Procédé et système de traitement extracorporel du sang.
La présente invention concerne de manière
générale un procédé et un système pour le traitement
médical d'un mammifère vivant et plus spécifiquement
4b
un procédé de traitement du sang d'un mammifère vivant
à l'aide d'agents chimiques photoactifs qui, après activation, forment des produits de photoaddition avec
certains des constituants du sang,aux fins de raréfier
la population active de ces constituants dans le sang.
Le procédé de l'invention trouve une application particulière dans un certain nombre d'affections graves, notamment certaines formes de leucémies, où la population de certaines espèces de leucocy tes et spécialement de lymphocytes augmente exagérément en comparaison des autres popula tions de cellules nuclées du sang normal. Bien que la popula tion excessive de ces lymphocytes soit la conséquence plutôt que la cause de l'affection, cette abondance exagérée de lymphocytes exerce un effet défavorable direct sur le patient lorsqu'elle n'est pas réduite par des mesures appropriées.
Il en résulte rapidement des complications qui nuisent
au fonctionnement des organes et mènent finalement à un état critiquement grave.
Il convient de noter aussi qu'une augmentation exagérée de la population des lymphocytes dans le sang peut être observée dans d'autres maladies humaines que les leucémies à lymphocytes. Par exemple, une telle situation peut être la conséquence de graves réactions allergiques à l'administration de certains agents,notamment des médicamen ts, e t de nombreuses affections don t les lymphocytes sont les médiateurs.
En plus des agents pharmaceutiques et autres mis au point au cours des dernières années qui peuvent réprimer non spécifiquement la popula tion des lymphocytes, par exemple par modification de leur vitesse d' appari tion, différentes techniques ont été appliquées de temps à autre pour une attaque directe du problème,par exemple par élimination mécanique de ces lymphocytes hors du sang. Par exemple, il est connu de faire passer le sang dans une centrifugeuse continue pour essayer d'éliminer sélectivement les lymphocytes de manière à les raréfier dans le sang ainsi traité.
En règle générale toutefois, ce procédé n'est pas fort efficace, notamment parce que la différence de densité entre les fractions du sang qui contiennent les lymphocytes non désirés et les fractions qui comprennent les constituants recherchés est insuffisante pour que les lymphocytes soient éliminés en un pourcentage important tandis que les autres constituants restent présents en proportion élevée.
Il est bien connu aussi de traiter certaines affections comme la leucémie à l'aide d'un rayonnement électromagnétique de haute énergie, notamment du domaine des rayons X . Un tel traitement vise souvent un organe interne où les éléments figurés du sang sont formés, mais il est connu aussi d'exposer le sang aux rayons X
à l'extérieur du corps (le sang ayant été d'abord prélevé) de manière que le rayonnement n'atteigne pas directement le corps ni les organes internes de celui-ci. Ce procédé,bien que puissant,manque de sélectivité du fait que l'énergie des truc trice, outre qu'elle détruit les cellules indésirables, inactive ou détruit les constituants du sang qu'il faudrait maintenir dans l'état vital.
Parmi les agents pharmaceutiques utilisés pour le traitement une population lymphocy taire excessive résultant de la leucémie, il convient de citer ceux qui sont actifs contre les lymphocytes proprement dits. La cortisone est l'un de ces agents,dont l'eff icacité est toutefois limitée parce qu'elle ne supprime pas complètement l' activité métabolique aberrante des leucocytes malins. Le mécanisme par lequel la cortisone agit sur les lymphocytes n'a pas été parfaitement élucidé, mais on est porté à croire qu'il consiste dans la liaison initiale spécifique de la cortisone sur des récepteurs des lymphocy tes et qu'elle est entraînée alors par ces récepteurs mobiles au noyau de la cellule dont elle modifie ainsi l'activité métabolique.
On sait ou on croit de certains autres agents chimiques qu'ils se lient f aiblemen t avec les acides nu-.
cléiques de certaines cellules nuclées où ils interviennent par formation de complexes moléculaires mettant en jeu des interactions chimiques peu énergétiques ou des attractions in termoléculaires qui sont généralement transitoires et insuffisantes pour modifier notablement la vitesse de synthèse de l'ADN par
la cellule. Les "psoralènes" f aisan t l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 4.321.919 de laDemanderesse sont de tels agents chimiques.
Certaines protéines ayant un pouvoir de f ixation et appelées anticorps sont égalemen t actives contre les lymphocytes . L'interaction d'un anticorps avec un lymphocyte particulier nécessite que le lymphocyte comprenne un site ou antigène géométriquement et chimiquement réceptif pour le site actif correspondant de l'anticorps. Les forces qui unissen t l'anticorps à l'antigène sont des forces d'attraction,notamment des liaisons hydrogène, des liaisons apolaires, des interactions ioniques et des interactions de Van de Waals,dont l'intensi té est inversement proportionnelle à la distance séparant les radicaux en interaction. Par conséquent, toute modification de structure dans la membrane du lymphocyte modif ian t la géométrie de l'antigène peut empêcher la fixation de l'anticorps sur l'antigène.
De plus, lorsque l'anticorps es t fixé sur l'antigène d'une cellule, cette dernière peut subir une "modulation antigénique,, ou différenciation cellulaire al térée, qui entraîne la rupture de la liaison des anticorps qu' elle porte et détruit l'affinité des anticorps pour cette cellule. Lorsqu'une membrane de lymphocyte a une structure qui empêche l'accès de l' anticorps au site de l'antigène, l'anticorps est encore attiré par l'antigène, mais est alors incapable de former une liaison permanente. Du fait que les modifications de la structure de la cellule sont plus la règle que l'exception dans les cellules malignes et que la modula-tion antigénique atteint avec un pourcentage élevé
la rela tion entre l'anticorps et l'antigène cellulaire. il n'est pas possible de combattre efficacement les cellules leucémiques avec des anticorps.
L'utilisation des anticorps pour inactiver
de manière permanente ou éliminer les agents chimiques immunogènes qui peuvent se trouver dans le sang, par exemple des anticorps naturels indésirables, a été entravée aussi par l'inaptitude d'un anticorps à former un complexe fort ou irréversible avec un antigène.
Les interactions pharmacologiques décrites ci-dessus peuvent être renforcées par des agents chimiques analogues photoactifs. Les agents chimiques photoactifs sont des composés portant un ou plusieurs radicaux qui sont excités par le rayonnement ultraviolet incident et qui, après exci ta tion, on t tendance à former des liaisons covalentes avec les radicaux chimiques voisins. La réactivité des divers agents photoactifs varie de celle des agents chimiquement spécifiques, ce qui est le cas des agents tels que les psoralènes, à celle d'agents ayant une grande réactivité à l'égard
de virtuellement tout radical, ce qui est le cas des radicaux diazo e t azide. Les radicaux diazo et azide sont les radicaux pho toac tif s préférés pour conf érer aux agents chimiques utilisés suivant l'invention la photoactivité qui est essentielle dans le procédé de l'invention.
Jusqu' à présent, les agents chimiques photoac tif s n' on t é té utilisés que de façon très limitée.
A l'échelle clinique, une classe de composés photoactif s ,à savoir les psoralènes, a été mise en oeuvre pour le traitement des patients souffrant de psoriasis. D'autres applications de ces agents sont restées au stade presque exclusivement expérimental de la physiologie cellulaire et de la chimie, comme il ressort typi-quement des articles ci-après parus dans Annals of N.Y.
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Combining Région", Richards, F.F. et Lif ter, J., pages
78-89; et "Pho tolabile Antibiotics as Probes of Ribo-
<EMI ID=2.1>
302-323.
La Demanderesse a découvert un procédé qui permet une réduction sûre et efficace de la population active de certains constituants du sang. Plus particulièrement, le procédé de l'invention permet de réduire la population active de certaines cellules nucléées
et de certaines substances an tigéniques indésirables, comme les anticorps autoréactifs gênants,du sang d'un patient humain.
Suivant le procédé de l'invention, le sang nécessitant un tel traitement est prélevé sur le patient et irradié dans l'ultraviolet à une longueur d'onde d'environ 2000 à 4000 Angstroms et de préf érence d'environ 3200 à 4000 Angstroms (UV A) en présence d'une quantité efficace d'un agent chimique photoactif dissous d'un type capable d'une association intermoléculaire
ou chimique avec
1. les acides nucléiques des cellules nucléées du sang,
2 . les sites récepteurs de stéroïde des cellules nucléées du sang,
3. les sites antigéniques des cellules nucléées du sang, ou
4. les sites antigéniques des agents chimiques immunogènes.
Par l'irradiation, l'agent chimique pho to ac tif est. amené à former un produit de pho toaddi tion permanent avec le site associé de la cellule nucléée du sang ou de l'agent chimique immunogène, ce qui entraîne la destruction du constituant faisant par tie du produi t d'addition. Le sang irradié est alors restitué au patient.
Lorsqu'un agent chimique photoactif ayant de l'affinité pour l'acide nucléique des cellules nucléées,
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vent-ion, les forces d'attraction in terrrcléculaires précitées attirent l' agen t dans une relation d'intercalation avec les acides nucléiques des lymphocytes. Avant l'activation, l'agent n'a pas ou guère d'effet sur la chimie de la cellule, mais après irradiation il forme certaines liaisons covalentes avec les acides nucléiques de la cellule et inhibe ainsi les fonctions métaboliques de cette dernière. De la sorte, les processus cellulaires sont interrompus et en particulier l'aptitude de la cellule à se diviser disparai t,de sorte que la cellule meurt.
Les agents chimiques appelés psoralènes, décrits plus en détail dans le brevet des Etats-Unis
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vélés avoir l'activité décrite et bien convenir pour une application suivant la présente invention. Les agen ts chimiques pho toac tif s qui on t de l'affinité pour l'ADN, comme les psoralènes, lorsqu'ils sont u tilisés conformément. à l'invention, offrent l'avantage très important que l'inhibition et la destruction des lymphccy tes tenden t à être sélec tives, dans cer taines affections comme la leucémie, à l'égard des cellules dont la suppression est la plus désirée parce que ce sont ces cellules qui ont l'activité métabolique la plus intense de sorte qu'elles constituent les cellules les plus susceptibles d'être inhibées par le procédé de l'invention.
La cortisone est un agent chimique manifestant de l'activité pour certains récepteurs particuliers des lymphocytes,qui sont des cellules nucléées. Comme déjà indiqué, la cortisone n'a pas donné entière satis-faction pour réduire la population lymphocytaire active chez les patients atteints de leucémie. Suivant l'invention, la cortisone peut cependant être utilisée pour le traitement de la leucémie d'une manière nouvelle et beaucoup plus efficace.
Avant d'être utilisée suivant l'invention,
la cellule doit d'abord être rendue photoactive. Il
est apparent pour le spécialiste que la photoactivation de la cortisone peut être réalisée suivant différentes techniques chimiques bien connues. Les détails de ces techniques sortent du cadre de l'invention qui est limité à un procédé suivant lequel certains agents chimiques peuvent être utilisés pour réaliser
des réductions antérieurement impossibles de la population active de certains constituants du sang. Il
est évident pour le spécialiste également qu'en appliquant certaines techniques chimiques connues,notamment si nécessaire la protection de sites par liaison , on peut fixer sur la cortisone un radical photoactif en différentes positions et que les cortisones ainsi substituées peuvent faire l'objet d'une évaluation et qu'il est facile de déterminer le composé homologue conservant le plus grand pourcentage de l'activité biologique normale de la cortisone. La chimie de la photoactivation telle qu'elle est décrite ci-dessus et la détermination de l'homologue le plus actif sont décrites en détail dans les articles suivants:
1. Katzenellenbogen, J.A.,H.N. Myers et H.J. Johnson, Jr., 1973, J. Org. Chem. 38: 3525-33.
2. Katzenellenbogen, J.A., H.J. Johnson, Jr. et H.N. Myers, 1973, Biochemistry 12: 4085-92.
3. Katzenellenbogen, J.A., H.J. Johnson, Jr., K.E. Carlson et H.N. Myers, 1974, Biochemistry 13:
2886-94.
Comme il ressort de ces articles, la photoacti-vation des stéroïdes a été réalisée avec beaucoup de succès par fixation de radicaux photoactifs qui sont
des radicaux diazo et azide. Ces radicaux ont par euxmêmes une photoactivité intrinsèque fort élevée et cette activité subsiste lorsqu'ils sont incorporés à un autre agent chimique qui devient ainsi photoactif.
Suivant les techniques connues pour la formation de dérivés photoactifs à l'aide de ces radicaux, on peut synthétiser la 16-diazocortisone, qui est préférée aux fins de l'invention parce qu'elle conserve beaucoup de son activité pharmacologique initiale, avec un bon rendement en nitrosant d'abord la cortisone pour obtenir la 16-oximocortisone qu'on transforme ensuite en 16-diazocortisone par oxydation à l'aide de chloramine. D'autres cortisones substituées peuvent être obtenues par nitration de la cortisone au moyen d'acide nitrique dans l'acide acétique glacial. Cette nitration donne un certain nombre d'azides qui peuvent être séparés aisément par chromatographie sur colonne. Les paramètres de réaction intervenant dans la synthèse de ces produits sont exposés dans l'article précité de Katzenellenbogen dans
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Le dérivé photoactif de cortisone ayant la structure préférée indiquée ci-dessus ou l'un de ses homologues possibles moins préférés, après addition au sang, pénètre aisément dans les lymphocytes et autres cellules nucléées et s'associe aux récepteurs de cortisone de ces cellules. Après une durée convenable,calculée de façon que la cortisone substituée atteigne ces sites récepteurs en un pourcentage élevé,normalement 1
à 120 minutes et de préférence 5 à 15 minutes, le sang contenant en solution une dose de dérivé photoactif de cortisone qui est à peu près celle d'usage classique pour le traitement du cancer, à savoir environ 1 nanogramme à
100 microgrammes par ml de sang.est irradié dans l'UV.
L'irradiation du sang active in situ le radical photoactif des molécules de cortisone sur les sites récepteurs de cortisone et provoque la formation de produits de photoaddition entre la cortisone substituée et son récepteur,en conséquence de quoi l'aptitude de celui-ci
à transmettre la cortisone indispensable pour la poursuite de l'activité métabolique de la cellule disparaît. Par conséquent, une fraction fort importante des récepteurs de cortisone des lymphocytes se trouve inactivée et ces cellules deviennent rapidement non fonctionnelles et en particulier impropres à se diviser, ce qui entraîne leur destruction rapide.
Des anticorps spécifiques à l'égard de constituants particuliers du sang peuvent être formés, mais, comme déjà indiqué,il n'a pas été possible de les utiliser avec de bons résultats pour réprimer une'population de cellules malignes dans le sang en raison des variations de structure que présentent fréquemment les cellules malignes et des phénomènes cellulaires comme la modulation antigénique,qui permettent aux cellules de se dégager des anticorps complexés. Par exemple, des anticorps spécifiques d'un type particulier de lymphocytes
T malins peuvent être impropres à complexer une fraction importante de ces cellules dans le sang indépendamment du fait que les anticorps ont de l'affinité pour ces cellules et un nombre sensible de lymphocytes qui ont été complexés par les anticorps rejettent les antigènes combinés et perdent ainsi les anticorps. Suivant l'invention toutefois, les anticorps photoactivés peuvent être utilisés pour réduire une population de lymphocytes fonctionnels dans une mesure impossible jusqu'à présent. En outre, le procédé de l'invention permet aussi d'utiliser des anticorps photoactivés spécifiques à l'égard d'autres constituants du sang,comme des anticorps indésirables,de manière à réprimer la population de ces constituants dans le sang avec une efficacité également bonne.
Les procédés suivant lesquels un anticorps spécifique d'une cellule particulière ou d'un agent chimique immunogène peut être produit et purifié
sont classiques et ne seront pas décrits plus en détail, sauf à rappeler que des anticorps monoclonaux fort spécifiques peuvent être obtenus en très grande quantité suivant la technique Hybdridoma ou d'autres techniques connues.
Les techniques chimiques permettant de rendre photoactif un anticorps qu'on désire utiliser aux fins de l'invention sont également connues du spécialiste.
Il est évident pour celui-ci que sensiblement tous les anticorps comprennent un certain nombre de sites permettant la formation d'un dérivé photoactif. Les processus suivant lesquels des entités étrangères à un anticorps peuvent se fixer sur celui-ci sans réprimer l'aptitude de l'anticorps à former un complexe avec ses antigènes spécifi.ques ont été détaillés dans Handbook of Experimental Immunology, Weir, D.M., pub. J.B. Lippincott,
1978, pages 15.1 à 15.30. Aux fins de l'invention, il est important que la formation du dérivé n'entraîne pas la destruction de la région de combinaison de l'anticorps qui est spécifique à l'égard de la cellule cible.
Il convient de noter sous ce rapport que vu le nombre de sites possibles pour la formation de dérivés sur la plupart des anticorps et les très nombreuses techniques permettant de fixer un radical photoactif,par exemple les radicaux diazo et azide qui sont préférés, il est rarement nécessaire de prendre des précautions pour protéger spécifiquement la région de combinaison. Toutefois, s'il se trouve que la région de combinaison d'un anticorps serait détruite par la formation du dérivé photoactif, les techniques habituelles de protection
du site de combinaison et de suppression ultérieure du radical protecteur sont applicables.
Lorsque les anticorps photoactivés spécifiquement réactifs à l'égard de l'un ou l'autre constituant du sang, par exemple,dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les lymphocytes T malins d'un patient, sont incorporés au sang de celui-ci conformément à l'invention, ils forment très rapidement
des complexes avec les lymphocytes T pour lesquels existe la correspondance requise de la région de combinaison de l'anticorps et du site antigénique de la cellule. Toutefois, de nombreux anticorps,en raison d'insuffi- sance de leur propre région de combinaison ou des récepteurs des cellules cibles,sont attirés vers les lymphocytes cibles,mais ne sont pas à même de former un complexe anticorps-antigène vrai. Lors de l'irradiation dans l'ultraviolet d'une longueur d'onde propre à activer le radical photoactif particulier fixé sur les anticorps, les radicaux photoactifs des anticorps qui ont été complexés forment préférentiellement les produits
de photoaddition avec les cellules du complexe,de sorte que celles-ci sont liées de manière permanente aux anticorps et que la modulation antigénique permettant la rupture du complexe n'est plus possible. D'autres anticorps qui n'avaient jusqu'à présent pas pu former de complexes avec l'une ou l'autre cellule cible en raison d'une correspondance insuffisante des régions de liaison respectives forment, lors de la photoactivation,préférentiellement des produits de photoaddition avec ces cellules donnant ainsi naissance à un complexe de photoaddition qui n'avait jamais existé antérieurement. De la façon décrite, des doses d'anticorps photoactivés qui sont à peu près celles choisies d'habitude pour le traitement des affections,à savoir de l'ordre d'environ 1 nanogramme à
100 microgrammes par ml de sang,peuvent être utilisées avec un bon effet thérapeutique.
La formation de complexes anticorps-antigène induite par voie photochimique comme décrit ci-dessus
est accentuée par la fixation de plusieurs radicaux photoactifs sur l'anticorps parce que la présence de plusieurs radicaux photoactifs sur l'anticorps augmente la probabilité qu'une molécule unique d'anticorps puisse former un complexe avec plus d'une cellule cible. Lorsque de tels anticorps sont utilisés conformément à l'invention, ils manifestent une tendance accrue à former
des réseaux ou des chaînes de cellules complexées qui sont ainsi soustraites au sang avec une facilité particulière.
Il entre également dans le cadre de l'invention que des anticorps spécifiques à l'égard d'anticorps naturels particuliers indésirables ou d'autres agents immunogènes puissent être rendus photoactifs et utilisés suivant l'invention pour former des complexes fixant énergiquement ces agents et permettant ainsi de les éliminer de l'organisme avec beaucoup plus d'efficacité qu'il n'était auparavant possible.
Suivant le procédé de l'invention, indépendamment de la nature de l'agent chimique photoactif utilisé, le sang prélevé chez le patient peut subir un traitement en marche discontinue,mais est de préférence converti en un courant extracorporel qui traverse un poste de traitement dans lequel a lieu l'irradiation. Un tel poste de traitement peut consister en un passage tubulaire plat
de grande longueur dont les parois sont sensiblement transparentes à la lumière ultraviolette incidente qui sert à activer l'agent photochimique. Des doses d'irradiation typiques s'échelonnent d'environ 0,1 à 100 joules
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de surface de sang, indépendamment du fait que les opérations sont conduites en marche continue ou discontinue, des débits typiques d'écoulement dans le poste d'irra-diation étant d'environ 10 à 75 ml/minute.
Après le traitement, le lot complet ou le flux irradié de sang peut être réinjecté au patient. Néanmoins, suivant la nature de l'agent chimique photoactif utilisé pour le traitement du sang, il peut être préférable de filtrer ou centrifuger le sang traité avant de lerestituer au patient. Les cas où une telle opération semble appropriée sont expliqués plus en détail ciaprès.
L'invention est expliquée plus en détail à titre d'exemple avec référence au dessin annexé dans lequel:
Fig. 1 est un tableau de marche schématique pour une forme de réalisation préférée d'un système fonctionnant suivant l'invention; Fig. 2 est une vue schématique et en élévation du poste d'irradiation du système de la Fig. 1; Fig. 3 est une vue schématique en plan d'une forme de réalisation du poste d'irradiation de la Fig.2; Fig. 4 et 5 sont des vues en coupe suivant les lignes 4-4 et 5-5 de la Fig. 3 montrant les configurations du passage de parcours et du passage de sortie de l'appareil de la Fig. 3.
La Fig. 1 est une vue schématique d'un système
10 conforme à l'invention. Sauf pour ce qui est du poste d'irradiation, la plupart des organes constituant le système 10 sont classiques et ne seront donc pas décrits en détail.
Comme il ressort de la Figure, le sang peut être prélevé initialement chez le patient,par exemple
en 12. Normalement, le sang est prélevé à l'aide d'une aiguille qui peut être implantée, par exemple, dans la veine antécubitale droite. Comme le montre la Fig. 1, on fait l'hypothèse que le traitement du sang conformé-
<EMI ID=7.1> à-dire que pour la description ci-après, le flux peut être considéré comme continu à partir du prélèvement
en 12 jusqu'au retour du sang au patient en 14. Le retour en 14 est normalement effectué au moyen d'une aiguille implantée dans la veine antécubitale gauche. Lorsque le flux est effectivement continu comme illustré, un débit typique de sang applicable aux fins de l'invention s'échelonne d'environ 10 à 75 ml/minute et plus avantageusement d'environ 40 à 50 ml/minute. Ces débits sont entretenus au moyen d'une pompe 16 faisant partie du circuit sanguin extracorporel indiqué de manière générale en 18 et peut être l'une ou l'autre des pompes d'usage courant pour le traitement du flux sanguin,notamment la pompe modèle 30 vendue par la Société Haemonetics Corporation.
Comme il est habituel de le faire en médecine, des anticoagulants sont de préférence injectés dans le courant de sang extracorporel en 20 c'est-à-dire à proximité du point de prélèvement. Ces anticoagulants peuvent être des solutions de citrate acide, de dextrose et/ou d'héparine ou d'autres compositions quelconques connues comme utiles à cette fin.
Un détecteur d'occlusion ou piège à bulles 22 est de préférence prévu dans le circuit 18 aux fins habituelles. Un tel piège comprend fondamentalement un réservoir tampon visant à empêcher ou inhiber l'apparition ou la persistance de bulles dans le flux de sang.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, l'agent chimique photoactif est de préférence ajouté au sang du patient dans le circuit extérieur et donc, comme dans le système 10 de la Fig. 1, peut être mélangé au sang à l'aval de la pompe 16 juste à l'amont de l'endroit où le sang entre dans le poste d'irradiation 24.
Comme déjà indiqué, les agents chimiques pho-toactifs préférés aux fins de l'invention sont les psoralènes, la cortisone photoactivée, les anticorps photoactivés qui sont spécifiquement réactifs à l'égard des lymphocytes malins et les anticorps photoactivés qui sont spécifiquement réactifs à l'égard des anticorps indésirables du patient. Comme déjà indiqué aussi, d'autres agents chimiques photoactifs peuvent être utilisés suivant l'invention. La technique fondamentale appliquée pour introduire les agents chimiques photoactifs est de les dissoudre dans une solution isotonique et d'injecter celle-ci ensuite directement dans le courant de sang, par exemple en 26.
Le débit d'apport des agents, rapporté au débit de sang,est choisi pour établir dans le sang.après passage par le poste d'irradiation 24, une concentration de l'intervalle voulu propre à chaque agent chimique.
Il convient de noter sous ce rapport que le but principal des opérations décrites est d'établir la concentration désirée en agent chimique photoactif dissous immédiatement avant que le sang passe par le poste d'irradiation. Il est donc évident, suivant un autre aspect de l'invention, que l'agent photoactif ne doit pas nécessairement être introduit directement par injection dans le courant extracorporel 18 du sang indiqué à la Fig. 1. En effet, il est admissible aussi d'atteindre la concentration désirée en agent photoactif en administrant le composé par voie orale ou autre directement au patient.
Par exemple, lorsque du psoralène est administré conformément à l'invention par voie orale, la dose peut être d'environ 0,6 à 1,0 mg par kg de poids du corps. Une concentration convenant aux fins de l'invention est alors atteinte dans le sang environ 2 heures après l'administration par voie orale. D'autres modes d'administration pour d'autres agents chimiques photoactifs conformes à l'invention et les doses convenables sont évidents pour le spécialiste.
Il est cependant préférable d'introduire les agents chimiques photoactifs conformes à l'invention dans le courant extracorporel (ou le volume prélevé)
pour atteindre des concentrations plus exactement définies et de plus pour éviter ou atténuer autant que possible les effets secondaires pouvant résulter de l'administration du principe actif directement dans l'organisme.
Au poste d'irradiation 24.qui consiste en une chambre d'irradiation 28 et une source de rayonnement 30, le sang qui véhicule l'agent chimique photoactif dissous à la concentration désirée est exposé au rayonnement ultraviolet (UV) dont de préférence la plupart des compo santes spectrales tombent dans l'intervalle préféré pour l'activation de l'agent photoactif utilisé en particulier pour le traitement. Le poste d'irradiation 24 est fait de matièreschoisiesde manière à éviter l'absorption de la partie désirée du spectre UV.
La Fig. 2 est une vue schématique eri élévation d'un poste d'irradiation 24 d'un type utile aux fins de l'invention. Le poste consiste en une chambre d'irradiation du sang 28 comportant une admission 31 et une sortie 32 qui permettent le passage du sang par la chambre et,à une certaine distance de celle-ci,une source 30 de rayonnement UV. La chambre 28 peut prendre différentes formes, le principe étant que la paroi 34 de la chambre opposée à la source 30 doit être sensiblement transparente au rayonnement ultraviolet incident. La chambre (ou au moins la paroi 34) est donc normalement faite de l'une ou l'autre matière plastique sensiblement transparente dans l'ultraviolet telles qu'elles sont d'usage courant pour les tubes conçus pour l'administration intraveineuse des solutions, par exemple le poly(chlorure de vinyle) etc.
Dans une forme de réalisation préférée de la chambre d'irradiation 28, qui se prête bien à l'application de l'invention en marche continue ou discontinue, le dispositif comprend une simple enveloppe qui est irradiée par le dessus et le dessous. Dès lors,dans cette forme de réalisation, le sang qui est traité passe par
la chambre d'irradiation 28 dans un canal central 36 à section sensiblement rectangulaire plate. La surface exposée de la chambre 28 est choisie en fonction de la nature des sources,de manière que le sang passant par
la chambre reçoive la dose de rayonnement désirée. Dans une autre forme de réalisation, la chambre 28 a la configuration illustrée par les Fig. 3, 4 et 5. En l'occurrence, un serpentin tubulaire 3 8, dont la section (Fig.5) est aplatie en une ellipse très oblongue,est fixé dans
ou sur une plaque de support 40. L'admission 30 à ce serpentin a une section circulaire qui est située à l'aval de la pompe 16 dans le circuit de la Fig. 1. L'apport de l'agent chimique photoactif est indiqué schématiquement en 26. La section très aplatie du serpentin permet un bon écoulement du sang dans celui-ci, mais a la propriété plus importante d'assurer une;exposition convenable du sang en.circulation au rayonnement UV incident. La sortie 32 présente à nouveau une section circulaire.
Indépendamment de la forme de la chambre 28,
il est préférable que celle-ci soit aussi mince que possible. Des chambres d'une épaisseur d'environ 0,05 à
10 mm entrent dans le cadre de l'invention, la préférence étant donnée à des chambres d'une épaisseur d'environ 0,05 à 1 mm.
La source de rayonnement UV 30 peut comprendre une lampe UV 41 ou plusieurs de ces lampes disposées côte à côte ou autrement, chaque lampe pouvant être munie d'un réflecteur 42. Ces lampes UV peuvent être des lampes disponibles dans le commerce dont il existe de nombreux types connus.
Par exemple, la source UV 30 peut comprendre une seule lampe au mercure de 1000 watts modèle 6287 de la Société Oriel Corporation de Stamford, Connecticut. Munie de filtres convenables, cette source donne un bon spectre relativement continu qui est fort intense entre
3200 et 4000 Angstroms avec un pic d'émission à environ
3650 Angstroms qui est préféré lorsque le psoralène est l'agent photoactif utilisé suivant l'invention. Cette lampe munie d'un réflecteur convenable peut être disposée à une distance d'environ 5 à 30 cm de la chambre 28. Aux débits entretenus conformément à un aspect
de l'invention, une telle source fait absorber par le sang du circuit une quantité d'énergie tombant dans l'intervalle intéressant pour l'application du procédé.
Le sang quittant le poste d'irradiation 24
par la sortie 32 dans le cas de la Fig. 1 peut être restitué immédiatement au patient en 14. Toutefois, avant que le sang soit restitué au patient, il peut éventuellement subir un échange de chaleur l'amenant à la température de la circulation sanguine du patient.
Un tel échange de chaleur est nécessaire lorsque le sang, en conséquence du traitement subi,a atteint une température notablement différente de celle du patient.
Lorsque le procédé de l'invention est appliqué pour réduire la population lymphocytaire active du sang au moyen d'un agent actif à l'égard de l'ADN,comme le psoralène,ou d'une cortisone photoactivée, les lymphocytes traités restitués au patient au terme de leur traitement sont rapidement détruits par les processus physiologiques normaux de l'organisme du patient. Plus spécifiquement, en conséquence du traitement conforme à l'invention, les fonctions métaboliques des lymphocytes traités sont entravées au point que si la dose d'agent photoactif et la dose de rayonnement UV sont convenables, les cellules ainsi traitées sont détruites en un pourcentage notable en quelques jours.
Un avantage de cette particularité de l'invention est qu'il est donc possible de traiter en une fois sensiblement toute la masse sanguine d'un patient sans soumettre la fonction d'épuration sanguine du patient à la surcharge dangereuse qu'induirait la destruction simultanée de tous les lymphocytes traités.
Lorsque des anticorps photoactivés spécifiques à l'égard des lymphocytes malins sont utilisés dans les autres formes de réalisation préférées de l'invention, les lymphocytes (ou en variante les anticorps indésirables) du sang restitué au patient se trouvent complexés par l'anticorps activé et ainsi marqués en vue de leur élimination hors du sang. Toutefois,comme les complexes de l'anticorps photoactivé formés conformément à l'invention sont complètement constitués avant que le sang ait quitté le poste d'irradiation 24, le sang doit être additionné de quantités relativement faibles d'anticorps activé afin que la filtration biologique par l'organisme du patient ne subisse pas de choc ou de surcharge, ou, bien le sang traité doit être filtré ou centrifugé avant d'être restitué au patient.
Indépendamment de la nature de l'agent photoactivé utilisé suivant l'invention et de la dose à laquelle il est administré, la surcharge imposée à l'organisme peut être diminuée au moyen d'une centrifugeuse
44 (ou autre système de filtration) qui est adjointe au système de l'invention et qui exécute différentes fonctions.
Des centrifugeuses continues du type utilisé suivant l'invention sont d'usage courant dans des appareils de traitement du sang vendus par différents fabriquants, notamment les sociétés Haemonetics Corporation
<EMI ID=8.1> Products Division à Monsey, New York. Dans des systèmes connus contenant de tels dispositifs, tous les éléments de la Fig. 1 sont présents à l'exception du poste d'irradiation 24. La fonction de la centrifugeuse continue dans les systèmes connus est de séparer les lymphocytes en excès ou les autres constituants intéressants du sang. Un inconvénient d'un tel système est son inefficacité puisque la centrifugation permet
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en faisant disparaître simultanément divers constituants qu'on désire en fait conserver.
Dans le système 10 de l'invention, deux fonctions peuvent être effectuées par la centrifugeuse continue 44. L'une de celles-ci est l'élimination des lymphocytes ou autres constituants complexés du sang, comme envisagé plus haut. Du fait que l'administration des psoralènes ou de la cortisone suivant le procédé de l'invention vise principalement à entraver la fonction des lymphocytes pour finalement raréfier leur population active, l'importance de la centrifugeuse 44 n'est pas aussi grande que dans les systèmes classiques. Du point de vue mécanique, cela signifie qu'il n'est pas nécessaire de travailler aussi près de l'interface de densité entre la fraction lymphocytaire et.les fractions utiles du sang qu'on désire conserver. On peut ainsi éviter une séparation indésirable de ces fractions utiles du sang complet.
Dans les formes de réalisation de l'invention mettant des anticorps photoactivés en jeu, les complexes d'anticorps formés sont séparés aisément des autres fractions utiles du sang, soit par filtration, soit par centrifugation dans l'appareil 44.
La centrifugeuse continue 44 peut être utilisée à une autre fin importante. En particulier, une fraction ou sensiblement la totalité du plasma du sang peut être éliminée en 46 et remplacée par du plasma frais en 48. Cette technique de lavage permet d'éliminer efficacement l'agent chimique photoactif en excès que peut contenir le plasma par remplacement du plasma en 46 au moyen d'un liquide isotonique exempt de cet agent chimique. Par conséquent, lorsque le sang est restitué au patient en 14, il est sensiblement exempt d'agent chimique en excès, c'est-à-dire autre que celui combiné avec le constituant du sang qui a subi le traitement de la façon indiquée.
Il convient de rappeler que bien que le mode de réalisation préféré de l'invention, qu'illustre la Fig. 1, soit à marche continue, le traitement du sang peut être effectué aussi en marche discontinue conformément à l'invention. Par exemple, une quantité fixe et définie de sang peut être prélevée chez le patient. Une telle quantité,dite lot,peut déjà contenir les quantités voulues d'agent chimique photoactif dissous, par exemple en conséquence d'une administration préalable au patient, mais en variante, l'agent peut être mélangé extérieurement au sang prélevé. Ce sang contenant l'agent désiré peut alors être amené à un poste d'irradiation où il est exposé à la quantité désirée d'énergie UV.
Pendant cette opération, le sang peut circuler dans le poste comme indiqué ou bien ce traitement peut être effectué en milieu statique jusqu'à dissipation de la quantité voulue d'énergie si la quantité de sang le permet ou si la chambre 28 a des dimensions appropriées. Ensuite, le sang traité est retiré du poste d'irradiation et centrifugé comme déjà indiqué ou restitué directement au patient.
On sait que les agents chimiques supplémentaires,ci-après entrent en interaction avec des cellules intactes après exposition en lumière ultraviolette et visible. Ces agents peuvent être utilisés aussi dans le système de l'invention.
1. Ethidium et acridines (Yielding K.L. et Yielding L.W.: Photoaffinity labeling of DNA. Annals
of N.Y. Acad. Sei. 346: 368-378, 1980). Outre adriamycine,daunomycine et rubidazone.
2. Sulfonamides, sulfonylurées, phénothiazines, tétracyclines, dérivés de goudron de houille, anthracène, pyridine et phénanthrène (Kornhauser A:
Molecular aspects of phototoxicity. Annals of N.Y.
Acad. Sci. 346: 398-414, 1980).
3. Anticorps spécifiquement réactifs (Richard F.F. et Lifter J.: Photoaffinity probes in the antibody combining region. Annals of N.Y. Acad. Sci. 346:
78-89, 1980).
L'exemple ci-après illustre l'application du procédé et du système de l'invention à la réduction thérapeutique de la population en activité d'un constituant de la masse sanguine d'un patient.
On prélève 500 ml de sang chez un patient souffrant de leucémie aiguë. On conserve ce sang dans une vessie à sang qu'on raccorde par des conduites d'aller et de retour au système de traitement du sang. Pour cette expérience, le système consiste en une pompe et en un poste d'exposition aux UV A à plusieurs passes,comportant une chambre d'exposition d'une épaisseur de
1,0 mm et d'une surface totale de 0,312 m . La chambre d'exposition est exposée par le dessus et le dessous à des sources de rayonnement ultraviolet A dont la plupart des composants spectrals se situent de 3200 à 4000 Angstroms avec des intensités de pic d'environ 3600 à 3700
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sées les surfaces de la chambre indique une valeur d'environ 28,8 J/cm /heure.
On établit une teneur en psoralène de 100 nanogrammes/ml dans le sang à traiter par administration par voie orale de psoralène au patient 2 heures avant la prise de sang. Après prélèvement du sang, on ajoute à celui-ci, par ml, 20 unités de sulfate d'héparine pour empêcher la coagulation du sang dans l'appareil.
Le nombre des lymphocytes dans l'échantillon
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et donc gravement différent de la valeur ordinaire de
5000/mm . L'examen des lymphocytes rèvèle que sensiblement tous sont des lymphocytes T malins.
Pour la conduite de l'expérience, on prélève du sang hors de la vessie au débit de 40 ml/minute en
le faisant passer par la chambre d'irradiation et en le renvoyant à la vessie. On prélève un petit échantillon
à la conduite de retour avant de commencer l'irradiation en UV A et ensuite à intervalles de 1 heure, le dernier échantillon étant prélevé 3 heures après le début de l'irradiation. On met ces échantillons en culture et
on prélève sur ces cultures des aliquotes pour l'évaluation au troisième jour après 1 <1> irradiation, de même qu'au quatrième, au cinquième et au sixième.
On détermine sur chaque aliquote prélevée des trois échantillons de sang irradié, le nombre total des cellules nucléées et le nombre de celles-ci qui restent viables. On détermine le nombre de cellules nucléées viables en ajoutant du bleu trypan qui est absorbé par les cellules nucléées mortes, mais rejeté par les cellules viables.
Les données rassemblées au tableau sont groupées de la manière suivante:
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jusqu'à évaluation du nombre de cellules dans l'échantillon (en jours);
colonne II - nombre de cellules nucléées dans l'échantillon au moment de l'évaluation (x 104);
colonne III - nombre total de cellules nucléées (viables plus mortes) / nombre de cellules nucléées au temps zéro (en pourcent);
colonne IV - nombre de cellules nucléées viables/nombre total de cellules nucléées au temps zéro
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Il ressort du tableau que l'invention assure une destruction rapide des lymphocytes en excès dans
le sang traité sans effet défavorable cliniquement décelable sur d'autres constituants du sang. L'analyse effectuée dans les 6 jours après le traitement conforme à l'invention montre que la population des lymphocytes viables est appréciablement réduite dans chaque échantillon de sang. Plus particulièrement dans les 6 jours de l'exposition dans l'appareil décrit pendant 1, 2 et 3 heures, la population des lymphocytes viables subsistant dans le sang traité est réduite respectivement à 13, 2 et 1% des populations initiales. A titre de comparaison, un échantillon témoin qui n'a pas été exposé en UV A contient après la même durée encore 86% de ses lymphocytes.
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
1 - Procédé pour réduire la population active d'un constituant du sang dans la masse sanguine d'un patient humain, caractérisé en ce qu'on prélève le sang chez le patient et on irradie le sang prélevé en lumière UV en présence d'une quantité efficace d'un agent chimique photoactivé dissous spécifique à l'égard d'un site récepteur dans ou sur le constituant du sang et capable, lorsqu'il est activé par la lumière
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récepteur pour créer une liaison chimique entre l'agent chimique photoactivé et le site récepteur,de façon à amorcer la destruction et/ou l'élimination de ce constituant du sang hors de la masse sanguine du patient
et on restitue le sang irradié au patient, l'agent chimique étant de préférence choisi entre (1) un agent ayant une affinité pour les récepteurs de stéroides des cellules nucléées du sang, (2) un anticorps spécifique à l'égard des cellules nucléées du sang et (3) un anticorps spécifique à l'égard d'agents chimiques immunogènes.