総説

造血因子の小児科診療への応用

梶ケ谷保彦，他

Key words:

  造血因子(hematopoietic growth factor)

  コロニー刺激因子(colony stimulating factor)

  エリスロポエチン(erythropoietin)

　　　　　　要　　　　旨

　小児科診療において，現在までに使用可能な遺伝子組換え型造血因子の臨床応用についてまとめた．顆粒球系コロニー刺激因子, エリスロポエチンを中心にその臨床試験が試みられ，抗腫瘍剤投与後の二次性好中球減少症，先天性好中球減少症，再生不良性貧血や腎性貧血などの血球減少性疾患に対し，その強い造血刺激作用が明らかにされ，治療上，困難とされてきた病態の克服が示されつつある．また，造血因子と抗腫瘍剤の投与の組み合わせの工夫により難治性白血病などの悪性疾患の治療成績向上に貢献できる可能性も示されており，今後の小児科診療上，画期的な薬剤として期待されている．一方，造血因子には多彩な生物活性が報告されており，未知の活性を含めて不明な点も多い．今後，腫瘍細胞への影響や発癌(特に造血器腫瘍)の可能性などの長期的な影響についても検討が望まれるものと思われる．

 　　　　　は　じ　め　に

　赤血球，白血球，血小板などの血球の産生を刺激する液性因子である造血因子の研究はこの数年，急速な進歩をとげており，表１に示す種々の造血因子の純化およびその遺伝子の分離がなされている1)2).さらに遺伝子工学的に遺伝子組換え型の造血因子を大量に生産することが可能となっている．そして，本邦でも今日では，顆粒球系コロニー刺激因子(以下,Ｇ-ＣＳＦ), erythropoietinを中心に臨床試験が試みられ，血球減少性疾患に対し，その強い造血刺激作用が明らかにされつつある．また，造血因子と抗腫瘍剤の投与の組み合わせの工夫により白血病などの悪性疾患の治療成績向上に貢献できる可能性も示されており，今後の小児科診療上，画期的な薬剤として期待されている．

　本稿では，小児科診療におけるこれらの遺伝子組換え型造血因子の臨床応用と今後の展望について，著者らの現在までの知見を含めて述べてみたい．

　１．造血因子とその作用

　表１に示す造血因子の中で，臨床応用が進み，有用性が証明されているのは，Ｇ-ＣＳＦ，顆粒球・単球系コロニー刺激因子(以下,ＧＭ-ＣＳＦ)，単球系コロニー刺激因子(以下,Ｍ-ＣＳＦ)，interleukin-3(以下,ＩＬ-3)，erythropoietinである．これらの造血因子の作用について概説する．

　Ｇ-ＣＳＦ1)は分子量19,000，174個のアミノ酸からなる糖蛋白質である．その作用に関してはこれまでに多彩な生物活性を有することが報告2)されている．顆粒球系前駆細胞の増幅および顆粒球産生の刺激，多能性幹細胞のＧ0期短縮作用，顆粒球機能(遊走能，貪食能，殺菌能)の亢進などが認められる．造血細胞以外にも正常内皮細胞の増殖促進作用も報告されている．また腫瘍細胞に対する作用もみられ，白血病などの造血器腫瘍細胞のみならず非造血器腫瘍細胞がＧ-ＣＳＦに反応(増殖刺激作用あるいは分化誘導作用など多様)することも明らかにされており，その作用は多彩であることが判明している2)3)4)5).従って，これらの生物活性を踏まえたうえでの臨床応用が必要とされている．

　ＧＭ-ＣＳＦ1)は分子量22,000，127個のアミノ酸からなる糖蛋白質である．ＧＭ-ＣＳＦの作用は，顆粒球・単球系前駆細胞の増殖・分化を刺激してその産生を促すが，それ以外にもやはり多彩な生物活性がin vitroにおいて報告2)されている．burst promoting

activity(赤芽球系前駆細胞の増幅作用)6), 血小板増加作用，好酸球造血の刺激作用などが認められ，また正常内皮細胞増殖促進作用や，白血病細胞および非造血器腫瘍細胞に対するＧ-ＣＳＦ以上の増殖促進作用も報告5)され，Ｇ-ＣＳＦと同様にこれらの多彩な作用を踏まえた臨床応用が必要とされている．　Ｍ-ＣＳＦ1)は，分子量85,000，554個のアミノ酸からなる糖蛋白質で，骨髄において単球の産生を刺激し，また単球を刺激してＧＭ-ＣＳＦ，Ｇ-ＣＳＦの産生を促し，顆粒球，単球の産生を刺激する．また単球の殺腫瘍活性を誘導し生体の発癌防止機構を担う作用や血中コレステロールの低下作用，さらには，胎盤を維持して妊娠を継続させる作用など，やはり広範な生物活性を有することが報告7)されている．

　ＩＬ-31)は，分子量14,600，133個のアミノ酸からなる糖蛋白質で，その作用はmulti-ＣＳＦ，すなわち，多能性造血幹細胞に作用して，顆粒球，単球，好酸球，肥満細胞，巨核球への分化を支持することが判明している．ＩＬ-3も他の造血因子と同様に造血器腫瘍および非造血器腫瘍細胞の増殖刺激作用を有することが報告2)5)され，今後さらに様々な生物活性が明らかにされるものと思われる．

　erythropoietin1)は，分子量32,000〜42,000，165個のアミノ酸よりなる糖蛋白質である．erythropoietinの生物学的活性には糖鎖の存在が不可欠である．赤血球産生を調節する生理的hormoneであり，主として腎臓(近位尿細管説が最も有力)で産生される．赤芽球系前駆細胞(colony-forming unit erythroid,以下,ＣＦＵ-Ｅ)を赤芽球へ分化させる作用を有している．erythropoietinの産生量を規定しているのは，動脈血の酸素分圧である．一般に貧血になると血中erythro-poietin値は増加して，hematocritと血中erythropoietin値は逆相関している．

　以上述べた造血因子は遺伝子工学的に遺伝子組換え型の産物として大量に生産され，それを用いてこれまでにin vitroにおける生物活性に関する検討がなされてきた．そして，その結果，種々の疾患に対し，臨床応用が考えられ，現在では実際に有用性が示されると同時に問題点も徐々に明らかにされつつある．

　２．Ｇ-ＣＳＦの臨床応用(表２)

　悪性腫瘍疾患の治療への応用には，in  vitroの基礎的な実験成績より，以下に示す可能性が考えられており，現在では実際にＧ-ＣＳＦの有用性が報告されつつある．

　移植療法における臨床応用が進められている．白血病を中心に造血異常を示す疾患に対し，造血幹細胞を移植する骨髄移植療法や末梢血幹細胞移植術が治癒を目指す治療法として徐々に良好な成績を示してきているが，血球減少時の感染症の問題があり安全な治療法とはなっていない．そこで，造血因子の導入による移植成績の向上が期待されている．

  骨髄移植では，高度な骨髄低形成を来している時期に，造血幹細胞が移植されるが，この時期には重症感染症を起こしやすく，これを防ぐには顆粒球の減少期間を最小限にくいとめる必要がある．特に同種骨髄移植に比べ自家骨髄移植では，凍結保存の影響などにより，造血能の回復が悪く，短期的な造血因子による造血刺激，すなわち顆粒球の早い回復が必要とされている．Masaokaら8)は急性白血病患者の骨髄移植後にＧ-ＣＳＦを投与して明らかな回復促進効果を得ている．短期間の評価ではあるが，対照群に比し白血病の再発率，死亡率に有意差がみられていない．今後，ＩＬ-3，erythropoietinなどとの多種類の造血因子併用療法も考えられ期待されている．これまでの短期的な成績では，顆粒球の増加に対して著明な効果を示すが，今後，造血因子の残存白血病細胞などの腫瘍細胞に対する作用による長期的な影響の問題や移植全体の成績を向上しうるかどうかなどの検討が待たれている．

  末梢血幹細胞移植にもＧ-ＣＳＦの投与の工夫による応用が進められている．白血病などの場合，残存白血病細胞の混入がより少ないと考えられる末梢血幹細胞移植術が，ヨーロッパを中心に普及しつつある．この場合，末梢血中の幹細胞の数が問題で，移植するに十分量の幹細胞を得るには，頻回かつ長時間の血球分離が必要とされ，困難なことも多い．　化学療法施行後，造血の回復期に，末梢血中の幹細胞が増加するが，この時期にＧ-ＣＳＦを投与して，幹細胞の増幅を行う試みがなされており9),今後，末梢血幹細胞移植を施行するにあたってその有効性が期待されている．

　移植以外の急性白血病治療に対する応用に関しては，Ｇ-ＣＳＦの多彩な生物活性を踏まえたいくつかの治療理念が報告されており以下に示す．

　支持療法としてのＧ-ＣＳＦの応用であるが，強力な化学療法を施行したあとでは，強い骨髄抑制がみられ，特に顆粒球減少が長期間続けば，重症細菌感染症が問題となり治療成績を大きく左右する．従って支持療法として，化学療法を施行直後よりＧ-ＣＳＦの投与を行い顆粒球の減少期間を最小限にくいとめる検討がなされ有効性が証明されてきている10).従って今後は，骨髄抑制がdose limiting factorとなっている抗白血病剤の投与量を増加できる可能性もあり，白血病治療成績向上に貢献するものと考えられている．　白血病細胞に対するＧ-ＣＳＦの作用を応用した治療も考えられている．急性骨髄性白血病(以下,ＡＭＬ)では，in vitroにおいてこれまでに，造血因子に白血病細胞が反応することが報告2)されている．骨髄性白血病株化細胞やＡＭＬの一部の症例では，Ｇ-ＣＳＦにより白血病細胞の分化が誘導されることが示されている2)11)12).これまでに分化誘導療法の成功例はretinoic acidによるＡＭＬの報告13)のみであるが，Ｇ-ＣＳＦの分化誘導療法への応用についても，今後，期待されている．またＧＭ-ＣＳＦの章でも詳しくのべるが，in vitroにおいてＧ-ＣＳＦにより，一部の骨髄性白血病細胞の増殖が刺激されcyclingへ誘導されることが報告されており，結果的にＧ-ＣＳＦにより白血病細胞の薬剤感受性が高められる可能性も示されていて臨床応用がやはり期待されている4)5).

　急性リンパ性白血病(以下,ＡＬＬ)では，その白血病細胞はＧ-ＣＳＦを含め造血因子の影響を受けにくいことが判明2)している．そこで白血病細胞の細胞回転と正常造血幹細胞の細胞回転へのＧ-ＣＳＦの作用から生じる時間差を利用した治療理念が考えられている(図１)14).特に難治性ＡＬＬでは白血病細胞の細胞回転が速くなっており，化学療法を行う上で大きな障害となっている．そこで著者らはＧ-ＣＳＦを使うことによって，正常造血幹細胞の細胞回転を短縮して，白血病細胞が再増殖する以前に，次の化学療法を行い，すなわち治療間隔を短縮することによって難治性ＡＬＬの寛解導入を試みて良好な結果を得ている(図２)14).

　白血病患者に対する造血因子投与における，今後の問題点は，やはり造血因子の白血病細胞に対する未知の作用で，なかでも，再発の原因とされる白血病細胞の休止期細胞(dormant state)の増加作用に関しては明らかにされていない．従ってこの問題を含めた長期的な白血病治療全体の成績に対する造血因子の影響も検討されねばならない．

　悪性腫瘍以外の疾患に対するＧ-ＣＳＦの臨床応用としては，好中球減少症(先天性，周期性，本態性)に対しての効果が報告されている．いずれの好中球減少症の症例に対してその有効性が示されているが，効果のみられない症例もあり，Ｇ-ＣＳＦの投与量の問題，好中球減少症の病因の多様性の問題などが今後の課題となっている．著者らは，Ｇ-ＣＳＦが有効であった先天性好中球減少症において好中球のみならず，単球の造血刺激も得られ，本症の造血前駆細胞のＧ-ＣＳＦに対する反応性が正常とは異なることを報告15)している．

　再生不良性貧血に対するＧ-ＣＳＦの効果に関しては，投与前の末梢血好中球数が100/μl以下の症例を除くほとんどの症例において，Ｇ-ＣＳＦの投与はすみやかで選択的な末梢血好中球数の上昇をもたらすことが報告16)されている．

　骨髄異形成症候群(myelodysplastic syndrome: 以下,ＭＤＳ)では，Ｇ-ＣＳＦの投与により86％の症例に顆粒球の増加が認められているが，現時点ではＧ-ＣＳＦのＭＤＳに対する有効性の評価は時期尚早と思われ，今後，ＭＤＳの病態の理解を深めると同時に，投与法などを検討することにより，有効な薬剤となり得ると考えられている2)17).

　新生児診療への応用として，現在，重症感染症合併時に好中球減少をきたした新生児，未熟児に対するＧ-ＣＳＦの投与が考えられている．新生児ラットの致死的なGroup B溶連菌敗血症合併時の好中球減少に対し，Ｇ-ＣＳＦのin vivo投与が有効であることが示されており18),今後，臨床応用が期待される分野であると思われる．

　３．ＧＭ-ＣＳＦの臨床応用

　ＧＭ-ＣＳＦの臨床試験は，米国を中心に進められている．その応用の可能性については，Ｇ-ＣＳＦとほとんど同じで，主としてＧＭ-ＣＳＦによる単球，好酸球の増加を伴った顆粒球の増加による有用性にある．ＧＭ-ＣＳＦはＧ-ＣＳＦに比し標的とする造血前駆細胞はより未分化な段階にあり，臨床試験で造血が刺激される血球は顆粒球，単球，好酸球にとどまらず，症例によっては血小板，赤血球に及ぶことが報告されている．一方，ＧＭ-ＣＳＦの作用が多血球系統に及ぶ結果，特に，単球系細胞より産生されるcytokineや好塩基球からのhistamineによると考えられる副作用が臨床応用における問題とされている．

　骨髄移植，白血病などの悪性腫瘍の化学療法後，再生不良性貧血，ＭＤＳの臨床試験はＧ-ＣＳＦと同様に進められており，有効性が証明されている．しかしＭＤＳにおいてはＧ-ＣＳＦよりもＧＭ-ＣＳＦの効果は様々で，反応のみられない症例，顆粒球増加の得られる症例もあれば，むしろ芽球の増加を呈した症例も報告されており，ＭＤＳではＧＭ-ＣＳＦの投与は慎重でなければならないとされている2)19).またＡＭＬ由来白血病細胞では，ＧＭ-ＣＳＦによるautocrine growthが証明されており20),ＡＭＬの患者へのＧＭ-ＣＳＦの安易な投与は禁忌と考えられている．しかしＧＭ-ＣＳＦでは，in vitroにおいてＡＭＬの症例の一部で休止期にある白血病細胞がＳ期に誘導されることが示されていて，結果的にＧＭ-ＣＳＦにより白血病細胞の薬剤感受性を高めることが判明している21).従って，各種抗白血病剤に対して抵抗性となったＡＭＬの症例の一部は，白血病細胞が休止期にあるdormant stateの状態となったために難治性となっていることから，このような症例では，ＧＭ-ＣＳＦとcycle-specificな抗白血病剤を同時期に投与して耐性を克服する治療が考えられている．一方，ＧＭ-ＣＳＦには白血病細胞の分化誘導作用は報告されていない．

　４．Ｍ-ＣＳＦの臨床応用

　Ｍ-ＣＳＦの臨床応用の可能性についても，Ｇ-ＣＳＦ，ＧＭ-ＣＳＦとほぼ同様と考えられており，わが国では人尿由来のＭ-ＣＳＦによる臨床試験が進められ，遺伝子組換え型Ｍ-ＣＳＦも臨床試験が考えられている．Ｇ-ＣＳＦやＧＭ-ＣＳＦとの違いは，血小板増加作用のみられた点，投与中止後も顆粒球増加が得られる点である．また，骨髄性白血病患者の骨髄移植時にＭ-ＣＳＦを使用した症例の白血病の死亡率および生着不全率についての成績がＭ-ＣＳＦ投与群において有意に低いことが報告22)されている．比較的，短期間の評価ではあるが白血病再発率には投与群，非投与群に差のないことが報告22)されている．さらにＭ-ＣＳＦは胎盤の維持，脂質代謝への影響および生体の発癌抑制機構における重要な因子であることから，今後も基礎的，臨床的検討が必要とされている．

　５．ＩＬ-３の臨床応用

　multi-ＣＳＦであるＩＬ-3の臨床試験は，欧州においてphase */* studyが行われている．正常造血，再生不良性貧血およびＭＤＳにおいて，いずれも多くの症例で顆粒球，好酸球，リンパ球，単球，網状赤血球，血小板の有意の増加が報告されmultilineageの反応が得られている23).従って，今後，再生不良性貧血，ＭＤＳを含め，種々の造血障害に対するlarge scaleでの臨床応用が開始されるものと思われる．一方，Ｇ-ＣＳＦ，ＧＭ-ＣＳＦよりもさらに広範な生物活性を有している可能性があり2)4),臨床応用を進めるにあたって慎重な配慮が必要と思われる．

　６．erythropoietinの臨床応用

　erythropoietinは最初に臨床応用が試みられた造血因子で，まず透析患者の貧血に対してその有効性が示され24),すでに使用が認められている．腎性貧血に対するerythropoietinの効果としては，赤血球造血が促進され，この造血刺激は投与期間中，投与量に応じて持続し，結果的に輸血量を劇的に減少させ，hemosiderosisの問題に対し効果を示している．また貧血の改善に伴い，動悸，息切れ，呼吸困難，食欲減退，作業量低下などの自覚症状が著明に改善し，腎不全患者の日常生活，社会復帰を含めたquality of lifeの改善に貢献している．一方，erythropoietinの副作用として血圧上昇がある．本来，高血圧をきたす状態にありながら貧血がその発症を防止していた症例にみられると考えられている．その他には，悪寒，骨痛，発熱などがみられるが，５％以下と少ない．

　さらには再生不良性貧血，不応性貧血などの各種の難治性貧血症に対しても，投与前のＣＦＵ-Ｅ由来のコロニー形成の認められた症例では有効性が報告25)されている．従って，erythropoietinの投与の適応を考える際には，投与前に標的細胞であるＣＦＵ-Ｅの測定を行うことが重要であると思われる．

　その他に小児科領域でerythropoietin投与の適応が考えられている疾患に未熟児貧血がある．貧血が高度の場合には，しばしば治療の対象になる．しかしながら治療の適応については議論があって，これは未熟児貧血は生理的な現象であるのか否か，治療すべき病態であるのか否かなどの不明な点があるためである．最近では，既に未熟児貧血に対するerythropoietin投与の報告26)がなされており，そこでは貧血の改善が得られ，輸血頻度の減少がみられ有効性が示されている．従って症例によっては，例えば未熟児貧血がみられ，さらに呼吸管理を必要とし，低酸素状態が問題となっている症例では，しばしば頻回の輸血が必要とされるが，このような患児では，救命的立場よりerythropoietinの投与の適応を考慮すべきであると思われる．しかし，未熟児貧血の先に述べた問題点が明らかにされてない現時点では，一律な臨床投与は慎重でなければならないと思われる．

　その他のerythropoietinの治療的，予防的な応用については，手術後の貧血，自家血輸血などが考えられ，その結果，輸血量の節減につながり，稀有な血液型の患者の手術時の使用や輸血による肝炎などの感染の危険性を減らす有効な手段として期待されている．

　　　　　 お　わ　り　に

　以上，小児科診療において，現在使用可能な造血因子の応用についてまとめた．これらの造血因子は投与法の工夫により，種々の臨床効果が期待できるものと思われ，治療上，困難とされてきた病態を克服することが可能となるであろう．また造血因子の多彩な生物活性には不明な点も多く，今後，発癌性(特に造血器腫瘍)の可能性も含めて長期的な影響についての検討が望まれるものと思われる．

   　　　　　文　　　　献

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