瘍組織を移植したラットは、図１６に述べたように、肝臓切除術プロセス時における局所貧血の前および再かん流の時に、約０．２〜０．４ｇ／ｋｇの本発明に係る非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンまたは負の対照である酢酸リンゲル（ＲＡ）緩衝液で、静脈内治療を行う。総合で２４匹のラットはテストされ、そのうち、１１匹のラットは、本発明のヘモグロビンで治療され、ＲＡ緩衝液しか治療されない１３匹は負の対照ラットである。全てのラットはいずれも、肝臓切除術およびＩＲプロセス後の４週間に殺され、試験ラットの肝臓および肺の腫瘍の再発／転移が検査され、再発する腫瘍の相対寸法が測定される。
【０１２３】
図１９Ａは、試験ラットにおける肝臓腫瘍の再発および個別な再発腫瘍の体積を示す。肝臓腫瘍の再発／転移は、１３匹の未治療の対照ラットに９匹が発生したが、１１匹の治療したラットに４匹しか腫瘍の再発／転移を受けない。腫瘍の再発が見られるにもかかわらず、本発明に係るヘモグロビンで治療したラットの再発腫瘍の寸法が、それらの未治療のラットよりも顕著に小さいことも明らかである。その結果から、図１９Ｂに概括されたように、本発明の治療で、腫瘍の再発率は大きく下がり、再発腫瘍の寸法が顕著に減小することが示される。
【０１２４】
図２０は、本発明の非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンで治療したラットおよびＩＲ損傷（負の對照）群の肝臓切除術およびＩＲプロセス後の４週間に回収された肝臓および肺組織の代表的な実施例を説明する。未治療の負の対照ラットＣ１０および１３の代表的な実施例に見られるように、広範囲の肝内肝臓癌の再発／転移および遠隔肺転移（円）が観察される。一方、ラットＹ９、Ｙ１０およびＹ１１に見られるように、肝内肝臓癌の再発／転移および遠隔肺転移は、本発明のヘモグロビンの治療によって予防される。
【０１２５】
（実施例１２）：非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる治療は局所貧血を減少することができる
【０１２６】
実施例７に説明されたように、本発明による非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンの低酸素腫瘍への静脈注射は、腫瘍における酸素付加を顕著に改善できる。したがって、腫瘍切除術およびＩＲプロセスの間の本発明のヘモグロビン製品の酸素付加作用が研究される。実施例１１に述べたようにＭｃＡ−ＲＨ７７７７細胞を注射することにより調製された肝臓腫瘍組織を移植したラットを使用し、図１６に概述したような手術および０．２〜０．４ｇ／ｋｇの本発明に係るヘモグロビン製品またはＲＡ緩衝液投与プロセスを受けさせる。肝臓の酸素分圧は、肝臓腫瘍に本発明に係るヘモグロビン製品／ＲＡ緩衝液を初めて投与する時間から全体のＩＲプロセスに亘って、肝臓腫瘍切除術中および再かん流の後に計量される。その結果（図２１）は、局所貧血を導入した後で、本発明のヘモグロビンで治療された酸素付加の増加が観察されたことを示す。また、図２１に見られるように、再かん流後の本発明のヘモグロビンで治療した肝臓の酸素分圧が未治療の約３倍である。本発明のヘモグロビンの腫瘍切除術時における局所貧血の前および再かん流時の治療は、未治療と比べて、肝臓組織の酸素付加を顕著に改善することが確証された。この技術に提出された低酸素腫瘍と腫瘍の再発／転移の可能性の増加との間の強い関連性から見ると、この実施例に説明したような本発明のヘモグロビン製品の強い酸素付加作用および腫瘍切除術プロセスの間の使用は、本発明のヘモグロビン製品の腫瘍の再発および転移を減少するための適用性を確証する。
【０１２７】
（実施例１３）：非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる治療は循環内皮前駆細胞のレベルを減少することができる
【０１２８】
幾つの研究によると、癌幹細胞（ＣＳＣ）および／または前駆細胞集団が肝臓癌の発展中に意義があることを証明した。重要には、従来の研究は、ＨＣＣ患者（肝臓切除術を受けた患者を含む）に顕著な高いレベルの循環内皮前駆細胞（ＥＰＣ）が見られる。
【０１２９】
したがって、循環ＥＰＣのレベルは、ＣＤ１３３、ＣＤ３４およびＶＥＧＦＲ２といった表面分子の表現によって評価される。肝臓切除術手術およびＩＲプロセスの後の循環内皮前駆細胞のレベルは、本発明のヘモグロビン製品で治療するか治療しない場合に研究される。２つのグループの肝臓腫瘍を移植したラットを、それぞれ前記実施例１１および図１６に述べたように、肝臓切除術時における局所貧血の前および再かん流の時に、本発明に係るヘモグロビンまたはＲＡ緩衝液（対照）による治療を受けさせる。次いで、２つのグループのラットの循環ＥＰＣの数は、肝臓切除術およびＩＲプロセスの後０、３、７、１４、２１および２８日間に計量される。その結果（図２２）は、手術後０日目〜３日目に治療および未治療群のＥＰＣのレベルが相違し、ヘモグロビン治療群のＥＰＣのレベルが、それらのＲＡ緩衝液治療群よりも顕著に低いことを示す。これらの結果は、実施例１１の結果と一致しており、本発明のヘモグロビンが腫瘍の再発／転移を減少させて腫瘍再発／転移を最小限にする予防作用が確認された。
【０１３０】
前記研究によって、本発明の非ポリマー性熱安定性の架橋四量体ヘモグロビンによる治療は、肝臓腫瘍の再発と他の臓器の転移に対しては予防性作用を有することが推知された。
【０１３１】
種々の態様に関して本発明を説明したが、このような態様は限定的なものではない。当業者は多くの変形例および修飾を理解するはずである。これらの変形および修飾は、以下の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものと見なされる。
【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014520850.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014520850.tif 000027
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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