人工赤血球の安全性向上に関する研究

文献情報

• 文献番号: 200501104A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 人工赤血球の安全性向上に関する研究
• 課題番号: H16-医薬-071
• 研究年度: 平成17(2005)年度
• 研究代表者(所属機関): 小林 紘一(慶應義塾大学医学部外科)

研究分担者(所属機関)

• 池田　久實(北海道赤十字血液センター)
• 小田切　優樹(熊本大学薬学部薬物動態制御学)
• 村田　満(慶應義塾大学医学部臨床検査部)
• 合田　亘人(慶應義塾大学医学部医化学教室)
• 高折　益彦(東宝塚さとう病院)
• 土田　英俊(早稲田大学理工学総合研究センター)
• 須賀　裕子(オキシジェニックス京都研究所)
• 甲斐　俊哉(ニプロ㈱医薬品研究所)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究
• 研究開始年度: 平成15(2003)年度
• 研究終了予定年度: 平成17(2005)年度
• 研究費: 50,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

安定度の高い人工赤血球(ヘモグロビン小胞体: HbV)について安全性を確認し臨床応用を行う際の注意点について多面的に検討する。

研究方法

製剤製造に関わる基本的留意事項を策定し、製造工程、物性を検討した。動物試験では1,抗原特異的免疫機構 2,造血機能、3,血型判定への影響、4,代謝動態、5,血液検査法への影響・解決法、6,肝代謝に与える影響のメタボローム解析、7,脳実質への影響、8,脾臓の微小循環の変化、9,ビーグル犬を用いた50％脱血ショック蘇生モデルにおける安全性と効果について検討した。

結果と考察

GMP(Good Manufacturing Practice)基準の人工酸素運搬体製造に関わる基本的留意事項について日本血液代替物学会における討議を経て策定、発表した。6Lバッチの製造・検定を可能とし、脱一酸化炭素工程を改良して大量調整の確立が可能となった。一酸化窒素の配位結合反応はHb溶液に比較しHbVで顕著に遅かった。動物試験では、1,抗原特異的免疫は非特異的免疫と同様、HbV投与急性期に一過性に抑制された。2,培養系ではHbVが造血を抑制する可能性が示唆されたが、接触を解除すると回復した。3,血液型の判定に対する影響は無かった。4,HbVは細網内皮系細胞で貪食・代謝され尿、糞中へ排泄されると考えられた。5,フィルター処理等によってHbVを除去すると血液凝固線溶系／生化学検査を正確に評価できた。6,メタボローム解析では、肝内で一過性のエネルギー消費と、アミノ酸代謝産物の低下が認められたが、7日間で回復した。7,側脳室内に注入されたHbVは行動学的影響を起こさず、脳実質では速やかに分解された。8,代謝臓器である脾臓の微小循環血流は一過性に低下、3日後には回復した。9,代謝臓器として脾臓を温存したビーグル犬を用いた50％脱血ショック蘇生モデルの検討で、蘇生に関しては自己血と同等の効果と安全性が示された。

結論

人工赤血球は安全性が高く、如何なる状況下でも使用可能で副作用が少ないことが臨床応用に際し望まれる。第一期(平成15-17年度)に実施した安全性の研究により、HbVの特性(効果)と安全性について多面的に検討が進んだ。第二期(平成18-20年度)「血液製剤安定確保のための人工酸素運搬体の臨床応用に関する研究」(申請中)では、臨床治験の実施と並行・連動して問題点を解決、臨床応用を進める必要がある。

公開日・更新日

• 公開日: 2009-04-23
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200501104B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 人工赤血球の安全性向上に関する研究
• 課題番号: H16-医薬-071
• 研究年度: 平成17(2005)年度
• 研究代表者(所属機関): 小林 紘一(慶應義塾大学医学部外科)

研究分担者(所属機関)

• 池田　久實(北海道赤十字血液センター)
• 小田切　優樹(熊本大学薬学部薬物動態制御学)
• 村田　満(慶應義塾大学医学部臨床検査部)
• 合田　亘人(慶應義塾大学医学部医化学教室)
• 高折　益彦(東宝塚さとう病院)
• 土田　英俊(早稲田大学理工学総合研究センター)
• 須賀　裕子(㈱オキシジェニクス京都研究所)
• 甲斐　俊哉(ニプロ㈱医薬品研究所)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究
• 研究開始年度: 平成15(2003)年度
• 研究終了予定年度: 平成17(2005)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究では、体内で酸素運搬を行い、感染源や血液型が無く、安定度の高い人工赤血球（ヘモグロビン小胞体: HbV）について安全性向上に関する研究を実施することを目的とした。

研究方法

HbV製造技術の移転を実施企業に行い、製剤製造の留意事項を策定、物性の解析、工程の改良を行った。大量投与を伴う新しい範疇の医薬品と考え、GLP (Good Laboratory Practice)試料を用いた動物試験でHbVの安全性を確認した。

結果と考察

6Lバッチの製造を可能とし、工程を改良、大量調製が可能となった。GMP製剤製造に関わる基本的留意事項を学会で討議、策定した。HbVの物性（一酸化炭素、一酸化窒素配位の状態、粘度の状態）を安全性の面から検討した。抗原特異的免疫、抗原非特異的免疫はHbV投与により一過性に抑制された。アナフィラキシー反応は認めなかった。培養系でHbV濃度が高くなると造血機能が抑制されたが、接触解除により抑制は解除された。血液型判定には影響を与えなかった。凝固線溶系、生化学血液検査に於いてフィルター処理によりHbVの緩衝作用を排除できた。マウス、ラット、ビーグル、カニクイザルを用いて安全性を検討、単回投与、反復投与、血液交換、出血性ショック、一過性脳虚血等のモデルを用いた。マウスでは血中半減期は24時間、細網内皮系で補足されて代謝、尿と糞中に排泄されることが明らかとなった。マウス一過性脳虚血モデルでは虚血再灌流後に認められた局所血管透過性亢進が空小胞体投与により著しく改善し、付加的な機能を有する可能性を認めた。ラットでは出血性ショック蘇生、または40%血液交換の後2週間の回復過程、単回投与後1年間の生存試験、反復投与試験を行い、安全性と効果について確認した。ビーグルでは50％出血ショック蘇生モデルを用い、安全性とともに効果を確認、カニクイザルでは単回投与による安全性を確認した。

結論

人工赤血球（HbV）の安全性を確認する研究を推進した結果、臨床治験に移行すべき期待度の高い製剤であることが確認され、第一期(平成15-17年度)の目標を完了した。第二期(平成18-20年度, 申請中)では、「人工酸素運搬体の臨床応用に関する研究」として、臨床第一相試験を学術的に主導するとともに、大量投与も予想される第二･三相試験を想定した動物試験での安全性・有効性を確認し、開発を加速させる予定である。

公開日・更新日

• 公開日: 2009-07-23
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200501104C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 我国独自の技術で開発された人工赤血球（Hb小胞体）は、体内組織の呼吸活動に伴う酸素需要を満足できる充分量の酸素を運搬し、感染源や血液型が無く、長期保存が可能であり、従来に無い製剤として国内外の学会でも注目された(第10回 血液代替物国際会議, Providence,米国H18年6月9-11日)。実施企業にHb小胞体の製造技術の移転を行い、GLPレベルで委託製造された試料を対象とした安全性確認および安全性を向上させるための先見的学術研究を行い、輸血を補完できる輸液製剤としての安全性を確認できた。
• 臨床的観点からの成果: 本研究の結果、Hb小胞体が輸血を補完できる輸液製剤として安全に使用できることを、動物投与試験から具体的に明示できた。今後GMP基準で製造された製剤について非臨床試験、臨床試験に移行すべき期待度の高い製剤であることが確認された。得られた知見を基に、厚労科研第二期(平成18〜20年度)では継続して「人工酸素運搬体の臨床応用に関する研究」を 実施し、臨床治験の実施と並行・連動して問題点を解決、人工赤血球の効果と安全性を明らかにできる評価方法などについて検討することになった。
• ガイドライン等の開発: 全くの新しい製剤である人工赤血球について、その製造法の基本的留意事項を本研究班の分担研究者高折が中心となって検討、日本血液代替物学会で審議され、第12回日本血液代替物学会年次大会、第10回血液代替物国際会議で発表された。まとめられた留意事項は(厚労省)次世代医療機器評価指標検討会/(経産省)医療機器開発ガイドライン評価検討委員会のワーキンググループで参考にされた。「高折益彦. 人工酸素運搬体作製に関する基本的留意事項(案)を解説する. 人工血液 2005;13:104-111」
• その他行政的観点からの成果: 次世代医療機器評価指標ガイドライン作成事業が、(厚労省)次世代医療機器評価指標検討会/(経産省)医療機器開発ガイドライン評価検討委員会のワーキンググループとして進められ、検討項目「リポソーム等のデリバリーシステム」に、人工赤血球も該当するとの意見があり審議対象となった。薬物担体であるリポソーム(リン脂質小胞体)を医療機器として位置付けることが国外動向や科学的論拠から考えて不可能であること、また薬物とその担体とが一体となった最終製品を医薬品として審査対象とするのが妥当との答申が委員会に上申された。
• その他のインパクト: 本研究成果を広く国民に周知させるため、国民向け公開シンポジウム「平成17年度 研究成果発表会：人工血液をつくる（6）」を開催した(日時：平成18年2月11日(建国記念の日) 13：00〜17：00、場所：日本科学未来館 7F みらい CAN)。聴講者150名余を集め、人工赤血球の開発の現状と、期待について討論が行われた。国内主要新聞に計3件、人工赤血球の期待と、開発状況について取り上げられた。

発表件数

• 原著論文（和文）: 1件
• 原著論文（英文等）: 32件
• その他論文(和文): 13件
• その他論文(英文等): 5件
• 学会発表(国内学会): 64件
• 学会発表(国際学会等): 32件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計2件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 2件
• その他成果(普及・啓発活動): 1件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: . H. Sakai, H. Horinouchi, M. Yamamoto, etal.; Acute 40% exchange transfusion with Hb-vesicles (HbV) suspended in recombinant HSA solution: Degradation of HbV and erythropoiesis in rat spleen observed for 2 Weeks.; Transfusion , 46 , 339-347 (2006)
• 原著論文2: H. Sakai, H. Horinouchi, E. Tsuchida,etal.; One-year observation of Wistar rats after infusion of Hb-vesicles (Artificial oxygen carriers).; Artif. Cells Blood Substitutes Biotechnol. (2006)
• 原著論文3: S. Wakamoto, M. Fujihara, H. Abe,etal.; Effects of hemoglobin vesicles on resting and agonist-stimulated human platelet in vitro.; Artif. Cells Blood Substit. Biotechnol. , 33 , 101-111 (2005)
• 原著論文4: H. Abe, M. Fujihara, K. Ikebuchi, etal.; Interaction of hemoglobin vesicles, a cellular-type artificial oxygen carrier, with human plasma: Effects on coagulation, kallikrein-kinin, and complement. ; Artif. Cells Blood Substit. Immobil. Biotechnol. , 34 , 1-10 (2006)
• 原著論文5: H. Hattori, D. Ito, N. Tanahashi,etal.; T280M and V249I polymorphisms of fractalkine receptor CX3CR1 and ischemic cerebrovascular disease.; Neurosci. Lett. , 374 , 132-135 (2005)
• 原著論文6: M. Ishikawa, M. Kajimura, T. Adachi,etal.; Carbon monoxide from heme oxygenase-2 is a tonic regulator against NO-dependent vasodilatation in the adult rat cerebral microcirculation; Circ. Res., , 97 , 104-114 (2005)
• 原著論文7: K. Fujii, T. Sakuragawa, M. Kashiba,etal.; Hydrogen sulfide as an endogenous modulator of biliary bicarbonate excretion in the rat liver.; Antioxid Redox Signal., , 7 , 788-794 (2005)
• 原著論文8: P. Cabrales, H. Sakai, A.G. Tsai, etal.; ntaglietta. Oxygen transport by low and normal P50 Hb-vesicles in extreme hemodilution. ; Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , 288 , 1885-1892 (2005)
• 原著論文9: C. Contaldo, J. Plock, H. Sakai, etal.; New generation of hemoglobin-based oxygen carriers evaluated for oxygenation of critically ischemic hamster flap tissue. ; Crit. Care Med , 33 , 806-812 (2005)
• 原著論文10: H. Sakai, P. Cabrales, A.G. Tsai,etal.; Oxygen Release from low and normal P50 Hb-vesicles from Transiently Occluded Arteriole in the Hamster Window Model. ; Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , 288 , 2897-2903 (2005)
• 原著論文11: J.A. Plock, C. Contaldo, H. Sakai,etal.; Is the Hb in Hb-vesicles infused for isovolemic hemodilution necessary to improve oxygenation in critically ischemic hamster skin? ; Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol , 289 , 2624-2631 (2005)
• 原著論文12: R.-M. Wang, T. Komatsu, A. Nakagawa,etal.; Human serum albumin bearing covalently attached iron(II) porphyrins as O2-binding sites. ; Bioconjugate Chem. , 16 , 23-26 (2005)
• 原著論文13: T. Komatsu, N. Ohmichi, A. Nakagawa,etal.; O2 and CO binding properties of artificial hemoproteins formed by complexing iron protoporphyrin IX with human serum albumin mutants.; J. Am. Chem. Soc. , 127 , 15933-15942 (2005)
• 原著論文14: T. Komatsu, Y. Oguro, A. Nakagawa,etal.; Albumin clusters: structurally defined protein tetramer and oxygen carrier including thirty-two iron(II) porphyrins. ; Biomacromolecules , 6 , 3397-3403 (2005)
• 原著論文15: A. Nakagawa, T. Komatsu, M. Iizuka, etal.; Human serum albumin hybrid incorporating tailed porphyrinatoiron(II) in the α,α,α,β-conformer as an O2-binding site.; Bioconjugate Chem. , 17 , 146-151 (2005)
• 原著論文16: 高折 益彦.; 人工酸素運搬体作製に関する基本的留意事項 (案)” を解説する.; 人工血液 , 13 , 104-111 (2005)

公開日・更新日

• 公開日: 2017-05-30
• 更新日: -