DE3587266T2

DE3587266T2 - Verfahren und system zur entfernung von immunosuppressiven bestandteilen aus saeugetierblut.

Info

Publication number: DE3587266T2
Application number: DE8585114425T
Authority: DE
Inventors: M Rigdon Lentz
Original assignee: Anisa Medical Inc
Current assignee: Anisa Medical Inc
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2005-11-14
Also published as: IL77062A0; EP0184040B1; DE3587266D1; ATE88097T1; US4708713A; AU4992985A; AU596567B2; EP0184040A3; CA1262681A; ZA858676B; JPS61172563A; MX168132B; EP0184040A2

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein verbessertes extrakorporales Verfahren und System zur Behandlung von Erkrankungen und Zuständen, die sich aus Defekten im Immunreaktionssystem ergeben oder davon abhängig sind, und insbesondere zur Behandlung von Krebs und anderem neoplastischen Gewebe in Säugetieren durch Verringerung der Gehalte an immunosuppressiven Bestandteilen im Blut.
Es ist weithin bekannt, daß das zellständige Immunsystem unter normalen Bedingungen Krebszellen und anderes neoplastisches Gewebe angreifen und zerstören wird. Die zellständige Immunreaktion wird jedoch manchmal durch einen oder mehrere Faktoren unterdrückt oder blockiert, und wenn diese Dysfunktion oder Dysregulation auftritt, kann sich die Krankheit oder der Zustand (z. B. Schwangerschaft) relativ ungehindert entwickeln und fortschreiten.
Die Natur und die funktionellen Eigenschaften des Faktors oder der Faktoren, die das zellständige Immunsystem blockieren oder unterdrücken, sind zum größten Teil unbekannt. Forschung hat gezeigt, daß diese regulierenden Faktoren im Serum existieren und daß das Serum durch Entfernung dieser Faktoren wieder eine normale Immunreaktion erlauben wird.
Ziel der bisherigen Arbeit, die die immunosuppressiven Aktivitäten der blockierenden Faktoren betrifft, ist in-vitro- Testen von Krebszell-Wechselwirkungen mit autologen Lymphozyten gewesen. Obgleich die zytotoxischen Wirkungen auf Krebszellen, die in Serum inkubiert worden sind, das auf verschiedene Weisen behandelt wurde, um die Wirkungen der blockierenden Substanzen zu verringern, gezeigt haben, daß Krebspatienten eine Lymphozyten-Population besitzen, die Krebszellen erkennen und zerstören kann, hat es wenig oder gar keinen Fortschritt in der Entwicklung von Behandlungsverfahren für Patienten mit Immundefekt-Erkrankungen mit irgendeiner der bei dieser Forschung eingesetzten Behandlungen gegeben.
Ein Versuch, das Blut eines Patienten extrakorporal zu behandeln, um die Wirkungen eines Immundefekts abzuschwächen, ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 82305913.4 (EP-A- 0079221) gefunden worden. In dem dieser Patentanmeldung beschriebenen Verfahren wird einem Krebspatienten Blut entnommen und einer Plasmaphorese unterworfen, um Plasma von den Blutzellen abzutrennen, und dann wird das Plasma über ein Holzkohlebett perfundiert, das mit immobilisiertem Protein A beschichtet worden ist. Das so behandelte Plasma wird dann wieder mit den Blutzellen vermischt und dem Patienten wieder zugeführt. In diesen Patienten wurde signifikante Immunreaktion gegen Krebsgewebe festgestellt. Weil das verwendete Plasmaphoreseverfahren, um die Blutzellen vom Plasma abzutrennen, einen ernst zunehmenden Einfluß auf den Blutplättchengehalt im Blut ausübt, konnte dieses Verfahren nicht für eine breite Verwendung bei einer Vielzahl von Patienten in Betracht gezogen werden, insbesondere bei solchen in den ernst zunehmenden Zuständen fortgeschrittenen Krebses und bei Autoimmunerkrankungen. Außerdem sind die Verfahrensschritte, daß zunächst das Blut in eine Zellkonzentratfraktion, eine "buffy coat"-Schicht und eine Plasmafraktion durch Plasmaphorese getrennt wird und dann das Plasma in der beschriebenen Weise behandelt wird, nicht sehr attraktiv für den klinischen Einsatz.
US-A-4384954 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Blutfraktion, bei dem einem Patienten Blut entnommen und durch ein poröses adsorbierendes Material hindurchgeleitet wird, um Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht aus dem Blut zu entfernen, um eine Fraktion zur Rückführung zum Patienten zu bilden.
Ungeachtet all der hervorragenden Arbeit, die über immunosuppressive Wirkungen von blockierenden Faktoren durchgeführt worden ist, insbesondere die Arbeit in den letzten 15 bis 20 Jahren, bleibt somit noch das offensichtliche und weitverbreitete Bedürfnis nach einem sicheren, einfachen und preiswerten Verfahren und System, das Erkrankungen oder Zustände, die sich aus Immunsystem- Dysregulation ergeben, in einer klinischen Umgebung handeln oder steuern kann.
Die vorliegende Erfindung wurde als Antwort auf diese gutbekannten und weitverbreiteten Bedürfnisse entwickelt und befriedigt deren viele Erfordernisse.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von zwei Blutfraktionen zur kombinierten Verwendung bei der Stimulierung des Immunreaktionssystems eines Menschen zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfaßt, daß aus einer ersten Blutprobe, die einem zu behandelnden Menschen abgenommen ist, selektiv eine erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht entfernt wird, die immunosuppressive Bestandteile enthält, die Immunsystemreaktion verzögern oder verhindern, um eine erste Fraktion zu bilden, und daß aus einer zweiten Blutprobe, die einem zweiten, gesunden Menschen abgenommen ist, selektiv eine zweite Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht entfernt und zurückbehalten wird, um eine zweite Fraktion zu bilden, wobei das Volumen der zweiten Blutfraktion zum Volumen der ersten Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht wenigstens äquivalent ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zwei Blutfraktionen zur kombinierten Verwendung bei der Stimulierung des Immunreaktionssystems eines Menschen zur Verfügung gestellt, wobei das Produkt als eine erste Blutfraktion Blut von einem zu behandelnden Menschen umfaßt, wobei eine erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht, die immunosuppressive Bestandteile enthält, die Immunsystemreaktion verzögern oder verhindern, daraus entfernt ist, und als eine zweite Blutfraktion eine zweite Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, die aus dem Blut eines zweiten, gesunden Menschen erhältlich ist, wobei das Volumen der zweiten Blutfraktion zum Volumen der ersten Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht wenigstens äquivalent ist.
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren und System zur Behandlung von Immundefekterkrankungen und -zuständen in Säugetieren, wobei die Immunreaktion solcher Säugetiere durch Entfernung immunosuppressiver Bestandteile aus deren Blut verbessert wird. Dieses Verfahren und System ist insbesondere zur Behandlung menschlicher Patienten mit Krebs oder anderem neoplastischen Gewebe geeignet.
Obgleich das vorliegende Verfahren und System hier so beschrieben ist, daß es primär die Behandlung von Krebs betrifft, ist das Verfahren und System vollständig anwendbar auf Immundysfunktionserkrankungen, wie etwa Multiple Sklerose, Erworbenes Immundefektsyndrom (AIDS), Lupus erythematodes, Rheumatoidarthritis und andere Autoimmunerkrankungen. Zusätzlich kann das Verfahren verwendet werden, um den Geburtsvorgang bei schwangeren Säugetieren einzuleiten. Obgleich auf den ersten Blick Schwangerschaft nicht eine (ein) Immundefekterkrankung oder -zustand zu sein scheint, glaubt man, daß die blockierenden Faktoren, die verhindern, daß der normale Immunmechanismus den Fötus in schwangeren Säugetieren abstößt, in im wesentlichen derselben Art und Weise funktioniert wie bei Immundefekterkrankungen. Wenn die immunosuppressiven Faktoren auf einen genügend niedrigen Gehalt im Blut eines schwangeren Säugetieres abgesetzt sind, beginnt der Körper das fötale Gewebe in einer Reihe von zellulären Ereignissen abzustoßen, die im wesentlichen dieselbe Abstoßung darstellen, die man bei Organtransplantationen antrifft.
Die Reaktion eines Krebstumors auf die Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung ist höchst dramatisch. Innerhalb weniger Stunden im Anschluß an die Behandlung wird der Tumor erythemisch und, wenn nahe der Haut, berührungswarm, was eine frühe Entzündung des Tumors anzeigt. Innerhalb von 24 Stunden der Behandlung wird der Tumor ödematös oder angeschwollen, weicher und bleibt entzündet und warm. Biopsie des Tumors zu diesem Zeitpunkt zeigt perivaskuläres Cuffing, Ödem und vaskuläre Blutfülle und zeigt bei 48 Stunden Blutung des Tumors und lymphozytische Infiltration. Nach 72 Stunden wird der Tumor weich und abgelöst von darunterliegendem Gewebe. Eine Biopsie etwa 72 Stunden bis zu 2 Wochen nach der Behandlung zeigt akute und chronische lymphozytische Infiltration in den Tumor, der von massiver Tumorzellnekrose oder -tod bei vollständiger Aussparung des benachbarten normalen Gewebes befallen ist. Der Prozeß wird für einen auf Krebs spezifischen immunologischen Angriff gehalten und ist größtenteils identisch mit der akuten Abstoßung, die man bei Organtransplantation antrifft. Es gibt keinen Nachweis irgendeiner Schädigung an benachbartem nicht-kanzerösem Gewebe durch den Prozeß.
Die obigen Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, deutlicher werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein System zum Unterbringen von Blut, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 2 veranschaulicht ein bevorzugtes Ultrafiltrationssystem.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das allgemein die Beziehung der Prozent von Krebszelltod zur Verdünnung des Serums des Krebspatienten mit einem von blockierenden Faktoren freien Serum veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dem Patienten Blut vorzugsweise durch einen Venenkatheter entnommen, der durch eine geeignete Vene, wie etwa die Drossel- oder die Kopfvene, in die obere Hohlvene bei kleinen Tieren, wie etwa Hunden, und die Arm-Kopf- und Schlüsselbeinvenen zur Behandlung von Menschen eingeführt worden ist. Blut wird aus dem Katheter entnommen und durch eine geeignete Pumpe und Schlauchleitung zu einer Trenneinheit, wie etwa einem Ultrafilter, geleitet, in dem eine Blutfraktion mit niedrigem Molekulargewicht, die immunosuppressive Bestandteile enthält, im Blut selektiv von diesem abgetrennt wird. Nachdem das Blut behandelt ist, wird es dem Patienten durch einen geeigneten Venenkatheter wieder zugeführt, um dadurch eine akute Immunreaktion einzuleiten. Nährstoffe, Salze, Vitamine und andere notwendige Blutbestandteile, die durch das Trennverfahren aus dem Blut entfernt sind, werden dem Patienten vorzugsweise in einem Volumen wieder zugeführt, das zum Volumen des aus dem Blut abgetrennten Permeats äquivalent ist. Das Behandlungsverfahren wird fortgesetzt, bis die immunosuppressiven Bestandteile im Körper auf einen Gehalt verringert sind, der eine akute Immunreaktion ermöglicht, oder bis die Wirkungen der Entfernung der blockierenden Mittel im Patienten deutlich werden, z. B. beim schwangeren Säugetier der Geburtsvorgang einsetzt.
Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1, die eine bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, wird einem Patienten Blut mittels eines Venenkatheters 10 entnommen, wobei dessen distales Ende 11 in der oberen Hohlvene 12 angeordnet ist, die zum Herzen 13 des Patienten führt.
Das Blut fließt durch die Leitung 14 zu einer Tropfkammer 15 und dann über Pumpe 16, die den Druck des Blutes kontrolliert, durch Leistung 18 zur Trenneinheit 17, vorzugsweise einem Ultrafilter, wie dargestellt. Ein Druckmeßgerät 19 ist in Leitung 14 vorgesehen, um den Arteriendruck kontinuierlich zu überwachen. Eine Spritzenpumpe 20 führt zu Leitung 18 ein Antigerinnungsmittel, wie etwa Natriumheparin, zu, um die Gerinnung des Blutes im Ultrafilter 17 zu verhindern. Im Ultrafilter 17 strömt der Blutstrom unter Druck über das Ultrafiltermedium oder die Membran 21. Die Blutfraktion, die Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht aufweist, z. B. solche, die ein Molekulargewicht von weniger als 1.000.000 Daltons, vorzugsweise weniger als etwa 200.000 Daltons, haben, geht durch die Membran 21 hindurch und wird durch Leitung 22 als Permeat abgeführt. Das Retentat oder behandelte Blut, das Bestandteile mit hohem Molekulargewicht enthält, die Vollblutzellen und Blutplättchen einschließen, wird durch Leitung 23 abgeführt, die letztendlich zurück zum Patienten führt. Die volumetrische Pumpe 27 leitet eine kontrollierte Menge an Permeat zum Zurückbehalt und zum Messen zu einem Erlenmeyerkolben 28 mit Meßeinteilung. Die volumetrische Pumpe 30, die vorzugsweise derselbe Typ und dieselbe Leistungsfähigkeit ist wie Pumpe 27, pumpt Nährstoffe, Salze, Vitamine und andere notwendige Blutbestandteile aus Flasche 31, die dieselben enthält, zu Leitung 32, welche die Flüssigkeit zu Leitung 23 leitet, wo sie mit dem Retentat oder behandelten Blut vermischt wird. Das behandelte Blut und die anderen Bestandteile werden dem Patienten durch Venenkatheter 34 wieder zugeführt, dessen distales oder Auslaßende in der Arm-Kopf-Vene angeordnet ist. Die volumetrischen Pumpen 27 und 30 sind vorzugsweise so eingestellt, um daß sie entweder dieselbe Gesamtmenge an Flüssigkeit pumpen oder mit derselben Rate pumpen, so daß das dasselbe Flüssigkeitsvolumen, das aus dem Blutstrom des Patienten als Permeat entnommen wird, mit den notwendigen Salzen, Nährstoffen, Vitaminen, etc. wieder zugeführt wird. Der Blutstrom in Leitung 23 wird durch Filter 36 hindurchgeführt, um Gerinnsel oder andere Gewebstrümmer aus dem Blutstrom zu entfernen. Eine Tropfenkammer 37 stellt sicher, daß keine signifikanten Mengen Luft in den Blutstrom des Patienten eintreten. Ein Druckmeßgerät 38 ist vorgesehen, um den Venenblutdruck kontinuierlich zu überwachen.
Fig. 2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, in der Blut, das einem Patienten abgenommen worden ist, zunächst durch Leitung 30 zu einem ersten Ultrafilter 31 geleitet wird, um selektiv eine Blutfraktion mit Bestandteilen mit Molekulargewichten von weniger als etwa 1.000.000 Daltons abzutrennen. Das Retentat aus dieser Ultrafiltration, das die Bestandteile mit hohem Molekulargewicht enthält, wird durch Leitung 32 dem Patienten wieder zugeführt. Das Permeat aus dem ersten Ultrafilter 30 wird durch Leitung 33 zu einem zweiten Ultrafilter 34 geleitet, wo eine Blutfraktion mit einem Molekulargewicht unter 30.000 aus dem Permeatstrom aus dem ersten Ultrafilter 30 entfernt wird. Das Permeat aus dem zweiten Ultrafilter 34, das die Bestandteile mit sehr niedrigem Molekulargewicht, wie etwa Salze, Nährstoffe und dergleichen enthält, kann dem Patienten durch Leitung 38 wieder zugeführt werden. Das Retentat aus dem zweiten Ultrafilter, das blockierende Faktoren, IgG-Immunglobuline und andere Bestandteile enthält, wird durch Leitung 36 und 13 abgeführt.
Es sollte angemerkt werden, daß das Verfahren der Erfindung auch verwendet werden kann, um IgG-Immunglobuline zu entfernen, die bei der Behandlung von Arthritis und anderen Erkrankungen nützlich sind.
Das Ultrafiltermedium oder die Membran sollte eine effektive Porengröße von weniger als etwa 15 Mikrons im Durchmesser haben, um die gewünschten Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht selektiv aus dem Blut abzutrennen. Ein Filtermedium mit einer effektiven Porengröße von etwa 0,07 bis etwa 0,1 Mikrons wird Bestandteile mit Molekulargewichten von weniger als etwa 1.000.000 Dalton abtrennen, wohingegen Filtermedien mit einer effektiven Porengröße von etwa 0,03- 0,07 Mikron, Bestandteile mit Molekulargewichten von weniger als etwa 200.000 Daltons abtrennen werden. Eine Membran mit einer effektiven Porengröße von weniger als etwa 0,03 Mikron wird benötigt, um Bestandteile mit Molekulargewicht von weniger als etwa 30.000 Daltons abzutrennen.
Eine bevorzugte Membran ist eine, in der die Poren durch senkrecht zur Oberfläche ausgerichtete Elektronenstrahlen hergestellt werden, weil auf diese Art und Weise die Größe und Dichte der Poren genau gesteuert werden kann. Die Poren sind im wesentlichen kreisförmig im Querschnitt, so daß die effektive Porengröße die tatsächliche Porengröße ist. Die effektive Porengröße von Ultrafiltermedien, die Poren mit nicht-kreisförmigen Querschnitten aufweisen, soll der Durchmesser einer kreisförmigen Pore sein, die Moleküle oder andere Bestandteile einer zu den Molekülen oder anderen Bestandteilen, die durch das fragliche Filtermedium hindurchgehen, äquivalenten Größe hindurchlassen werden.
Die Filtermembran sollte weniger als etwa 25 Mikrons, vorzugsweise weniger als etwa 10 Mikrons dick sein. Geeignete Materialien für die Ultrafiltermembran schließen Folien aus Polytetrafluorethylen (Teflon R) und Polycarbonatharzen ein. Die durchlässige Membran sollte keine Blutgerinnung bewirken oder in anderer Weise mit dem Blut reagieren.
Blut sollte durch die Ultrafiltereinheit mit ausreichendem Druck gepumpt werden, um zu bewirken, daß die Blutbestandteile mit den immunosuppressiven Wirkungen durch den Filter hindurchgehen, aber mit einer Geschwindigkeit, welche die Blutzellen, die über die Membran gehen, nicht übermäßig scheren oder in anderer Weise beschädigen. Allgemein ist festgestellt worden, daß das Verhältnis der Fläche der Membran zur Menge an behandeltem Blut pro Stunde innerhalb von etwa 0,1 bis 2 cm²/ml liegen sollte. Der Differenzdruck über der Membran sollte im Bereich von etwa 2 bis 20 mm Hg liegen.
Bei der Behandlung von Patienten mit Krebs ist es wichtig, die minimale Menge der Blutfraktion, welche die immunosuppressiven Bestandteile enthält, die entfernt werden muß, um eine akute Immunreaktion effektiv einzuleiten, zu bestimmen. Für diese Bestimmung wird eine Biopsie des fraglichen Gewebes vorgenommen und die Biopsieprobe wird mit einer Lösung von radioaktivem Chrom, d. h. (&sup5;¹)Cr, oder Iridium für 1 bis 2 Stunden inkubiert, wobei während dieser Zeit das radioaktive Material in die biopsierten Gewebezellen hineindiffundiert. Im Anschluß an die Inkubationsperiode wird die radioaktiv markierte Lösung von den Zellen ablaufen gelassen und die Zellen reichlich mit Gewebekulturmedien gewaschen, um im wesentlichen alle Spuren der radioaktiven Markierung aus der Oberfläche der Zellen zu entfernen. Proben des Krebsgewebes werden in vitro mit Serum von dem Patienten vermischt, das mit einem Serum, das von dem blockierenden Mittel frei ist, wie etwa normales menschliches Serum oder fötales Kalbsserum, auf verschiedene Konzentrationen verdünnt worden ist. Verdünnung von 0% und 100% Serum wurden verwendet, um die Endpunkte zu erhalten. Die T-Lymphozyten des Patienten wurden aus einer Probe des Patientenblutes erhalten und vom Serum des Patienten freigewaschen. T-Lymphozyten wurden dann zu den Tumorzell/Serum-Gemischen bei einem Verhältnis von etwa 10 Lymphozyten zu jeder Krebszelle zugegeben und dann inkubiert. Während der Inkubation greifen die T-Lymphozyten die Krebszellen an und zerstören diese und in dem Prozeß setzen die Krebszellen radioaktives Material in die umgebende Lösung oder das Medium frei. Nach 24 oder 36 Stunden werden die verbliebenen T-Lymphozyten und Krebszellen aus dem Kulturmedium abgefiltert und das Medium wird in einem Gammazähler gegeben, um die Menge an radioaktiver Markierung darin zu bestimmen. Die Inkubationsvertiefung, welche die 0%- Verdünnung enthält, wird als im wesentlichen kein Krebszelltod genommen und 100%-Verdünnung als 100% Krebszelltod, wobei die anderen Verdünnungen dazwischenliegen. Allgemein glaubt man, daß die Verdünnung, die einen hervorragenden Krebszelltod in vivo liefern wird, eine ist, die wenigstens einen 95%-igen invitro-Krebszelltod im obigen Test liefert.
Fig. 3 veranschaulicht die allgemeine Beziehung von Zelltod zu Serumverdünnung. Wenn das Krebswachstum fortschreitet, wird sich die Kurve zu höheren Verdünnungen hin verschieben, was anzeigt, daß extensivere Behandlungen notwendig sind. Andererseits wird sich die Kurve, wenn die Schwangerschaft voranschreitet, zu niedrigeren Verdünnungen hin verschieben, was weniger extensive Behandlungen zur Einleitung des Geburtsvorganges anzeigt.
Die immunosuppressiven oder blockierenden Faktoren sind im wesentlichen in allen extrazellulären Flüssigkeiten im Körper enthalten, aber nur das Blut ist zur Behandlung wirklich geeignet und leicht verfügbar. Daher wird die Verdünnung der Fraktion des Blutes, das diese blockierenden Faktoren enthält, die für eine akute zellvermittelnde Immunreaktion erforderlich ist, auf der Menge extrazellulärer Flüssigkeiten im Körper des Patienten berechnet. Für Menschen wird die Menge an extrazellulären Flüssigkeiten üblicherweise zu etwa 20% der schlanken Körpermasse des Patienten geschätzt. Wenn der Test mit radioaktivem Chrom also zeigt, daß eine Verdünnung von 50% für eine effektive immunologische Reaktion erforderlich ist, und wenn die schlanke Körpermasse des Patienten z. B. 150 Pounds (68 kg) war, dann ist die Menge der immunosuppressiven Fraktion, die aus dem Blut durch Ultrafiltration entfernt werden muß, wie folgt:
150 lbs.·0,20·0,50 = 15 lbs. (6,8 kg)
So müßte in dem obigen Beispiel das Blut des Patienten durch die Ultrafiltrationseinheit geleitet werden, bis 15 Pounds Permeat gesammelt worden sind.
Bei der Behandlung von Krebs und anderen ähnlichen Immundefekterkrankungen sind üblicherweise Mehrfachbehandlungen des Blutes erforderlich, um den Krebs oder die andere Erkrankung effektiv zu heilen oder wenigstens den Tumor auf eine Größe und/oder einen Zustand zu reduzieren, in dem er chirurgisch entfernt werden oder mit anderen Techniken behandelt werden kann. Bei Schwangerschaft wird die Patientin üblicherweise behandelt, bis die Wirkungen der Entfernung oder Verringerung der immunosuppressiven Faktoren bei der Patientin deutlich werden, d. h. der Geburtsvorgang einsetzt.
Obgleich die vorstehende Beschreibung der Erfindung primär auf die Entfernung der immunblockierenden Faktoren in der Blutfraktion mit Molekulargewichten von weniger als 200.000 gerichtet gewesen ist, scheint es zwei separate immunosuppressive oder blockierende Fraktionen im Blut und in den anderen extrazellulären Flüssigkeiten im Körper zu geben. Eine Fraktion hat, wie zuvor beschrieben, ein Molekulargewicht von weniger als etwa 200.000 und scheint primär verantwortlich für die Blockierung der Zellvermittelten Immunreaktion zu sein. Man glaubt, daß es ein Immunglobulinmolekül vom IgG-Typ ist. Die andere Fraktion hat ein Molekulargewicht zwischen etwa 200.000 und 1.000.000 und wird für einen Immunkomplex gehalten.
Zu Beginn des Verfahrens zur Behandlung des Blutes im obengenannten System sollte das gesamte System zunächst mit einem kompatiblen Plasma gespült und dann mit einem Anticoagulans oder gerinnungshemmenden Mittel behandelt werden, wie etwa Natriumheparin, um sicher zu sein, daß es keine Stellen im System gibt, an denen Blutgerinnung auftreten kann. Außerdem sollten kleine Mengen an Anticoagulantien kontinuierlich in den Blutstrom eingegeben werden, der zum Ultrafilter fließt, um sicherzustellen, daß während des Filtrationsvorganges keine Gerinnung auftritt. Alle Oberflächen des Systems, die mit dem Blut und den Flüssigkeiten in Kontakt kommen, die in den Patienten infundiert werden, müssen vor Behandlungsbeginn sterilisiert werden.
Die folgenden Beispiele werden zur Verfügung gestellt, um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weiter zu veranschaulichen.

Beispiel 1

Ein zehn Jahre alter weiblicher Cockerspaniel mit einem malignen Brusttumor, der als Karzinom identifiziert worden war, wurde gemäß der Erfindung behandelt, um die immunosuppressiven Faktoren aus dem Blut des Hundes zu entfernen, so daß das zellständige Immunsystem des Hundes richtig funktionieren und dadurch das Wachstum dieses Tumors kontrollieren konnte. Der Tumor des Hundes war hart, etwa 5 cm in lateraler Dimension, etwa 4 cm in seiner Kopf-Schwanz- Dimension und etwa 2,5 cm in der Tiefe und war gut befestigt an der darunterliegenden tiefen Muskulatur. Für die Behandlung wurden zwei kleine Venenkatheter in die rechte Drosselvene des Hundes eingeführt, so daß das distale Ende eines der Katheter in der rechten Arm-Kopf-Vene lag und das distale Ende der anderen etwa 4 cm von der ersten entfernt war und in der oberen Hohlvene lag. Etwa 25 cc Blut pro Minute wurden dem Hund durch den in der oberen Hohlvene gelegenen Katheter abgenommen und durch einen Ultrafilter gepumpt, der eine durchlässige Membran mit 50 Quadratzentimetern effektiver Oberfläche mit einer mittleren Porengröße von etwa 0,05 Mikrons im Durchmesser hatte. Die Permeatpumpe wurde so eingestellt, daß sie 2 cc Permeat pro Minute aus dem Ultrafilter abzog und eine zweite Pumpe zog Plasma aus einer Vorratsflasche und pumpte das Plasma in die Ableitung des Ultrafilters mit derselben Rate, wie das Permeat aus dem Ultrafilter abgezogen wurde. Das Plasma schloß Natrium, Kalium, Vitamine und andere notwendige Nährstoffe ein. Die Ultrafiltration des Patientenblutes wurde für etwa 1 Stunde fortgesetzt, bis 125 cc Permeat aus dem Ultrafilter entfernt worden waren. Innerhalb von 3 1/2 Stunden nach der Behandlung wurde festgestellt, daß der Tumorbereich entzündet und berührungswarm war, was signifikant die immunologische Aktivität anzeigte. Bei dem Verfahren wurden keine klinischen Nebenwirkungen beobachtet. Innerhalb von 24 bis 48 Stunden der Behandlung hatte die Größe des Tumors des Hundes um nahezu 25% zugenommen und war weicher als vor der Behandlung und klar ödematös. Eine zweite äquivalente Behandlung wurde dem Patienten 2 Tage nach der ersten gegeben und es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten. Der Tumor war beträchtlich weicher geworden und hatte begonnen, sich von dem darunterliegenden Muskulatursystem abzulösen. Nach einer dritten äquivalenten Behandlung hatte sich die Tumorgröße verringert und der Tumor hatte begonnen, sich zu verflüssigen. Eine Biopsie, die 2 Tage nach der dritten Behandlung durchgeführt wurde, zeigte, daß das Muskelgewebe, das unter dem Tumor lag, keine Spuren von Krebszellen aufwies und es wurde massive Tumorzellnekrose unter vollständiger Ausparung des umgebenden normalen Gewebes beobachtet. Ebenso deutlich war auffallendes perivaskuläres Cuffing von Lymphozyten in einer klassischen Art und Weise, die charakteristisch für akute Gewebeabstoßung ist.

Beispiel 2

Ein vier Jahre alter Golden Labrador Retriever mit einem schlecht differenzierten osteogenen Sarkom mit einem sehr hohen mitotoxischen Index im distalen Ende des linken Humerus und im proximalen Ende des Radius und der Ulna wurde gemäß der Erfindung behandelt. Der Tumor war steinhart und das Gelenk maß 11 1/2 Inches (292 mm) im Vergleich mit 8 1/2 Inches (216 mm) für das rechte Ellenbogengelenk. Der Hund wurde acht Behandlungen über einen Zeitraum von 10 Tagen unterzogen, die im wesentlichen äquivalent zu denjenigen waren, die in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Menge an Ultrafiltrat, das während jeder Behandlung entfernt wurde, war wie folgt:
Behandlung Nr. Permeat, cc 1 318
2 716
3 360
4 500
5 300
6 300
7 300
8 300
Eine Biopsie des Tumors nach drei Behandlungen zeigte intensives perivaskuläres Cuffing von Blutgefäßen, die den Tumor versorgen, Nekrose von osteogenen Sarkomzellen und extensive inflammatorische Infiltration in den Tumor von polymorphonuklearen Leukozyten, aktivierten Lymphozyten, Plasmazellen und Monozyten, was alles akuten zellständigen Angriff auf den Tumor anzeigt. Bei chirurgischem Debridement 3 Wochen nach der letzten Behandlung fand man massive Tumornekrose.

Beispiel 3

Vier schwangere Ziegen wurden gemäß der Erfindung behandelt, um die Wirkungen einer solchen Behandlung auf die Schwangerschaft dieser Tiere zu bestimmen. Eine der Ziegen waren bei 35 Tagen Gestation und eine bei 4 1/2 Monaten Gestation. Das System war im wesentlichen dasselbe wie das in Beispiel 1 verwendete. Die Blutdurchflußrate von den Ziegen zum Ultrafilter lag im Bereich von etwa 100 bis 600 cc pro Minute. Die Fläche des durchlässigen Filtermediums war etwa 144 cm und der mittlere Porendurchmesser in der Membran war etwa 0,05 Mikrons. Der Differenzdruck über die Membran lag im Bereich von etwa 40 bis 80 mm Hg und die Permeat-Abzugrate lag im Bereich von etwa 6 bis 11 cc pro Minute. Die Behandlungszeiten variierten von etwa 2 bis 5 Stunden. In jedem Fall setzte der Geburtsvorgang ein kurz nachdem die Behandlung begonnen worden war, und alle Ziegen abortierten innerhalb 48 Stunden ohne sichtbare klinische Nebenwirkungen.

Beispiel 4

Eine menschliche Patientin mit malignen Geschwulsten in beiden Lungen, einem Tumor im linken Schulterbereich, der als Adenokarzinom identifiziert worden war, und Tumorstellen im Halswirbelsäulenbereich wurde gemäß der Erfindung behandelt. Blut wurde der Patientin durch einen Dialysekatheter Quinton DD abgenommen, der durch die rechte Schlüsselbeinvene der Patientin eingeführt worden war. Das distale Ende des dualen Katheters wurde in die obere Hohlvene gelegt. Während der Behandlungen wurde das filtrierte Blut, das der Patientin wieder zugeführt wurde, innerhalb eines Grades (1ºC) der Temperatur des Blutes, das der Patientin abgenommen worden war, gehalten. Der Patientin wurden 2000 Einheiten Natriumheparin vor jeder Behandlung und 20 mg Protaminsulfat nach jeder Behandlung gegeben, um die Wirkungen des Natriumheparins umzukehren. Zusätzlich wurden 1000 Einheiten Natriumheparin während jeder Behandlung in das Ultrafiltrationssystem hineingepumpt, um Gerinnung im System zu verhindern. Ein Volumen Ultrafiltrat, das der Patientin entnommen wurde, wurde durch Ultrafiltrat ersetzt, das vor der Behandlung dem Blut von gesunden Männern entnommen worden war. Die ersetzte Menge war wenigstens äquivalent zu dem Ultrafiltratvolumen, das der Patientin abgenommen worden war. Zusätzlich wurde das Ultrafiltrationssystem nach der Behandlung mit physiologischer Kochsalzlösung gespült, um im System verbliebenes Blut der Patientin wieder zurückzuführen. Die Katheter verblieben während der mehreren Behandlungen an Ort und Stelle. Die Behandlungsdaten sind in der Tabelle unten dargestellt. Behandlung Nr. Tag Blutdurchflußrate, cc/min Gesamtpermeat cc Behandlungszeitraum min. Druckabfall über Membran mmHg
Innerhalb von 24 Stunden jeder Behandlung empfand die Patientin Schmerzen und zeigte Ödeme und Erytheme in der linken Schulter und anderen Bereichen, wo bekannte Tumore angesiedelt waren. Außerdem wurde ein signifikanter Anstieg (d. h. bis zu 5ºC) der Temperatur des linken Schulterbereichs gegenüber dem rechten Schulterbereich beobachtet, obwohl die Patientin fieberfrei war. Nach den ersten drei Behandlungen waren die Schmerzen, die Schwellung und die Röte der Tumorbereiche auf den höchsten Ständen. Danach nahm deren Schwere beträchtlich ab. Die klinische Reaktion der Patientin auf die Behandlung war konsistent mit akuten zellständigen Reaktionen auf die malignen Geschwulste. Darüberhinaus zeigte eine Serumelektrophorese nach der dritten Behandlung eine Erhöhung von Fibrinogen in der Alph-1-Fraktion, was akute Tumornekrose anzeigt. Nach der vierten Behandlung zeigte eine Brust-Röntgenaufnahme der Patientin eine erhöhte interstitielle Wasserdichte um die rechten Lungenknötchen herum in einem klassischen Muster von Lungeninfiltration. Das Infiltrat jedoch war beschränkt auf die Bereiche der Knötchen, was ein Anzeichen einer akuten Immunreaktion auf den Tumor ist.
Die Behandlung von menschlichen Patienten ist im wesentlichen dieselbe wie diejenigen, die oben für Tiere beschrieben sind, mit der Ausnahme, daß die Arm-Kopf- oder Schlüsselbeinvenen anstelle der Drosselvene, wie sie bei kleineren Tieren verwendet wird, zur Entnahme von Blut verwendet werden können, weil bei Menschen diese Venen üblicherweise groß genug sind, um verwendet zu werden.
Die Vorteile des Verfahrens und Systems zur Behandlung von Menschen gemäß der Erfindung sind vielfältig. Es gibt im wesentlichen keine signifikanten, klinisch beobachtbaren Nebenwirkungen bei der Behandlung. Mit Ausnahme des Natriumheparins und der Nährstoffe, Salze und Vitamine, die dem Patienten wieder zugeführt werden, werden keine fremden Chemikalien in den Körper des Patienten eingebracht. Die Risiken der Behandlung sind im wesentlichen nicht größer als Dialyse und andere ähnliche Behandlungen. Die Ausrüstung und Verfahren sind sehr einfach und so sind die Behandlungskosten sehr gering im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren der Chirurgie, Bestrahlung oder Chemotherapie. Sehr wichtig ist, daß die Behandlung ambulant durchgeführt werden kann, so daß es wenig Unannehmlichkeiten für den Patienten gibt.
Die übliche Behandlung von Patienten gemäß dieser Erfindung wird ein kontinuierliches Verfahren sein, bei dem während des Behandlungszeitraums dem Patienten kontinuierlich Blut abgenommen und durch die Trenneinheit gegeben wird, um die Fraktion zu entfernen, welche die immunosuppressiven Bestandteile enthält. Behandeltes Blut wird dem Patienten in einer kontinuierlichen Art und Weise wieder zugeführt, um die Immunreaktion gegen das befallene Gewebe oder den Krankheitszustand einzuleiten. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, das dem Patienten abgenommene Blut durch Blut zu ersetzen, das vorher behandelt worden ist, um immunosuppressive Bestandteile zu entfernen, wobei in diesem Falle das dem Patienten abgenommene Blut behandelt, um blockierende Agentien zu entfernen, und dann zur anschließenden Verwendung gelagert werden kann.
Es ist offensichtlich, daß Modifikationen und Verbesserungen bei oben beschriebenem Verfahren und System durchgeführt werden können, ohne die erfinderischen Konzepte derselben zu verlassen. Zum Beispiel kann das Blut vom Patienten, obgleich dies nicht so effizient ist wie die bevorzugte Ausführungsform, zunächst behandelt werden, um mit geeigneten Mitteln Plasma daraus abzutrennen. Das abgetrennte Plasma kann einer Ultrafiltration unterzogen werden, um die immunosuppressiven Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht daraus zu entfernen, und dann kann das behandelte Plasma und Blut dem Patienten wieder zugeführt werden, um eine Immunreaktion gemäß der Erfindung einzuleiten. Andere Modifikationen können ebenfalls durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von zwei Blutfraktionen zur kombinierten Verwendung bei der Stimulierung des Immunreaktionssystems eines Menschen, wobei das Verfahren umfaßt, daß aus einer ersten Blutprobe, die einem zu behandelnden Menschen abgenommen ist, selektiv eine erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht entfernt wird, die immunosuppressive Bestandteile enthält, die Immunsystemreaktion verzögern oder verhindern, um eine erste Fraktion zu bilden, und daß aus einer zweiten Blutprobe, die einem zweiten, gesunden Menschen abgenommen ist, selektiv eine zweite Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht entfernt und zurückbehalten wird, um eine zweite Fraktion zu bilden, wobei das Volumen der zweiten Blutfraktion zum Volumen der ersten Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht wenigstens äquivalent ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht selektiv aus dem Blut abgetrennt wird, ohne Bestandteile mit hohem Molekulargewicht, einschließlich Blutzellen und Blutplättchen, aus dem Plasma abzutrennen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Nährstoffe, Vitamine und Salze, die aus der ersten Blutprobe verloren gehen, wenn die Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht daraus abgetrennt wird, zur ersten Fraktion zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht Molekulargewichte von weniger als etwa 1.000.000 Daltons besitzen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile mit niedrigem Molekulargewicht Molekulargewichte von weniger als 200.000 Daltons besitzen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Fraktion mit niedrige Molekulargewicht selektiv aus dem Blut abgetrennt wird, indem das Blut durch einen Ultrafilter hindurchgegeben wird, um die Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht als Ultrafiltrat oder Permeat zu entfernen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Blutprobe durch einen ersten Ultrafilter hindurchgegeben wird, um eine Blutfraktion abzutrennen, die Bestandteile mit Molekulargewichten von weniger als etwa 1.000.000 Daltons besitzt und das Ultrafiltrat oder Permeat daraus dann durch einen zweiten Ultrafilter hindurchgegeben wird, um Blutbestandteile abzutrennen, die Molekulargewichte von weniger als etwa 30.000 Daltons besitzen, um zur ersten Fraktion zugesetzt zu werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Blutprobe durch einen ersten Ultrafilter hindurchgegeben wird, um eine Blutfraktion abzutrennen, die Bestandteile mit Molekulargewichten von weniger als etwa 200.000 Daltons besitzt.

9. Zwei Blutfraktionen zur kombinierten Verwendung bei der Stimulierung des Immunreaktionssystems eines Menschen, wobei das Produkt als eine erste Blutfraktion Blut von einem zu behandelnden Menschen umfaßt, wobei eine erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht, die immunosuppressive Bestandteile enthält, die Immunsystemreaktion verzögern oder verhindern, daraus entfernt ist, und als eine zweite Blutfraktion eine zweite Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt, die aus dem Blut eines zweiten, gesunden Menschen erhältlich ist, wobei das Volumen der zweiten Blutfraktion zum Volumen der ersten Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht wenigstens äquivalent ist.

10. Blutfraktionen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fraktion erhältlich ist, indem die erste Fraktion mit niedrigem Molekulargewicht mit Hilfe eines Ultrafilters aus der ersten Blutprobe entfernt wird.