A net Vol.18 No.1 2014 人工血小板の開発とこれからの展望 慶應義塾大学輸血・細胞療法センター 半田 誠 ─ PROFILE ──────────────────────────────── 半 田 誠 慶應義塾大学輸血・細胞療法センター 教授 Makoto Handa 慶應義塾大学輸血・細胞療法センター 教授／センター長 昭和51年慶應義塾大学医学部卒業、慶應義塾大学内科、血液学を経て、米国スクリップス研究 所にて血小板の基礎研究に従事し、昭和62年より慶應義塾大学病院輸血管理部門、現在に至る。 専門領域は輸血学・血栓止血学・血液学で、研究は血小板生物学、人工血小板（厚生労働科学 研究事業：研究代表者） 、iPS細胞由来血小板プロジェクト（JST再生医療：研究分担者） 。 ───────────── はじめに ヒトの血液由来の血液製剤は、感染症や免疫副作用などのリスクを常に内包して いる薬剤であり、最も重要なポイントは保存期限や保管条件が厳しく制限され、か ���� つ自発的な献血に依存することから常に払底の危惧が存在することである。とくに、 血小板製剤は保存期間が 4 日と極端に短く、振盪条件下で22℃保存が必須のため、 緊急での使用は著しく制限される。血液製剤のこうしたデメリットを克服するのが 人工血液であり、とくに血小板においてはその有用性が認められていた。本稿では、 いまだ開発途上である人工血小板について、その現状と今後の見通しについて概要 を解説したい。 ───────────── 人工血小板の種類 人工血液の開発の歴史は大変古く、血小板を対象としての研究は米国の軍事予算 に基づいた試みが1950年代より開始された。当初は、ヒト血小板もしくはその断 片を凍結乾燥あるいは固定化したものが扱われていたが、これらは真の意味での人 工物ではなかった。1992年、その表面に血小板凝集に必須のフィブリノゲン（Fg）あ るいはヒトFg由来のアルギニン−グリシン−アスパラギン酸（RGD）配列を含んだ合 成ペプチドを固相化したヒト赤血球（thrombo erythrocytesなど）が、in vitro で血小 板凝集を引きおこす作用があるとして、血小板減少動物の延長した出血時間を短縮 する作用があることが報告1）された。これをきっかけとして、赤血球の代わりに人 2,3） 工の担体を用いた人工物の開発が始まった（Fig.1） 。最初に担体として着目され たのは生体適合性に優れたアルブミン（Alb）を材料とした重合体で、そのサイズは マイクロメータレベルで、表面にはヒトFg（AlbマイクロカプセルやAlbマイクロス フェアなど）あるいは血漿中のFgをその表面に吸着させる作用のある合成ペプチド を固相化した物質（HaemoPlaxTM）が開発された。しかしこれらは、ヒト由来のAlb やFgを使用しているため、真の意味での人工物ではなかった（部分型人工物）。す べての構成成分が人工物である製剤（完全型人工物）のナノサイズの担体としては、 すでに生体利用がなされている脂質小胞体（リポソーム）あるいはポリ乳酸・グリ コール酸（PLGA）重合体を用い、その表面のリガンドにはRGD合成ペプチドやFg の活性化血小板との特異的な結合配列（H12）由来の合成ペプチドなどを利用した人 工血小板が相次いで開発されている。 10 特 集 表面リガンド （サイズ） 担体 製品名 （報告者） 適応 開発フェーズ 部分型人工物 ヒトフィブリノゲン アルブミン マイクロカプセル （3.5−4.5μm） ヒトフィブリノゲン アルブミン マイクロスフェア SynthocytesTM : ProFibrix 予防、治療 fibrinoplate-STM : Advanced Therapeutics 予防、治療 臨床II/III 前臨床 HaemoPlax : Haemostatix TM （1.2μm） 臨床I/II （開発中止） 完成型人工物 ヒトフィブリノゲン由来合成ペプチド （H12） リポソーム （0.22μm） （Y Okamura, et al, 2005−2009） （Y Nishikawa, et al, 2012）4） 治療 前臨床 （A Sen Gupta, et al, 2012） 止血剤 前臨床 （Bertram JP, et al, 2009）5） 止血剤 前臨床 ヒトフィブリノゲン由来合成ペプチド （RGD）／VBP&CBP リポソーム （0.15μm） （RGD） ヒトフィブリノゲン由来合成ペプチド PLGA （0.17μm） Fig.1. 人工血小板の開発状況 VBP：ヴォン・ヴィレブランド因子結合ペプチド、CBP：コラーゲン結合ペプチド （文献2,3より引用） ───────────── 作用機序と設計戦略 血小板の止血作用は破綻した血管局所の一次血栓の形成とフィブリンによる安定 的な二次血栓の土台となることである。最初の血小板反応は露出した血管壁組織に 粘着することであり、これをきっかけとして細胞は活性化され、血漿中のFgを仲 立ちとして血小板同士が凝集し、血小板内からはアデノシン二リン酸（ADP）など の種々の活性化増強物質を放出して血栓を増強し、凝固因子の関与するフィブリン 血栓形成の場を提供する（Fig.2）。血小板が体現する細胞反応は複雑かつ繊細であ り、それをコピーできる人工物を作ることは不可能である。幸い、血小板輸血の対 象となる血小板減少症において血小板数がゼロになることは無い。したがって、人 工血小板の設計戦略は残存血小板の機能 （凝集増強作用が主立った作用機序） を補助 して増強することに主眼がおかれている（Fig.2、3）。担体は血中滞留時間を延長す る目的で、ポリエチレングリコール（PEG）で表面修飾がなされている。そして、 AlbやPLGA重合体は血小板凝集増強作用とともに、止血部位の充填作用が見込ま れる。一方、リポソーム製剤では流動性のある生体膜の性質を保持し、かつADP <粘着> 血小板 血管壁の破綻 <凝集/放出> 血小板血栓 （一次血栓） <凝固活性> フィブリン血栓 （二次血栓） 人工血小板 <特異的集積> <血小板凝集補助> Fig.2. 止血血栓の形成と人工血小板の作用機序 11 A net Vol.18 No.1 2014 の内包化による放出反応をコピーできる人工物〔H12（ADP）リポソーム〕が設計さ れた（Fig.3） 。 ADP リガンド Fg ／ Fg合成ペプチド PEG表面修飾 血中滞留時間の延長 リポソーム 分子*重合体 比較的硬く、安定な構造 1） 充填作用を期待 2） ＊ヒトAlb、PLGA 内水相の利用 （内包物**の放出） 1） 膜流動性の利用 2） **ADP 担体の選択 （材質、 サイズ） Fig.3. 人工血小板の設計 ───────────── 目的と効果 人工血小板の臨床開発の最終目標は、血小板輸血の代替であった。血小板製剤は、 造血障害に起因した血小板減少患者の出血リスクを予防する目的にその多くが使用 され、外傷や手術に伴う出血の治療にはあまり利用されていない。開発当初は出血 の予防を目指して、継続的な利用を目的とした臨床研究がいくつか行われたが、い ずれも初期開発フェーズ （第Ⅰ／Ⅱ相） で挫折した。ベンチャー企業による開発であ るためその理由は公表されていないが、いずれも薬剤の血中濃度維持作用に問題が あったとされている。したがって人工血液の目的は、災害時や危機的な状況下での 緊急避難的な単回投与による止血の治療に絞り込むべきことがほぼ明らかとなった （Fig.1）。そして、究極的には人工血小板ではなく止血剤としての方向性が示され つつあるのが現状である。Fig.4 に肝臓損傷に起因した大量出血、大量輸血に伴う 致死性出血ショックウサギモデルにおけるH12（ADP）リポソームの救命効果を示 した4）。H12（ADP）リポソームは血小板輸血（多血小板血漿：PRP）と同様にすべて の動物を救命できた。一方、乏血小板血漿（PPP）やH12未結合リポソームの救命効 果は低かった。ADP未内包リポソームも臨床効果が認められた。Fig.5 にRGD修飾 PLGA重合体の止血剤としての効果をラットの大腿動脈出血が止血するまでの時間 で評価した成績を示した5）。比較対照〔生理食塩水、リコンビナント凝固VII因子製 H12（ADP） リポソーム/PPP（n=10）* （%） 100 PRP（n=10）* 80 H12（PBS） リポソーム/PPP（n=5）† 生存率 60 † * P<0.01 vs ADP リポソーム/PPP or PPP † 40 P< 0.05 vs ADP リポソーム/PPP or PPP ADP リポソーム/PPP（n=10） 20 PPP（n=10） 0 24 48 72（時間） Fig.4. 肝臓損傷による大量出血ウサギモデルにおけるH12（ADP） リポソームの救命効果 （文献4より引用） 12 特 集 （%） 110 止血するまでの時間 100 90 * * p<0.05 vs 生食 *** p<0.001 vs 生食 # p<0.05 vs rFVIIa 80 70 *** *** 60 # *** 50 40 水 なし 塩 剤 食 薬 理 生 IIa 子 SP 粒 rFV AD 微 GR 合 結 D未 RG D RG D RG S GD GR S Fig.5. RGD修飾 PLGA重合体のラット大腿動脈出血への止血効果 RGDS：アルギニン−グリシン−アスパラギン酸−セリン、GRGDS：グリシン− アルギニン−グリシン−アスパラギン酸−セリン （文献5より引用） 剤（vFVIIa）、RGD未結合微粒子、逆配列ペプチド結合微粒子（GRADSP）〕と比較 した。RGD配列を含んだペプチド結合微粒子はいずれも陰性対照に比して有意な 出血時間の短縮効果を発揮した。またその効果は、止血剤として臨床で用いられて いるVII因子製剤より強力であった。血小板数が減少していない状況下で、血小板 の機能を増強することで、止血を促進することを意図した研究である。しかしなが ら、血栓症の危惧を拭いきることはできず、PLGA重合体においても血栓症の発 症が認められている。 ───────────── 今後の展望 生物製剤としての規制があることおよび今までの臨床試験結果から、人工血小板 の開発はほぼ完全型人工物に絞られてきた。人工血小板は他の人工物と同様にその 血中濃度を維持して複数回の投与に耐える特性を備えることは技術的に困難であ る。したがって、開発の目標はタイミング的に血小板製剤が利用困難である緊急避 難的な出血の治療 （単回利用） であるといえる。しかしながら、その需要が大きく見 込めないことから、血栓症のリスクを抱えているものの企業的には汎用性のある止 血剤への方向性が示されている。常に払底が危惧される輸血用血液製剤を代替する 人工物の開発は将来の医療にとって不可欠なものとなるであろう。 ───────────── 引用文献 1 ）Coller BS, Springer KT, Beer JH, et al.：Thromboerythrocytes. In vitro studies of a potential autologous, semi-artificial alternative to platelet transfusions. J Clin Invest 89：546−555, 1992. 2 ）半田誠：人工血小板開発の現状と今後の展望. 日病薬誌 49：949−953, 2013. 3 ）Modery-Pawlowski CL, Tian LL, Pan V, et al.：Approaches to synthetic platelet analogs. Biomaterials 34：526−541, 2013. 4 ）Nishikawa K, Hagisawa K, Kinoshita M, et al.：Fibrinogen γ-chain peptide-coated, ADP-encapsulated liposomes rescue thrombocytopenic rabbits from non-compressible liver hemorrhage. J Thromb Haemost 10：2137−2148, 2012. 5 ）Bertram JP, Williams CA, Robinson R, et al.：Intravenous hemostat：nanotechnology to halt bleeding. Sci Transl Med 1：11−22, 2009. 13
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