JPH08503715A - 埋め込み装置の血管化を促進するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 埋め込まれた装置内に収容された細胞の血管による支持を高めるための方法が開示されている。該方法は、治療物質産生細胞の集団を免疫隔離装置の細胞受入れチャンバー内に入れ、該装置を患者に埋め込み、該患者に免疫調節剤投与することを含む。該免疫調節剤は、該埋め込まれた装置の付近の密接した血管構造の数を増加させ、それがその中に収容された該細胞集団の長期生存を高める。

Description

【発明の詳細な説明】 埋め込み装置の血管化を促進するための方法 発明の分野 本発明は、埋め込まれた装置内に収容された細胞の血管による支持を促進する ための方法に関する。特に、本発明は、埋め込まれた装置の付近における密接し た血管構造の数を増加させるための免疫調節剤の使用に関する。 発明の背景 ある種の疾患が、該特定の疾患を有する患者内へ細胞、組織又は器官を移植す ることによって治療できる可能性がある、ということが認識されて久しい。その ような移植の実施の試みが長年続けられており、幾らか成功をおさめてきた。し かしながら、移植された細胞、組織又は器官は、患者の免疫系によってしばしば 拒絶される。 ポリマーマトリクスの中に又はその上に細胞を担持した装置が、患者内への細 胞の埋め込みを成功させるのに有用であることが提案されてきた〔Lanza，R．et al.，Diabetes 41：1503（1992）；Langer，R．and Vacanti，J.，Science 260 ：920（1993）〕。ここで用いられるものとして、「埋め込み」は、細胞と共に 又は細胞を伴わずに、ある物を患者の体内に移植又は挿入することをいう。「移 植」は、支持体や囲いのような付加的な物を伴うことのない、封入されていない 組織又は器官の患者の体内への移植をいう。前記ポリマーマトリクスは、アルギ ン酸塩やコラーゲンのような天然に存在す る物質より構成されていてよい。代わりとしては、該マトリクスは、アクリロニ トリル／塩化ビニルコポリマーやポリアクリレートのような合成の合成ポリマー より構成されていてもよい。血管外コンパートメント、マクロカプセル、及びマ イクロカプセルを含む、数種のタイプの装置がこれまで開示されている。これら の装置は、低分子量の分子及びタンパク質に対しては透過性であるか細胞、高分 子量の分子又は細胞下複合体に対しては非透過性である膜を一般に有している。 近年、ある種の疾患及び医学的状態を治療するための有用な技術の一つとして 、細胞内への遺伝子の移転が提案されてきた。外来の遺伝材料を細胞内へ移転す ることは、しばしば形質導入、トランスフェクション又は遺伝子工学といわれ、 疾患を治療するためにin vivoでそのような細胞を用いることは、しばしば遺伝 子療法といわれる。種々の遺伝子療法かこれまで提案され又は試験されつつある 〔Anderson，W.，Science 256：208（1992）．〕。 しかしながら、遺伝子工学によるものか否かに関わりなく、細胞の移植及び埋 め込みにおいて種々の困難が認識されてきた。慣用の埋め込み装置及び方法論は 、通常、埋め込まれた細胞を意図した治療上の利益を提供するに十分な時間にわ たって生かし続けることに成功していない。埋め込み後ある期間にわたって、埋 め込まれた装置の付近の組織は虚血状態にあると特徴付けることができる。すな わち、埋め込まれた装置のすぐ周りを取り囲む領域の組織へ十分な血流を保証す るには局所血管系が不十分である。慣用の装置は、繊維芽細胞、コラーゲン、マ クロファージ、異物巨細胞及び小さいリンパ球よりなる層で構成された繊維性の カプセルを一般に誘導する 。この繊維性のカプセルは、虚血性壊死を引き起こしそれによって該装置と患者 との間における栄養、細胞の老廃物及び治療物質の流れを減少させ又は阻害する と考えられてきた〔Lanza，R．et al.，上記：Langer，R．and Vicanti，J.，上 記〕。 装置の埋め込みに対する身体の応答は、幾つかの相を伴う。急性相炎症性反応 が、組織マクロファージの活性化とサイトカインであるＴＮＦ−α、インターロ イキン−１及びインターロイキン−６の遊離に続いて開始される。その結果は、 発熱応答、血管化の昂進、埋め込み部位へのマクロファージ及びリンパ球の流入 である。集められたマクロファージは、埋め込まれた細胞に対しては傷害性であ る因子を遊離し得る。ヒトにおいては、この急性相の炎症は通常、傷がフィブリ ン凝塊（その中において、多形核白血球が微生物の侵入を阻止するために働いて いる）によって封じられる期間である２〜３日続く。 この炎症プロセスにおける主要な生物活性のある細胞は、単核球である。単核 球は、マクロファージに分化することができ活発な貴食性を獲得する。マクロフ ァージは、実際、埋め込み物に対する組織の応答において中心的役割を果たす〔 Anderson，J．Trans．Am．Soc．Artif．Intern．Organs，34：101（1988）〕。 幾つかの単核球が合体して多核巨細胞へと分化するが、それもまた貧食性である 。貧食性の単核球は、局所の循環因子によって活性化された顆粒球によって遊離 された酵素によっては容易に溶解されないそれらの細胞の及び組織の成分を処理 する。この貧食プロセスは、急性炎症反応の終末相を一般的に特徴づける。しか しながら、異物の持続的な存在は、この炎症反応の持続を引き起こし、それは慢 性的炎症として 認識される。単核球及びそれらの分化した後代は、炎症細胞とよばれる。 細胞その他の抗原性材料を収容した装置の埋め込みに対する応答はまた、免疫 系の認識をも伴い、それは、哺乳類への埋め込みの後10乃至14日付近に明らかで ある。免疫応答の重症度は、一般には埋め込まれた細胞の免疫原性によって決定 される。同系同種細胞又は異系同種細胞は一般に、低い乃至中等度の免疫応答を もたらし、装置に直に隣接した宿主組織は血管化される。しかしながら、異種細 胞は一般に、リンパ球やマクロファージのような炎症性細胞の広範な集積よりな る、はるかに重症の宿主細胞応答を誘導する。異種細胞を収容した埋め込まれた 装置の周囲の局所的炎症の暈輪は、殆どにおいて無血管である。 サイクロスポリンＡのような薬剤を供給することによって炎症性応答を阻害し 且つ移植された又は埋め込まれた細胞の免疫認識及び拒絶を阻害するために、種 々の試みがなされてきた。サイクロスポリンＡの使用において欠点と思われるの は、埋め込みの成功にとって重要である血管新生をそれが阻害する、と報告され ていることである。事実、サイクロスポリンＡは、血管新生を阻害することによ って同系同種の膵臓移植片の確立を阻害すると報告されている〔Carotenuto，P. ，et al.，European Assoc．Study Diabetes，28th Ann．Meeting，Abs．730（1 992）；Rooth，P．et al.，Diabetes 38（Suppl．1）：202-5（1989）〕。 従って、埋め込みの成功率を高め埋め込まれた同系同種の、異系同種の及び異 種の細胞の長期生育性を高めるよう、埋め込み物の血管新生を促進する装置及び 方法に対する需要が引続き存在する。 発明の要約 本発明者は、生育力のある細胞を患者に埋め込むための方法を見いだした。該 細胞は、患者へ臨床的利益を提供するように選択することができる。例えば、該 細胞は、患者にとって臨床的効果を有する治療物質を提供してよい。生育力ある 一群の細胞が、細胞受入れチャンバーを内部に規定する構造を有するものである 免疫隔離装置中に入れられる。該細胞受入れチャンバーは、埋め込まれるべき生 育力ある細胞を収容する。該免疫隔離装置は、該装置が埋め込まれた患者の組織 環境から該細胞受入れチャンバーを免疫隔離する、免疫隔離区域を含む。患者内 への埋め込みの後、免疫調節剤が、該埋め込まれた装置の血管化を促進するに有 効な量及び期間にわたり患者に投与される。該細胞集団は、患者内への埋め込み の前又は後のいずれにおいて該装置の細胞受入れチャンバーに入れてもよい。 該生育力ある細胞は、該免疫隔離装置が中に埋め込まれるべき患者に対して、 異種、異系同種及び／又は同系同種であってよい。加えて、該生育力ある細胞は 、該治療物質を産生する能力を該細胞に付与する外来の核酸構造物を含むよう、 遺伝子的に操作してもよい。患者に投与される該免疫調節剤は、抗炎症剤又は免 疫抑制剤であってよい。例えば、本発明の有効な免疫調節剤の一つはサイクロス ポリンＡである。 該免疫隔離装置は更に、該装置の密接した血管化を実現するための手段を含ん でよい。密接した血管化を実現するための該手段は、その組成及び形状が埋め込 み後に装置の密接した血管化を促進することの知られているような、装置の外表 面を含んでよい。装置のそ のような外表面は、血管化区域と名付けられる。代わりとして、密接した血管化 を実現するための該手段は、細胞受入れチャンバー内に収容された１種又はより 多くの細胞（血管化細胞と名付けられる）を含んでよく、そこにおいて該細胞は 、該装置の密接した血管化を容易にする血管化物質の有効量を産生する。更なる 一具体例においては、該装置は、血管化区域並びに血管化細胞の双方を含むこと ができる。一般には、装置の免疫隔離区域は、血管化区域と細胞受入れチャンバ ーとの間に挟まれている。 本発明は更に、治療物質を産生する装置を埋め込んである非ヒト哺乳類を含む 。該装置は、内部に細胞受入れチャンバーを規定する構造と、該細胞受入れチャ ンバーを免疫隔離する免疫隔離区域と、そして該細胞受入れチャンバー内に収容 された細胞集団とを有する、免疫隔離装置を含む。該細胞集団は、治療物質を産 生する能力を有する。該請求に係る非ヒト哺乳類は、埋め込まれた装置の血管化 を促進するのに有効な量及び期間にわたり、免疫調節剤を更に投与されている。 本発明はまた、包装材料及び該包装材量内の免疫隔離装置を含んだ製品をも含 む。該免疫隔離装置は、該免疫隔離装置内に細胞受入れチャンバーを規定する構 造を有する。該細胞受入れチャンバーは、患者内に埋め込まれるべき生育力ある 細胞を収容するよう設計されている。該免疫隔離装置は更に、該装置が埋め込ま れる患者の組織環境から該細胞受入れチャンバーを免疫隔離する、免疫隔離区域 を含む。該包装材料は更に、該免疫隔離装置がある患者への埋め込みのためのも のであることを示し且つ更に該患者が該埋め込まれた装置の血管化を促進するた めの免疫調節剤を投与されてよいことを も示すラベルを含む。 図面の簡単な記述 図１は、サイクロスポリンＡの３週間にわたる投与の後の、ラットへの異種移 植物についての平均宿主応答スコア及び平均組織生存スコアを示す棒グラフであ る。 図２は、サイクロスポリンＡの３週間にわたる毎日の投与の後の、異種移植物 についての密接した血管構造の平均数を、３週間にわたり毎日サイクロスポリン Ａを投与しその後３週間にわたりサイクロスポリンＡを投与しなかった後の異種 移植物についての平均数と比較する棒グラフである。 図３は、３週間にわたり毎日サイクロスポリンＡを投与した後の同系同種移植 物についての密接した血管構造の平均数を、３週間にわたり毎日サイクロスポリ ンＡを投与しその後３週間にわたりサイクロスポリンＡを投与しなかった後の同 系同種移植物についての平均数と比較する棒グラフである。 発明の詳細な記述 埋め込み可能な装置とその中に収容された細胞とを含む治療物質を産生するた めの装置が患者に埋め込まれることができ、それは虚血の期間に一致する免疫応 答を起こす。ここで用いるものとして、「患者」は如何なる動物でもよいが、し かし好ましくは哺乳類であり、より好ましくはヒトである。本発明者は、以前に 、虚血期間中における装置と患者組織との間の栄養及び老廃物の不十分な流れが 、埋め込まれた細胞の生育性を脅かすということを以前に発見している。本発明 は、埋め込み部位に供給された免疫調節剤が、遺伝子療法装置の血管新生を阻害 することがなく、実際に血管新生を促進 するということを初めて確立している。 免疫調節剤が埋め込まれた装置の血管新生に影響する実際の機序は、解明され ていない。しかしながら、米国特許出願7/735,401及び7/861,512（ここに参照に よりそれらの全体を導入する）に記述されているように、本発明者は、栄養の流 入速度及び細胞の老廃物の流出速度が細胞生育力を維持するには十分でないため に装置内の細胞集団が虚血期間中に死に得る、ということを発見した。細胞の生 育力は、虚血期間中において最も脅かされる。 虚血期間中は、患者の血管系と埋め込まれた装置との間に滲出物が液体バリア を形成する。このバリアは、患者の血管系と装置との間における栄養と老廃物の 流れを妨げる。この滲出物領域に入る患者の炎症性細胞は、代謝溜まりを創り出 すよう機能し得る。そのような細胞は、患者の細胞外栄養を求めて装置内の細胞 と競合し、そしてこれらの栄養を、それらが装置内の細胞に取り込まれることが できるより前に、抽出してしまい得る。しかしながら、装置の外側に存在する栄 養の濃度は、滲出物バリアと代謝溜まりの効果によって大きく低下されているも のの、それにも係わらず、装置の血管新生が時宜を得て確立される限り埋め込ま れた細胞を維持するには十分である。このことは、異物カプセルの存在下におい てすら真実である。 虚血期間は、装置に近接した滲出物領域内に十分な数の密接した血管構造がで きると終了する。密接した血管化は、装置の近くの患者組織による毛細血管の形 成を含む。密接した血管構造は、一般には、装置表面のおよそ１つの細胞層内に 、そして通常該表面の約15μｍ内に存在している。新しい毛細血管の形成は、し ばしば血管新 生と名付けられる。埋め込まれた装置の密接した血管化を実現することが望まし い。密接した血管構造は装置に達するために栄養が移動しなければならない細胞 外経路を短縮し、血管系と装置との間の代謝溜まりとして機能する細胞の数を減 らし、そしてそれによって、埋め込まれた細胞に栄養をより高濃度に供給するか らである。密接した血管化はまた、装置内の埋め込まれた細胞によって産生され る治療物質の輸送をも容易にする。 本発明に適した装置は、該装置に細胞を受け入れて収容するに適した内部チャ ンバーを有するように構成される。適した装置は、免疫隔離区域、例えばＴ細胞 、マクロファージその他の免疫系細胞が装置の内部チャンバーに入るのを阻止す る第１の膜を備える。そのような装置は、装置内の細胞と患者の免疫系の細胞と の間の直接の物理的接触がないことから、時に免疫隔離装置と名付けられる。 該装置には、所望により、密接した血管化を実現するための手段（例えば第２ の膜によって提供されることができよう）が備えられる。代わりとしては、該装 置の細胞自身か装置の血管化を促進する物質を産生することによって、密接した 血管化の実現のための手段を提供してもよい。そのような血管化物質は、血管形 成因子又は血管化を直接に若しくは間接的に促進する如何なる物質であってもよ い。更に代わりとしては、第２の膜と細胞とが一緒になって密接した血管化を実 現するための手段を提供してもよい。本発明に適した別の装置としては、免疫隔 離区域と密接した血管化の手段との双方を提供する単一の膜を有するものであっ てもよい。本発明に適した装置の例は、ＰＣＴ出願91/07486び並びに米国特許出 願7/735,401及び7/861,512に開示されている（ここに参照によりそれらの全体 を導入する）。 好ましい一装置においては、密接した血管化を実現するための手段は、約15μ ｍの厚みを有し且つ約５μｍのポアサイズを有する多孔性のポリテトラフルオロ エチレン（ＰＴＦＥ）材料よりなる膜を含む。ここで用いるものとして、「ポア サイズ」は、該材料の最大のポアサイズをいう。実施者は、Pharmaceutical Tec hnology，May 1983，pp．36-42に記述されているようにして、ポアサイズを慣用 のバブルポイント法を用いて測定する。該密接した血管化膜は、約120μｍ厚の ポリエステルよりなる裏打ちを有している。この材料は、W．L．Gore and Assoc iates（メリーランド州Elkton）によって商品名Gore-Tex^TMのもとに生産されて いる。好ましい装置においては、免疫隔離区域は、約30〜35μｍの厚みと0.35〜 0.40μｍのポアサイズを有する多孔性のＰＴＦＥ膜材料でできた膜材料を含む。 この材料は、Millipore Corporationから商品名Biopore ^TMのもとに商業的に入 手できる。好ましい一装置においては、免疫隔離膜は、内部チャンバーと密接な 血管化膜との間に配置されている。装置の更なる詳細及び他の具体例は、適した 膜材料を含めて、米国特許出願7/735,401及び7/861,512に提示されている。 該装置の細胞は、治療物質を産生する能力を有する如何なる細胞集団を含んで もよい。該装置の細胞は、単一の組織タイプからなるものであってよく、そして 一つのクローン集団を表すものであってもよい。細胞は、治療物質の産生を行う ことができる外来のＤＮＡ構造を有するように変性させてもよい。そのような形 質導入された細胞は、ＤＮＡ移転の直接産物又は一次形質転換体の子孫であって よい。 該装置は、所望により混ざった細胞集団を含んでよい。混ざった集団は、例え ば一つの細胞タイプが装置の血管新生を刺激しそして第２の細胞タイプか治療物 質を産生する場合には、有用であり得る。事実、ある種の細胞タイプは、埋め込 まれた装置内に収容されると血管新生を刺激し、一方別の細胞タイプはこの機能 を行わない、ということが見いだされている。例えば、肺組織、膵島、成人の膵 管、及びある種の繊維芽細胞、乳腺、及び平滑筋細胞の培養細胞系は、細胞を収 容していない対照埋め込み物に比して血管新生を誘導又は刺激する。米国特許出 願7/861,512を参照のこと（ここに参照によりその全体を導入する）。そのよう な細胞は、装置内に収容されると密接した血管化のための手段を提供することが できる。他方、初期皮膚繊維芽細胞及び微小血管内皮細胞は、埋め込まれた装置 内に収容されていても血管新生を誘導しない。 同じ細胞タイプが治療物質産生の機能と密接した血管化を実現する機能との双 方を行ってもよい。膵島細胞は、血管新生を刺激し且つ治療物質インスリンを産 生もすることから、そのような細胞タイプである。 治療物質は、医学的状態に有益な効果を有する又は患者の診断に有用な如何な る分子であってもよい。治療物質はパーキンソン病の治療のためのドーパミンの ような低分子量物質であっても、又はポリペプチドのような高分子であってもよ い。そのようなポリペプチドとしては、例えばホルモン、増殖因子、又は特定の 生合成経路中の酵素が含まれ得る。治療物質の産生は、インスリンを産生する膵 島細胞の場合のように、装置内の細胞の固有の性質であってよい。代わりとして は、治療物質の産生は、外来の核酸構造によって付与 されてもよい。 ここに使用するものとして、「外来のＤＮＡ構造」又は「外来の遺伝子構造」 は、受容側細胞外に起源があり且つ該受容側細胞内にＤＮＡ導入技術によって導 入されたものである、核酸配列をいう。ＤＮＡ又は遺伝子構造は、当該分野にお いて知られている組換えＤＮＡ技術を用いて製造されてもよく、または起源材料 から精製された、それ以上操作を施していない核酸フラグメントであってもよい 。外来の遺伝子は、相同の配列、すなわち受容側細胞が由来するものである同じ 種からクローンされ、単離され又は誘導された配列で全く構成されていてもよい 。代わりとしては、外来遺伝子の全部又は部分が、受容側細胞が由来する種以外 の種からの配列より構成されていてもよい（以下、「異種配列」と名付ける）。 外来遺伝子構造は、遺伝子の一部分たる調節配列及びコード配列の何れも実質的 に又は意図的には変更されていなという点において天然のものであってよく、又 は、種々の源からの配列フラグメントが最終の遺伝子構造中に存在しているとい う点において、外来遺伝子構造はキメラであってもよい。細胞内に導入される外 来ＤＮＡ構造の例としては、サイトカイン、細胞表面分子を発現する配列又はア ンチセンス配列が含まれる〔Golumbek，P.，et al.，Science 254：713（1991） ：Townsend，S．and Alison，P.，Science 259：368（1993）；Trojan，J.，et al.，Science 259：914（1993）〕。 治療物質のための遺伝子とは、治療物質を産生する能力を細胞に付与する内因 性の又は外来の核酸配列をいう。治療物質を産生する能力のある核酸配列は、１ つ又は２つ以上のポリペプチドのためのコード配列を含んでよい。治療物質遺伝 子が一つのポリペプチドを コードしている場合には、該遺伝子は、イントロン配列その他の特徴を有するゲ ノム配列であってよく、ｃＤＮＡ配列より誘導されてもよく、又は化学合成され た核酸配列より誘導されてもよい。一つの治療物質遺伝子は、治療物質の産生の ためには必要であろうが、場合によっては、十分ではないであろう。治療上重要 な多くのポリペプチドは、例えばグリコシル化によって修飾されている。多くの 重要な治療的ポリペプチドが、細胞の信号ペプチド処理機構を要して分泌される 。治療物質遺伝子がそのようなポリペプチドを含む場合、追加の配列情報は該細 胞により提供されても又は該外来ＤＮＡ構造中に工学的に組み込まれてもよい。 治療物質遺伝子の例としては、ヒト第IX因子、ヒト第VIII因子、インスリン、及 びヒト成長ホルモンを産生する能力を細胞に付与する配列が挙げられる。治療物 質遺伝子は、該物質の効果的な産生を保証するために調節要素の制御下に配置し てよい。 免疫調節剤は、装置の付近の炎症性細胞その他の免疫系細胞の数を減少させて それにより血管新生を促進させる任意の薬剤である。好ましい免疫調節剤は、サ イクロスポリンＡ〔Schreiber，S．and Crabtree，G.，Immunol．Today 13：136 （1992）〕である。サイクロスポリンＡは、抗原−活性化Ｔリンパ球を抑制し、 そしてリンホカイン、特にインターロイキン−２（ＩＬ−２）の産生を抑制する と考えられている。ＩＬ−２産生の阻害はヘルパーＴ細胞（Ｔ_H）の増殖を減少 させ且つ炎症性応答に関与する、活性化マクロファージ、細胞傷害性Ｔリンパ球 、及びＴ_DTH細胞（遅延型過敏症反応に関与するＣＤ４＋Ｔ_H細胞）のような種々 のエフェクター集団の活性化を減少させる。 他の免疫調節剤も発明を実施するのに適し得る。プレドニゾロンやプレドニゾ ンのような皮質ステロイドは、本発明に適した強力な抗炎症剤である。ミコフェ ノール酸（ＭＰＡ）（Syntex Research，カリフォルニア州Palo Alto）、ミコフ ェノール酸モフェチル（mycophenolate mofetil）（ＲＳ−6113）（Syntex Rese arch，カリフォルニア州Palo Alto）、ラパマイシン（rapamycin）、15−デオキ シスパーガリン（15-deoxyspergualin）（Bristol-Myers Squibb，コネチカット 州Wallingford）及びＦＫ506（Fujisawa Pharmaceutical Co.，イリノイ州Deerf ield）のような免疫抑制剤もまた本発明の実施に適しているが、これらに限定は されない。 埋め込まれた装置の血管新生を促進するための免疫調節剤の供給は、同系同種 、異系同種及び／又は異種の細胞集団を収容した装置に適している。異種移植細 胞の生存率を増大させるための基本は、急性相免疫反応に対する並びにカプセル 化された異種細胞に対する宿主の免疫学的応答に対する、免疫調節剤の有益な効 果のためであろう。同系同種主及び／又は異系同種細胞は、埋め込みに応答して 起こる急性相免疫反応の減少によって主として利益を得ると考えられる。急性相 炎症反応及び／又は免疫応答の減少は、装置内における一層健常な細胞集団を容 易にする。次いで、そのような細胞集団は、急性炎症性反応によって又は宿主の 免疫応答によって悪影響を受けた細胞に比して、血管新生を起こさせる能力を一 層有する。そのような組織により駆動される血管化は血管応答の重要な構成要素 でありそうであるが、密接した血管構造の形成に対する局所の免疫細胞の直接の 且つ有害な効果が免疫調節剤の投与によって低下されるということも可能性があ る。 本発明の一具体例においては、望ましい治療物質を産生する細胞が、適当な装 置の細胞受入れチャンバー内に配置される。該装置は、所望により、選ばれた患 者の腹腔内、筋肉内又は皮下に埋め込まれる。埋め込み部位は、治療すべき特定 の医学的状態の性質に依存しようが、大半の状態において、該部位が血管化を支 持する能力を有する限り、埋め込み部位は本発明の実施に決定的ではないと信じ られる。好ましい部位としては、腹腔内脂肪部位、大網、種々の皮下部位及び腎 カプセル下の部位であるが、これらに限定はされない。細胞は、所望により、該 装置の埋め込みの後に該装置内に入れられてよい。 装置の内部チャンバー内に収容される細胞数と細胞あたりの治療物質の産生率 とを、患者の医学的状態を改善するに十分な治療物質の総量を産生するよう組合 わせなければならない。患者の医学的状態における臨床上有意な改善を実現する に必要な治療物質の量は、幾つかの要因に依存する。一つの要因は、患者の医学 的状態の重症度であろう。追加の治療、例えば手術、処方薬その他が臨床家によ って指示されてよい。そのような治療の使用は、臨床上有意な改善を生み出すに 必要な治療物質の量に影響を与えよう。治療物質の望ましい量は、治療される医 学的状態に適した臨床的尺度によって決定されよう。そのような臨床的尺度は、 当業者に知られているであろう。 免疫調節剤は、現在、装置の埋め込みと同時に、その前に又は後に、投与する ことができる。該薬剤は、例えば経口によって全身的に、又は例えば埋め込み部 位近くの皮下注射によって局所的に、投与することができる。 免疫調節剤が患者に投与される投与量及び期間の長さは、幾つかの要因に依存 する。該装置の細胞に到達する免疫抑制剤の量は、血管化を促進するのに十分高 くなければならないが、臨床上耐えられない副作用（例えば、完全な免疫抑制） を誘導する程に高くてはいけない。免疫調節剤の投与の量及び期間は、患者の種 によって及び該装置内に収容される細胞の種によって変化し得る。また、免疫調 節剤の有効量については個体間でも差があるであろう。適用の有効な量及び期間 は、当業者に知られた臨床的方法によって各個の患者につき決定することができ る。ラットにおけるサイクロスポリンＡの好ましい投与量は、以下の実施例に提 示されている。ヒトにおける好ましいサイクロスポリンＡの投与量には、例えば 、埋め込みの１日前から埋め込み後14日目まで10〜18ｍｇ／ｋｇ／日、その後個 々の患者に適した期間の間５〜10ｍｇ／ｋｇ／日という維持投与量が含まれる。 本発明は、以下の説明的具体例を参照して更に理解されようが、それらは純粋 に模範例であって、請求の範囲に記述された本発明の真の範囲を限定するものと 解してはならない。 実施例１ 一般手順 以下の実施例は、ラット内におけるカプセル化された異種の及び同系同種の細 胞の生存に対する、サイクロスポリンＡの効果を教示する。24匹の雄性Lewisラ ット（Harlan）を実験に使用した。全ての動物は、実験動物の世話及び使用のた めの標準手順に従って維持された。動物を６匹の動物よりなる４つの群に分け、 各群はサイクロスポリンＡ（ＣＳＡ）の１日投与量において次の通りに異なって いた。 群Ｉ ０ｍｇＣＳＡ／ｋｇ体重 群II ５ｍｇＣＳＡ／ｋｇ体重 群III 15ｍｇＣＳＡ／ｋｇ体重 群IV 30ｍｇＣＳＡ／ｋｇ体重 ＣＳＡは、100ｍｇ／ｍｌ溶液の形でSandoz Pharmaceutical Corp．より入手し た（ロットNo．670 S 7954）。ＣＳＡを、オートクレーブ処理した食物グレード のオリーブ油（Fillippo Berio，ロットNo．026BG）で希釈してＣＳＡの５、15 、及び30ｍｇ／ｍｌ原液を作った。体重１ｋｇあたり適当量のＣＳＡ原液の１ｍ ｌを各動物に胃内投与した。ＣＳＡ投与は、装置の埋め込みの１日前に開始し、 埋め込み後21日間続いた。 同系同種（Lewisラット）の胎仔肺組織及び異種（ＩＣＲマウス）の胎仔肺組 織を例えば米国特許出願7/861,512（参照によりここに導入する）の第28頁に記 述されているようにして得た。この同系同種の及び異種の組織を、別々に免疫隔 離装置内に封入し、装置あたり約10μｌの細切肺組織とした。採用した該免疫隔 離装置は、米国特許出願7/735,401及び7/861,512（参照によりここに導入する） に記述されている「Bogg'sチャンバー」であった。装置は、該装置内への組織の 封入と同日に外科的に埋め込まれた。各ラットに２つの装置が、各々の副睾丸の 脂肪パッドに１つずつ外科的に埋め込まれた。２つの装置のうちの一方は同系同 種細胞を含み、他方の装置は異種細胞を含んだ。 術後22日目に、各群より３匹の動物を屠殺し、各装置を、以下に記述したよう にして組織学的に検査した。各群の残りの３匹の動物 は、ＣＳＡを更に投与することなく実験室内で維持し、術後42日目に屠殺した。 各装置を除去し、２％グルタルアルデヒド中で固定し、パラフィン中に包埋し 、切片を作り、ヘマトキシリン及びエオシンで染色した。染色された切片を光学 顕微鏡により検査し、宿主組織応答、埋め込み細胞の生存、及び血管化について 採点した。封入された細胞の組織学的外観及び宿主組織の反応を評価するのに用 いた採点システムは、表１に示されている。このシステムのもとで、埋め込まれ た細胞の健康状態を採点するときには、６というスコアが最も望ましく、宿主組 織の応答を採点するときには、１というスコアが最も望ましい。 密接した血管構造の数は次の通りにして測定した。円形のBoggsチャンバー装 置の直径を通る組織学的切片をとり、光学顕微鏡により検査した。切片として血 管化膜の外表面上の密接した血管構造の総数を数え上げた。密接した血管構造は 、血管化膜材料の外側表面の約15μｍ以内に位置し且つ該外側表面から１細胞分 より大きくは分離していない血管並びに該血管化膜材料自体の中に位置する血管 として同定された。 実施例２ 異種装置に対する３週間のサイクロスポリンＡの効果 異種移植細胞及び該異種移植物を取り囲む宿主組織の組織学的検査は、群Ｉ（ ＣＳＡなし）の動物からの封入異種細胞が、埋め込み後21日までに拒絶されたこ とを示した（表２）。該異種移植物は、宿主の重い炎症応答によって取り囲まれ 、埋め込まれた異種肺組織は破壊された。５ｍｇ／ｋｇのＣＳＡによる治療を受 けた動物（群II）からの異種移植物は、強い宿主免疫応答によって取り囲まれて いた。群IIの異種細胞中においては、繊維芽細胞及び上皮細胞の限られた生存が 顕微鏡的に観察された。 表２に示されているように、異種細胞についてのスコアは、15ｍｇ／ｋｇのＣ ＳＡ（群III）又は30ｍｇ／ｋｇのＣＳＡ（群IV）で治療された動物においては 非常に優れており、これらのレベルのＣＳＡの投与が装置内の異種細胞の生存を 許容するということを示して いる。埋め込まれた装置に対する宿主の組織反応は、両群において極めて穏やか であった。群Ｉにおける宿主組織反応に比して、炎症性応答は、これらのＣＳＡ レベルにおいて劇的に減少した。異種細胞の生存についての及び宿主組織応答に ついての表２のスコアが、図１にグラフによって与えられている。 密接した血管構造の数によって示されているように、異種移植物は、15ｍｇ／ ｋｇ又はより多くのＣＳＡの存在下において３週後に良好に血管化しているのが 見られた。15及び30ｍｇ／ｋｇのＣＳＡにおいて、異種移植物は、装置あたりそ れぞれ平均129及び107個の密接した血管構造を有していた（表２）。０ｍｇのＣ ＳＡに比して15及び30ｍｇ／ｋｇのＣＳＡにおける密接した血管構造の数の劇的 増加は、埋め込まれた装置内の異種移植物の血管新生を容易にするのにＣＳＡが 非常に有効であることを示している。表２からの異種移植物の密接した血管構造 の平均数は、図２においてグラフで示されている（点描した棒）。 実施例３ サイクロスポリンＡ治療の終了後の異種細胞の生存 異種移植物がＣＳＡ治療の終了後更に３週間動物内に残されたときには、異種 細胞の生存レベルは乏しかった（表２）。群III及び群IVの動物からのそのよう な異種移植物は、宿主の重い炎症性応答によって取り囲まれ、装置内の異種組織 は破壊されていた。埋め込み物の付近には密接した血管構造は殆ど観察されなか った（表２、上記）。加えて、宿主の炎症性応答が非常に強く、装置の外部に隣 接した宿主組織は傷害された。３週間のＣＳＡ治療の後に観察された血管化の増 加は、宿主免疫応答の活力によるものであったかも知れない。ＣＳＡの投与が中 止されると、血管系は、宿主の免疫系細胞の急速な流入を許容したかも知れない 。その結果としての免疫応答が、今度は、群III又はIVの異種移植物の何れも群 Ｉの異種移植物よりも有意に密接した血管構造を有してはいなかったことから見 て、異種移植物付近の血管の消失を引き起こしたのかも知れない。 群IIからの３つの異種移植物のうちの２つが、異種組織生存について、群III 及び群IVからの異種移植物に比して一層高いスコアを有していた（表２）。上皮 組織の裏打ちのある繊維芽細胞が、これら２つの異種移植物において観察された 。３つの異種移植物の全てが宿主の強い細胞性免疫応答によって取り囲まれてい た。しかしながら、応答のサイズ及び密度は、群III及びIVの異種移植物の宿主 応答に比してはるかに小さかった。表２及び図２（黒い棒）に示されて いるように、６週において群IIの動物からの異種移植物の何れも、密接した血管 構造を有しなかった。これらの結果は、これらの条件下においては、ＣＳＡによ る３週間の免疫抑制はＣＳＡの投与を中止した後は続かないということを示して いる。 実施例４ 同系同種装置に対する３週間のサイクロスポリンＡ治療の効果 対照（群Ｉ）動物からの同系同種移植物は、３週後において同系同種上皮細胞 のかなりよい生存を示したが、しかし組織された構造へのこれらの細胞の分化は 限られていた。５ｍｇ／ｋｇのＣＳＡを投与された同系同種移植物では、組織の 生存及び分化が改善されていた。このＣＳＡ投与量における移植物は、良好に血 管化されており、埋め込まれた装置に対する宿主組織の反応は非常に穏やかであ った。15又は30ｍｇ／ｋｇのＣＳＡを投与された動物からの同系同種移植物でも 、組織生存が際立っておりそして埋め込み物に対する宿主組織の反応が非常に穏 やかであった。 ＣＳＡ投与量の増大に伴う密接した血管構造の漸増が、同系同種移植物につい て見られた（図３、点描した棒）。30ｍｇ／ｋｇのＣＳＡで治療を受けた動物か らの同系同種移植物は、対照動物からの同系同種装置に比して約60％多い密接し た血管構造を有していた（図３。点描した棒）。 実施例５ サイクロスポリンＡによる治療終了後の同系同種細胞の生存 ６週間埋め込まれた同系同種移植物は、全ての投与量レベルでの３週間埋め込 まれた同系同種移植物と同様に、生存していた。対照群（群Ｉ）からの同系同種 移植物は、３週における対照群から得ら れたスコアに比して、６週において宿主組織反応スコアが僅かに低かった。群II 、III及びIVからの同系同種移植物は、３週に比して、６週における宿主組織反 応スコアが僅かに高かった。全ての群からの同系同種移植物が、図３（黒い棒） に示されたように６週において多数の密接した血管構造を有していた。 上記の詳細な記述は本発明のよりよい理解のために提供されているに過ぎず、 添付の請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく何らかの修正が当業者に 明らかであるから、そこから不必要な限定を読み取ってはならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョンソン，ロバート，シー アメリカ合衆国60103イリノイ、バートレ ット、ハックベリーコート 722 (72)発明者 ルドバリス，トーマス アメリカ合衆国60030イリノイ、グレイス レイク、メインセイルドライブ 114

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 患者に細胞を埋め込むための方法であって、 （ａ）生育力のある細胞集団を準備するステップと、 （ｂ）細胞受入れチャンバーを中に規定している構造を有する免疫隔離装置 であって、該細胞受入れチャンバーを免疫隔離する免疫隔離区域を含むものであ る免疫隔離装置を該患者に埋め込むステップと、 （ｃ）該免疫隔離装置の該細胞受入れチャンバー内に該集団を入れるステッ プと、そして （ｄ）該埋め込まれた装置の血管化を促進するのに有効な量及び期間にわた って免疫調節剤を該患者に投与するステップと、 を含む方法。 ２． 該免疫隔離装置が患者に埋め込まれた後で該細胞受入れチャンバー内に該 細胞集団が入れられるものである、請求項１の方法。 ３． 該生育力のある細胞集団が治療物質を産生する能力を有するものである、 請求項１の方法。 ４． 該細胞集団が、少なくとも１種の異種細胞を含むものである、請求項１の 方法。 ５． 該細胞集団が、少なくとも１種の異系同種細胞を含むものである、請求項 １の方法。 ６． 該細胞集団が、少なくとも１種の同系同種細胞を含むものである、請求項 １の方法。 ７． 該細胞集団が、該治療物質を産生する能力を当該細胞に付与 する外来の核酸構造を担持している少なくとも１種の細胞を含むものである、請 求項３の方法。 ８． 該免疫調節剤が抗炎症剤である、請求項１の方法。 ９． 該免疫調節剤が免疫抑制剤である、請求項１の方法。 10． 該免疫調節剤がサイクロスポリンＡである、請求項１の方法。 11． 該免疫隔離装置が該装置の密接した血管化を実現するための手段を更に含 むものである、請求項１の方法。 12． 該密接した血管化を実現するための該手段が血管化区域を含むものである 、請求項11の方法。 13． 該免疫隔離区域が該血管化区域と該細胞受入れチャンバーとの間に挟まれ ているものである、請求項12の方法。 14． 密接した血管化を実現するための該手段が該細胞受入れチャンバー内に収 容された、血管化物質の有効量を産生する少なくとも１種の血管化細胞を含むも のである、請求項11の方法。 15． 治療物質の産生のための装置を埋め込まれている非ヒト噛乳類であって、 該装置が、 （ａ）細胞受入れチャンバーを中に規定している構造を有する免疫隔離装置 であって、該細胞受入れチャンバーを免疫隔離する免疫隔離区域を含むものであ る免疫隔離装置と、 （ｂ）該細胞受入れチャンバー内に収容された、治療物質を産生する能力を 有する細胞集団とを含み、 該埋め込まれた装置の血管化を促進するのに有効な量及び期間にわたって免疫調 節剤を投与されているものである哺乳類。 16． 包装材料と該包装材料内の請求項１の免疫隔離装置とを含む 製品であって、該免疫隔離装置が患者への埋め込みのためのものであることを示 し且つ該埋め込まれた装置の血管化を促進するために該患者に免疫調節剤を投与 してよいことを示すラベルを、該包装材料が含んでいるものである製品。