(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の組織内の所定の位置に治療薬を送達する装置であって、
前記治療薬用の液だめと、前記治療薬がこれを通して投与されるオリフィスを備えた少なくとも１つの注入針と、前記液だめから前記オリフィスを通して前記患者の組織内の前記所定の位置に所定の量の前記治療薬を移送するのに十分な第１の制御エネルギー源とを備える前記治療薬を前記患者に投与する手段と、
前記注入針に対して所定の空間的関係で配置された複数の貫入電極であって、前記注入針の先端部が、前記貫入電極の先端部よりも、装置の本体に近いように配置されていることを特徴とする複数の貫入電極と、
組織内で前記治療薬の送達を促進する電界を生成する手段であって、前記電極に動作可能に接続された手段と、
を備えており、
前記第１の制御エネルギー源が、ばねと、圧縮ガスと、電気機械的手段の中の少なくとも１つである装置。
【請求項２】
複数の前記貫入電極が、前記患者内に所定の深さでこの貫入電極を展開するのに十分な第２の制御エネルギー源に動作可能に接続されており、
組織内での前記治療薬の送達を促進する電界を生成する前記手段が、展開された状態の前記電極に動作可能に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記組織内の前記所定の位置から前記電極を取り外した後に前記電極上に延びるように構成された保護用のシールドを備えている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記保護用のシールドが、この保護用のシールドを前記電極上に延ばすのに十分なエネルギー源に動作可能に接続されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記保護用のシールドは、一旦前記電極上に延ばされると、誤って後退することがない、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
ハウジングであって、近端および遠端を有する複数の貫入電極を含んでおり、複数の前記貫入電極がその近端において導電接続領域を備えて構成されているハウジングと、
前記貫入電極を前記患者内の所定の深さに展開するように構成された手段と、
前記貫入電極の前記導電接続領域との機械的な接触のために構成された前記ハウジング内の電極接続点と、
前記治療薬の送達を促進する電界を生成する手段であって、前記電極接続点に動作可能に接続された手段と、
を更に備えている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記接触点が、不活性金属からなる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記不活性金属が、金である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記接触点が、導電帯である、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の電極のそれぞれが、前記導電接続領域と前記導電接触点との間の前記機械的な接触を最大にするように構成されている、請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者への予防薬及び治療薬の送達を対象とし、より詳細には、問題の選択組織中の規定領域に、核酸、薬物、及びタンパク質などの予防薬及び治療薬を、再現性よく、ばらつきなく、効果的に送達することを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
予防薬及び治療薬は長年、局所性投与、経口投与、静脈内投与、非経口投与など、様々な従来方式の投与経路を利用して患者に送達されてきた。選択した経路で患者に投与された後で、薬剤が問題の組織に送達され、その組織との有益な相互作用がもたらされるかどうかは、主にその薬剤の本来の物理化学的なファクタによって決まるが、例えば、担体、補助剤、緩衝剤、及び賦形剤など、選択した送達用組成物成分によって促進させることができた。
【０００３】
比較的最近になって、電気信号を印加すると、生体組織中で巨大分子の移動及び取込みが強化されることが示された。予防薬又は治療薬の投与に対して組織中でこのように電気信号を印加すると、組織及び／又は送達される薬剤に対して望ましい効果を与えることができる。具体的には、電気穿孔法及びイオン浸透療法などの技術を利用して、組織中での様々な薬物の送達及び／又は取込みが大きく改善されてきた。このような薬剤の例には、医薬品、タンパク質、及び核酸が含まれる。このような技術の潜在的な臨床応用例には、腫瘍への化学療法薬及び／又は治療遺伝子の送達、予防・治療免疫処置に関するＤＮＡワクチンの送達、及び治療用タンパク質をコードする核酸配列の送達が含まれる。
【０００４】
薬剤の送達を強化するために組織中で電気信号を印加する多くの装置が説明されてきた。これらの装置の大部分は、組織の標的領域内で電気信号を効果的に印加する手段に焦点を当ててきた。所望の電気生理学的な効果をもたらすための様々な表面電極システム及び貫入電極システムが開発されている。
【０００５】
薬剤送達を電気的に仲介することの有望性及びこれらの技術を臨床に応用することの潜在的な可能性にもかかわらず、これらの技術を利用して効果的かつ高い信頼性で薬剤を送達するという全体的な目的を達成する効果的な手段が欠如していたために進歩が妨げられていた。現在のシステムの最も大きな欠点の１つは、患者ごとに信頼性が高くばらつきのない印加を実現し得ないことである。このばらつきの大きな原因は、操作者の技術及び熟練度の差異によるものである。現在のシステムによって対処されないばらつきの他の原因の例には、この手順の適用に影響を及ぼし得る患者間の生理学的な特性の差異が含まれる。
【０００６】
臨床治療を高い信頼性でばらつきなく適用することが極めて望ましいとすれば、改良型印加システムの開発には極めて十分な根拠がある。このような開発は、薬剤送達を電気的に仲介する広範な臨床応用例において遭遇する可能性がある患者の特性の差異に対応する手段を提供するのと同時に、操作者にかかわるばらつきを最小限に抑える手段を含むべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，１６５，７２０号
【特許文献２】米国特許第６，０７７，２４７号
【特許文献３】米国特許第６，１５９，１８１号
【特許文献４】米国特許第５，９６８，００６号
【特許文献５】米国特許第５，８７３，８４９号
【特許文献６】国際公開第０１／０１３９７５号
【特許文献７】国際公開第０１／０１３９７７号
【特許文献８】国際公開第００／００９１８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電気的な仲介による治療薬送達を利用して、患者に核酸、薬物、及びタンパク質などの治療薬を、再現性よく、ばらつきなく、効果的に送達するための改善された方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、本発明は、患者内部の所定の部位に治療薬を送達する装置を提供する。この装置は、患者に治療薬を制御された状態で投与する手段を備える。この手段は、治療薬用の液だめと、この薬剤を投与する少なくとも１つのオリフィスと、液だめからオリフィスを介して患者内部の所定の部位に所定の量の治療薬を所定の速度で移送するのに十分な制御エネルギー源とを備える。さらに、この装置は、オリフィスに対して所定の空間的関係で配置された複数の貫入電極と、これらの電極に動作可能に接続された電気信号生成手段とを備える。
【００１０】
本発明の他の態様は、治療薬の投与を、電気信号の適用と空間的かつ時間的に制御して組み合わせた方法を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ＥＭＴＡＤ（電気的な仲介による治療薬送達）によって、核酸、薬物、及びタンパク質などの治療薬を、再現性よく、ばらつきなく、効果的に送達するための改善された方法及び装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来型の針付き注射器による注入に関連する空間的なばらつきの潜在的な原因を示す絵画図である。
【図２】治療薬の投与及び電気信号の印加用の一体型手段を備える、本発明の装置の実施例を示す断面図である。
【図３】治療薬の投与及び電気信号の印加用の一体型手段を備える、本発明の装置の代替実施例を示す断面図である。
【図４】治療薬投与中の本発明の実施例の一部を示す断面図と底面図であり、この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す。
【図５Ａ】この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｂ】この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｃ】この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す本発明の実施例を示す図である。
【図５Ｄ】この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す本発明の実施例を示す図である。
【図６】治療薬の投与及び電気信号の印加用の一体型手段を備える、本発明の装置の別の代替実施例を示す部分断面図と底面図であり、この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す。
【図７】本発明による処置システムを示すブロック図である。
【図８Ａ】主ユニット及び分離可能なサブ・アセンブリを備える特定の一体型ユニットの実施例を示す図である。
【図８Ｂ】主ユニットに取り付けられたサブ・アセンブリを示す特定の実施例を示す図である。
【図９Ａ】図８の特定の実施例の分離可能なサブ・アセンブリを示す側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す分離可能なサブ・アセンブリを示す断面図である。
【図９Ｃ】図９Ａ及び図９Ｂの実施例を示す底面図であり、この装置の患者の組織とのインターフェースになる部分を示す。
【図１０Ａ】図８の特定の実施例の主ユニットを示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す主ユニットを示す断面図である。
【図１１Ａ】図８の特定の実施例を利用した処置シーケンスを構成するステップを選択して連続的に示す断面図であり、装置が患者の皮膚に接触し、シールドがサブ・アセンブリ本体内に引き込まれたときの装置を示す。
【図１１Ｂ】図８の特定の実施例を利用した処置シーケンスを構成するステップを選択して連続的に示す断面図であり、装置が活動状態にされ、電極アレイ及び注射器の針が患者の皮膚を貫入したときの装置を示す。
【図１１Ｃ】図８の特定の実施例を利用した処置シーケンスを構成するステップを選択して連続的に示す断面図であり、問題の薬剤が所定の問題の区域に分布した状態の、活動化された次の段階の装置を示す。
【図１１Ｄ】図８の特定の実施例を利用した処置シーケンスを構成するステップを選択して連続的に示す断面図であり、装置が患者の皮膚から引き離され、シールドが延びて注射器の針及び電極アレイを収容した後の装置を示す。
【図１２】図８の特定の実施例を示す断面図であり、電極と主ユニットの電気的な接続を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一態様では、本発明は、患者内部の所定の部位に治療薬を送達する装置を提供する。この装置は、患者に治療薬を制御された状態で投与する手段を備える。この手段は、治療薬用の液だめと、この薬剤を投与する少なくとも１つのオリフィスと、液だめからオリフィスを介して患者内部の所定の部位に所定の量の治療薬を所定の速度で移送するのに十分な制御エネルギー源とを備える。さらに、この装置は、オリフィスに対して所定の空間的関係で配置された複数の貫入電極と、これらの電極に動作可能に接続された電気信号生成手段とを備える。
【００１４】
本発明では、ＥＭＴＡＤは、組織中での治療薬の移動及び／又は取込みを強化するための、生物学的な組織への電気信号の印加と定義する。ＥＭＴＡＤのプロセスは、２つの要素からなる。すなわち、１）ＴＡＡ（治療薬の投与）と、２）所望のＥＭＴＡＤの効果を誘起するのに十分なＥＳＡ（電気信号の印加）である。本発明では、治療薬の投与は、ＣＴＡＡ（制御された治療薬の投与）と称する制御可能な方式で実施される。本明細書で用いるＣＴＡＡという用語は、ＥＭＴＡＤの効果の誘起に対して治療薬の投与を空間的かつ時間的に制御し得る方法及び装置を指す。制御可能な投与技術では、従来型の針付き注射器（例えば、自動注入装置）の変形形態及び／又は様々な無針法（例えば、ジェット注入器、経皮パッチ、経口投与、ゲル投与、クリーム投与、又は吸入投与）を利用し得る。本明細書で用いるＥＳＡという用語は、治療薬の送達を、組織中で前記薬剤の移動及び／又は取込みを改善することによって促進又は強化し、それによってＥＭＴＡＤ効果を誘起するための電気信号の印加を指す。治療薬の送達を促進又は強化するために用いるとき、電気穿孔法、イオン浸透療法、電気浸透法、電気透過化処理、電気刺激法、電気移動法、及び電気対流法などのＥＳＡプロセスはすべて、ＥＭＴＡＤの様々なモードを表す。
【００１５】
ＥＭＴＡＤの特定の応用例には、ワクチン、治療用タンパク質、及び化学療法薬の送達が含まれるが、これらに限定されるものではない。従来、このような応用例では、ＥＭＴＡＤは、従来型の針付き注射器を用いた治療薬の注入によって開始される。薬剤が投与された後で、ＥＳＡに適した装置を指定位置で患者に当てる。最後に、適切なＥＳＡプロトコルを用いて、治療薬の送達を所望のとおりに促進又は強化する。ただし、従来方式のＥＭＴＡＤでは、薬剤の投与とＥＳＡの間で、所望の空間的かつ時間的な関係を実現することはできない。
【００１６】
空間的なパラメータ
ＥＭＴＡＤの使用が不要な、或いは望ましくない薬剤では、治療薬の投与は、従来型の針付き注射器を使用して実施されることが多い。通常はこれらの手段を用いて治療の目的を達成し得るが、ＥＭＴＡＤによってある種の薬剤を送達することが必要な場合には、ＴＡＡの問題にさらなるレベルの複雑さがもたらされる。図１に示すように、従来型のいかなる針付き注射器による注入でも、針５を組織に挿入する際に、組織３の表面に対する注入の深さ１及び角度２の制御は難しいことがある。さらに、組織表面３における針の貫入位置４は、標的組織内でのオリフィス６及び薬剤投与領域７の位置を表さないことがある。例として、経皮筋肉内注入は、皮膚上の挿入部位に対応しないことがある。というのは、これら２つの組織はしばしば、相互に移動し得るからである。
【００１７】
一般に、この従来手法は、ＥＭＴＡＤを必要としない多くの様々な治療の送達には十分であるが、これらの変動要因により、注入後に治療薬が分散することになり、それによってばらつき及び／又は不確定性が生じることが多く、効果的なＥＭＴＡＤが妨げられる恐れがある。一般に、ＥＭＴＡＤを最も効果的に利用するには、患者内部で治療薬とＥＳＡの関係をあらかじめ定義する。そのため、従来型の針付き注射器を用いると、標的組織内でＴＡＡが空間的に制御されないので、ＥＭＴＡＤ適用の成果が阻害される恐れがある。この考え方の１つの例は、電気穿孔法を利用して治療薬の送達を促進することである。一般に、電気穿孔法は、組織の標的領域内でＴＡＡ及びＥＳＡが局在化しているとき、治療薬の送達を強化するのに最も効果的である。多くの場合、送達すべき薬剤及び誘起された電気穿孔効果が組織の標的領域内で局在化されないと、前記薬剤の送達は最適な状態にはならない。
【００１８】
ＥＭＴＡＤにおいてＴＡＡの適切な空間的制御が必要とされる別の例は、イオン浸透療法である。このモードのＥＭＴＡＤでは、電界を利用して荷電分子を移動させる。薬剤を所望どおりに移動させるには、電極と治療薬の空間的な関係が正しく実現されなければならない。負に帯電した薬剤が正極の位置の近傍に配置されると、この薬剤は組織を通してわずかしか動かないか、或いは全く動かないであろう。対照的に、負極の近くで前記負に帯電した薬剤が局在化すると、この薬剤は組織を貫通して正極の方向に大きく移動することになる。
【００１９】
上記の例で示したように、所望の効果を得るには、ＥＳＡの印加に対してＴＡＡの位置を精確に制御するように注意を払わなければならない。そのため、再現性がよく、ばらつきがなく、十分に特徴づけられた治療薬分布を実現する方法が極めて望ましい。
【００２０】
時間的なパラメータ
従来型の針付き注射器の注入によるＴＡＡの別の欠点は、注入速度が操作者ごとにばらつくことがあり、それによって組織中で薬剤の分布がばらつくことである。ＥＭＴＡＤプロセスを完了するのに複数の装置を配置することが必要とされる場合には、さらに時間的なばらつきが生じる。例えば、ＥＭＴＡＤの一応用例では、治療用タンパク質をコードするプラスミドＤＮＡの投与が必要であり、その後、電気穿孔法を誘起する電界を生成する。従来のＥＭＴＡＤ法を用いると、針付き注射器でプラスミドを注入し、その後、電気穿孔装置を配置し、それを活動状態にする。装置の配置が２回別々に（最初に針付き注射器、その後でＥＳＡ装置）必要とされることから、この手順では、操作者が各装置を使用する際の時間的なばらつきに起因する患者間のばらつきが生じやすい。さらに、装置の配置を２回別々に行うと、臨床士が各装置を配置し活動状態にするまでの時間が避けられない。このことは、標的組織内の指定可能な領域に薬剤を適切に送達するのに複数の適用部位が必要な場合に悪化する。
【００２１】
これらの問題は、細胞外環境では劣化又は非活性化し得る核酸などの薬剤では特に重大である。治療薬の劣化により、治療を適用してもその効果及び一貫性が低減する恐れがある。また、治療薬の劣化速度は患者間で一定ではなく、そのため、ＥＳＡ、より具体的には電気穿孔治療法と組み合わせた従来型の針付き注射器の注入による全体的な治療にばらつきが生じる。
【００２２】
従来型の針付き注射器による注入をＥＳＡと組み合わせて用いることに伴う空間的かつ時間的なばらつきは固有の難点であることから、ＥＳＡに対するＴＡＡの精確な位置及びタイミングは未知であることが多い。その結果、ＥＭＴＡＤによる治療薬の実際の投与及び投薬がばらつき、かつ再現性がなくなることがある。治療薬の投与には従来型の針付き注射器による注入で十分なことがあるが、治療薬の投与と所望のＥＭＴＡＤ効果の誘起の間で空間的かつ時間的な関係を制御することによって、薬剤の送達の再現性及び一貫性が大きく強化される。
【００２３】
そのため、ある種の応用例には従来方式のＥＭＴＡＤ手順で十分なことがあるが、一般に高度な一貫性及び再現性が求められる臨床応用例では、時間的かつ空間的な制御が極めて望ましい。上記で説明した従来方式のＥＭＴＡＤ手法とは異なり、本明細書では、ＥＭＴＡＤの臨床応用により有利な方法及び装置を提供するために、ＣＴＡＡとＥＳＡを組み合わせたいくつかの技術を説明する。本発明では、ＥＳＡと組み合わせたＣＴＡＡの様々な態様を用いて、再現性よく、ばらつきなく、効果的に治療薬を送達する。より具体的には、本発明では、電気信号の印加に対して治療薬の投与を空間的かつ時間的に制御して、標的組織中での前記薬剤の移動及び／又は取込みを改善する方法及び装置を説明する。
【００２４】
本発明では、電気信号の印加に対する治療薬投与の空間的関係を制御することができる。処置の前に、ＥＳＡに対するＴＡＡの最適な位置を決定する。ＴＡＡとＥＳＡの空間的な関係は、投与される薬剤の性質及び薬剤を投与する標的組織の特性を含めて、処置パラメータに左右される。ある種の応用例では、選択的に治療薬投与部位から離れて電気信号を印加する。ただし、典型的な空間的関係は、薬剤投与部位に近接してＥＭＴＡＤを誘起する電気信号を印加することである。このような応用例を実施する際には、ＴＡＡとＥＳＡが局所的に共存していると好ましいことがある。所望のＥＭＴＡＤ効果を誘起するのに、電気穿孔法及び／又はイオン浸透療法を利用する場合がしばしばそうである。
【００２５】
本発明の別の態様は、ＥＳＡに対するＴＡＡの順序及びタイミングに関する制御可能な時間的関係を提供することである。処置の前に、ＴＡＡとＥＳＡの組合せの最適な順序及びタイミングを決定する。空間的な関係の場合と同様に、ＴＡＡとＥＳＡの所望の時間的な関係は、投与される薬剤の性質及び薬剤を投与する標的組織の特性などのパラメータに左右される。ある種の応用例では、ＥＳＡに関連する電界に露出されると、治療薬が悪影響を受けることがある。このような応用例を実施する際には、このような電界を生成した後でＣＴＡＡを行う。ただし、一般的な時間的関係は、ＣＴＡＡの後でＥＳＡを行うことである。
【００２６】
本発明は、核酸ベースの構成体、医薬化合物、薬物、及びタンパク質などの治療薬をＥＭＴＡＤによって再現性よく、ばらつきなく、効果的に送達する改善された方法及び装置を提供する。この目的は、治療薬の投与を電気信号の印加に対して空間的かつ時間的に制御することによって達成される。ＥＭＴＡＤの特定の応用例には、ワクチン、治療用タンパク質、及び化学療法薬の送達が含まれるが、これらに限定されるものではない。従来、このような応用例では、ＥＭＴＡＤは、従来型の針付き注射器を用いた治療薬の注入によって開始される。薬剤が投与された後で、ＥＳＡに適した装置を指定位置で患者に当てる。最後に、適切なＥＳＡプロトコルを用いて、治療薬の送達を所望のとおりに促進又は強化する。このようなＥＳＡ法のうち、ほぼすべての細胞型に有効なことが実証されている一方法は、電気穿孔法である。電気的に送達を仲介する他の方法の例には、イオン浸透療法、電気浸透法、電気透過化処理、電気刺激法、電気移動法、及び電気対流法が含まれる。これらの用語は、単なる例として用いるものであり、本発明を限定すると解釈すべきではない。
【００２７】
電気穿孔法の技術では、電界の印加を利用して、細胞膜の透過性の一時的な増加を誘起し、荷電粒子を移動させる。電気穿孔法では、標的組織内で細胞膜を透過性にすることによって、標的組織に投与された外来物質の細胞内の取込みが劇的に改善される。電気穿孔法により、細胞膜の透過性を増加させ、分子を移動させることによって、治療薬送達の障壁としての細胞膜に打ち勝つ方法が提供される。ＥＭＴＡＤを誘起する技術として電気穿孔法を適用することは、この技術の物理的な性質から、ほぼすべての組織型に電気穿孔法を適用し得るという点で有利である。したがって、本発明のすべての態様及び実施例では、ＥＭＴＡＤを誘起する技術として電気穿孔法を論じるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
治療薬
「治療薬」という用語は、生体組織に対して所望の、又は有益な効果をもたらし得る任意の薬剤が含まれるように広い意味で用いる。したがって、この用語は、予防薬及び治療薬並びにこのような所望の効果を有する他の範疇の薬剤を含むことになる。本発明の範囲は明らかに、任意の、ただし分類された薬剤を制御された状態で送達することが含まれるのに十分に広いものである。治療薬の例には、医薬品及びワクチン、並びに核酸配列（超コイル型、リラックス型、及び直線型のプラスミドＤＮＡ、アンチセンス構成体、人工染色体その他の任意の核酸ベースの治療など）、並びにこれらの任意の配合物が含まれるが、それらに限定されるものではない。このような薬剤の配合物の例には、カチオン性脂質、カチオン性ポリマー、リポソーム、生理食塩水、核酸分解酵素阻害剤、麻酔剤、ポロキサマー、防腐剤、リン酸ナトリウム溶液、或いは、治療薬の投与、安定性、及び／又は効果を改善し得る他の化合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。ある種の薬剤配合物から得られる追加の利益の例には、投与された薬剤の粘度及び電気インピーダンスを制御する能力が含まれ、これは、ＥＭＴＡＤの応用例を考察する上で重要な例である。
【００２９】
核酸の場合の治療薬の例は、リン酸ナトリウム溶液に溶解したプラスミドＤＮＡであり、この薬剤には、ＡＴＡ（オーリントリカルボン酸）などの競合核酸分解酵素阻害剤が添加されている。核酸ベースの治療を利用するある種の実施例では、構成体にシグナル・ペプチドを組み込むと有利なこともある。潜在的に有用なペプチドの例には、核局在化信号、エンドゾーム溶解性ペプチド、及び転写制御要素が含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの信号により、ＥＭＴＡＤを介して細胞に送達される治療薬の送達及び／又は処理を改善することができる。この情報伝達は、特許文献１（米国特許第６，１６５，７２０号）に記載されている方法を用いることによって実施し得る。これらの技術は他の送達系とともに用いることができるが、標的組織への核酸構成体の送達を増加させることができるＥＭＴＡＤは、このような信号とともに用いるのに特によく適している。
【００３０】
標的組織
ＥＭＴＡＤによく適した標的組織の例には、表皮、真皮、下皮、結合組織、及び筋組織中で位置決定された正常細胞及び疾患細胞がともに含まれる。この技術は、浸襲度が最小限に抑えられた手術手段、又は他の手術手段によってアクセスしなければならない正常器官又は疾患器官の応用に用いることもできる。このような標的組織の例には、肝臓、肺、心臓、血管、リンパ、脳、腎臓、膵臓、胃、腸、大腸、膀胱、及び生殖器官が含まれる。所望の治療効果は、標的組織内で普通に見つかった細胞型、及び前記組織内で異常に認められた他の細胞型（例えば、腫瘍の化学療法的な処置）に薬剤を送達することから得られることに留意されたい。
【００３１】
上記で論じ、かつ図１に示すように、従来方式のＥＭＴＡＤは、治療薬の投与と電気信号の空間的かつ時間的な関係の精度及び再現性が欠如している。従来方式のＥＭＴＡＤ手法とは異なり、本発明では、ＥＭＴＡＤを臨床的により有利に適用するために、ＣＴＡＡとＥＳＡを組み合わせた方法及び装置を説明する。本発明では、ＥＳＡと組み合わせたＣＴＡＡの様々な態様を用いて、再現性よく、ばらつきなく、効果的に治療薬を送達する。より具体的には、本明細書で提案する方法及び装置では、電気信号の印加に対して治療薬の投与を空間的かつ時間的に制御して、標的組織中での前記薬剤の移動及び／又は取込みを改善する。
【００３２】
方法
一態様では、本明細書で説明する発明は、ＥＳＡの後で治療薬の投与を制御する方法を提供する。これらの方法は、処置パラメータの決定、患者の準備手順、ＣＴＡＡ、ＥＳＡ、及び追加の手段からなるが、範囲又は順序の関係の点でこれらに限定されるものではない。
【００３３】
処置パラメータの決定
処置パラメータは、治療薬の所望の投薬量に左右される。治療薬の投薬量は、特定の適応症又は処置の適用先（標的組織のタイプ及び位置など）、並びに患者の様々なパラメータ（年齢及び体重など）に依存し得る。治療薬の投薬量は、治療薬の投与及びＥＳＡに関連するパラメータによって制御し得る。ＣＴＡＡに関連する制御可能なパラメータの例には、薬物の容量、薬物の粘度、及び注入速度が含まれる。ＥＳＡに関連する制御可能なパラメータの例には、電気信号の特性、電気信号に曝される組織の体積、及び電極アレイのフォーマットが含まれる。ＣＴＡＡ及びＥＳＡの相対的なタイミング及び位置は、治療薬の投薬をさらに制御するためのパラメータである。
【００３４】
患者の準備
患者の準備の例には、神経ブロック、脊髄ブロック、硬膜外ブロック、又は一般の、局所又は部分麻酔を含めて、消毒洗浄及び麻酔薬投与が含まれるが、これらに限定されるものではない。ＩＭ（筋肉内）ＥＳＡの場合には、温度制御（例えば、筋肉を冷やす）、麻酔薬投与、及び／又は不快感を十分に軽減する代替刺激パターンを含めて、筋肉の電気刺激の影響を最小限に抑えるプロトコルを採用することがある。許容可能な代替形態が存在する場合には、選択した患者の準備技術が治療の効果に悪影響を及ぼさないようにすべきである。例えば、ある種の麻酔薬は、プラスミドＤＮＡベースの治療に望ましくない影響を及ぼし得ることがわかっている。
【００３５】
ＣＴＡＡ及びＥＳＡ
この方法の実施に際して、ＣＴＡＡの適用とＥＳＡを組み合わせると、ばらつきがなく再現性のよい治療薬の送達が可能になる。ＣＴＡＡに適した装置の２つの代表的な実施例には、自動注入装置及びジェット注入器が含まれる。
【００３６】
ＣＴＡＡ装置の実施例
次に追加の図面に移ると、各図を通して同じ要素は、同じ数字で識別されている。図２に示すように、ある種の実施例では、標的組織への治療薬の投与を制御する手段として自動注入装置１０を利用する。本明細書で用いるとき、自動注入装置は、それぞれ少なくとも１つのオリフィス１４を備えた、皮下針などの少なくとも１つの中空の注入針１２を通して制御された速度で患者に治療薬を投与することができる装置である。
【００３７】
自動注入装置１０が、ハウジング１６を使用して、例えば、従来型の使い捨て注射器１８、プランジャ２０、及び針１２からなる装置を、（以下で説明するように）患者に針を挿入し、かつこの針を通して治療薬を分注するのに必要な手段とともに収容すると好都合である。自動注入装置１０による治療薬の投与は、操作者がトリガ２２を活動状態にすることによって開始され、患者に治療薬を移送し得る１つ又は複数のオリフィス１４を含む注入針１２の挿入から始まる。本発明で使用し得る自動注入装置の説明及び例が、特許文献２（米国特許第６，０７７，２４７号）及び特許文献３（米国特許第６，１５９，１８１号）に記載されている。参照によりこれらの開示全体を組み込む。
【００３８】
好ましくは、注入針１２は、自動注入装置１０に含まれる駆動機構２４によって患者に挿入される。好ましくは、注入装置１０は、注入針１２の貫入深さを高い信頼性で制御する深さ制御手段２６も含む。針１２が挿入されると、治療薬は、適当な液だめ２８から針１２のオリフィス１４を通って患者に制御された速度で移送される。また、注入針が患者内部の所定の位置に達する時点まで、プランジャと注射器本体の相対的な動きを抑制し、それによって、所定の問題の区域以外で薬物が分散することを最小限に抑える手段を含むことが望ましいと考えられる。
【００３９】
自動注入装置１０は、単一の注入針１２又は複数の針を含み得る。これらの針を通して、個々の応用例に応じて単一の又は複数のタイプの薬物を送ることができる。液だめ２８から患者に治療薬を移送するのに使用するエネルギー源３０は一般に、圧縮ガス又はばねであるが、他のエネルギー源を使用することもできる。
【００４０】
本発明が複数の応用例に用いられることが企図されており、かつ患者間で身体及び組織の組成に大きな差異が存在すると仮定すると、患者の個体数が多くても本発明を再現性よく、ばらつきなく実施するには、注入パラメータを調節する手段を含むことが望ましいと思われる。このような注入パラメータの例には、針のサイズ、注入物の粘度、注入物の容積、治療薬の濃度、及び注入速度が含まれる。これらのパラメータを調節する手段は、年齢、体重、投薬量、標的組織のタイプ、及び、特に（他のファクタの中でも、治療受容者の年齢及び肥満レベルの影響を受けることがある）経皮投与の場合には標的組織の深さを含めて、治療受容者の様々な特性を補償することが望ましい。
【００４１】
ある種の適応症では、治療薬の液だめ２８として、使い捨て、且つ／又は再使用不能な針付き注射器を使用して、患者間の血液由来の病原体の交差汚染を防止することができる。同様に、使用後に針を引き込む手段３２を組み込んだ自動注入装置を使用することによって、不慮の針刺し切創の結果、血液由来の病原体に感染することから操作者が保護される。この薬物投与方法は、ＨＩＶ、肝炎その他の血液由来の病原体に感染した患者への注入時など、危険度が高い状況で特に有用である。
【００４２】
このような実施例の特定の一応用例では、自動注入装置を使用して、治療用タンパク質をコードするプラスミドＤＮＡのＩＭ注入を行う。骨格筋は、この応用例の望ましい標的組織になるいくつかの特性を有する。まず、骨格筋は、最大で成人の平均体重の４０％を占め、プラスミドの経皮投与が容易に到達可能なものである。さらに、筋細胞はｉｎ  ｖｉｖｏでほとんど分裂せず、そのため、導入したプラスミドが有糸分裂中に失われることがない。また、筋細胞は多核性であり、そのため、プラスミドが細胞内空間に到達すると、このプラスミドに対して複数の標的が提供される。これらの特徴により、タンパク質の発現を引き延ばし、このタンパク質を体循環に分泌することができる。問題の遺伝子を適切な数の筋繊維に移入し得る場合、この組織は、患者内部で生物学的な効果を誘起するのに十分なレベルでタンパク質を生成することができる。例えば、貧血患者は、電気穿孔の後で、ＥＰＯ（エリスロポイエチン）タンパク質をコードするプラスミドＤＮＡのＩＭ注入を受けることができる。処置後、移入された細胞は、ＥＰＯタンパク質を生成し分泌することになり、その結果、ヘマトクリット値が増加する。このような処置により身体が独自のＥＰＯを生産することができ、その利益は極めて魅力的なものである。電気穿孔法を利用して筋肉中にＥＰＯを導入し発現させることによって、身体が長期間にわたってＥＰＯを生産できるようになり、患者がブースタを必要とする時間をかなり短くすることができる。
【００４３】
この装置の他の実施例では、図３及び図４に示すように、標的組織へのＣＴＡＡを行う手段としてジェット注入器１００が用いられる。ジェット注入装置の例には、ＷＩＰＯ（世界知的所有権機関）の刊行物である、特許文献６（ＷＯ０１１３９７５号）、特許文献７（ＷＯ０１１３９７７号）、及び特許文献８（ＷＯ０００９１８６号）が含まれる。自動注入装置を使用する場合と同様に、ジェット注入器１００による治療薬の投与は、操作者がトリガ２２を活動状態にすることによって開始されるが、ジェット注入器から患者への薬物の移送は、このような薬物がオリフィス１０４を通って組織内に入る高圧の流れ１０２の浸透に頼っている。一般に、ジェット注入は貫入注入針を使用せずに実施されるが、場合によっては、注入オリフィス１０４は、組織系の最外層をバイパスするのに用いる小型針の終端部に配置される。次いで、ジェット注入器１００によって生成された治療薬の高圧の流れ１０２は、圧力によって組織を貫通する際に抵抗が最も小さい経路をたどり、その結果、治療薬が広範囲に分散して分布する（図４参照）。ジェット注入器１００は、注入用の単一のオリフィス１０４又は複数のオリフィスを含み得る。これらのオリフィスを通して、個々の応用例に応じて単一の又は複数のタイプの薬物を移送することができる。プランジャ１０６を動作させて適当な液だめ２８から注入オリフィス１０４を介して治療薬を移送するのに使用するエネルギー源３０は一般に、圧縮ガス又はばねであるが、他のエネルギー源を使用することもできる。
【００４４】
再現性がよくばらつきのない薬物投与を実現するために、個体数が多く、患者のパラメータがばらつくことが予想される場合、制御し得る調節可能なジェット注入パラメータのいくつかの例は、オリフィスのサイズ及び形状、注入物の圧力、注入物の粘度、注入物の容積、治療薬の濃度、及び注入速度である。ジェット注入器のこのような調節可能なパラメータは、年齢、体重、投薬量、標的組織のタイプ、及び、特に（他のファクタの中でも、治療受容者の年齢及び肥満レベルの影響を受けることがある）経皮投与の場合には標的組織の深さを含めて、治療受容者の様々な特性を補償するのに必要なものである。このような調節可能なパラメータは、ジェット注入を仲介とする投与に固有の圧力及び剪断応力に曝されたときに、薬物が安定かつ存続可能なことを保証するためにも必要である。
【００４５】
経皮注入の場合、注入器オリフィスと皮膚のインターフェースも、再現性のよい安全な投与を実現するのに極めて重要である。すなわち、注入の継続時間中、ジェット注入器の空間的な位置を維持すべきである。この問題に対処するために、ある種の実施例では、このジェット注入器は、この技術による投与を容易にし、かつこのユニットの空間的な位置を安定化させるために、装置と組織のインターフェースのところで軽い真空を維持する手段１０８を備えることができる。インターフェースの安定化は、粘着剤の使用、拘束機構の一時的な適用、又は上記の任意の組合せによっても実施し得る。
【００４６】
ジェット注入技術に伴う大きな懸念はバリスティック・コンタミネーションである。ジェット注入により、注入器内の圧力よりも高い圧力が組織内に形成され、その結果、血液その他の体液がこの装置にわずかながら逆流する。この問題に対応して、ジェット注入器の治療薬を収容するのに使い捨ての再使用不能なバイアル１１０を使用することができる。こうすると、注入受容者間での血液由来の病原体の交差汚染が防止される。同様に、ほとんどのジェット注入器は無針式なので、不慮の針刺し切創の結果、血液由来の病原体に感染することから操作者が保護される。このような形態の無針注入は、ＨＩＶ、肝炎その他の血液由来の病原体に感染した患者への注入時など、危険度が高い状況で特に有用である。
【００４７】
ＥＳＡのパラメータ
ＥＳＡの代表的な一形態は電気穿孔法であるが、あらゆる形態のＥＳＡは、それらの技術をＥＭＴＡＤに効率よく応用するのに望ましいある種の共通の特徴を共有している。電気穿孔法の極めて重要な態様は、治療薬の送達目標組織の領域内で電気穿孔を誘起する電界を生成し伝播させることである。表面電極アレイ及び貫入電極アレイを含めて、ｉｎ  ｖｉｖｏでこのような電界を生成する方法がいくつかある。本発明は、組織の標的領域内で電気信号を伝播させるのに適した任意の電極システムで実施することができる。これらの電極システムの個々の特徴により、そのタイプの電極が所与の応用例で使用するのに適しているかどうかが決まることになる。
【００４８】
表面型電極アレイでは、電界は皮膚の表面を通って伝播し、標的組織に至る。遺憾ながら、（特許文献４の米国特許第５，９６８，００６号に記載されている）プレート又はメアンダ・タイプの電極などの表面型電極アレイは、ほとんどの適応症に対して不十分又は非実用的である。一般に、これらの電極では、最表層組織の下の領域を標的にすることができず、これらを高い信頼性で当てることもできない。これらの電極を使用すると、それを当てた部位でしばしば火傷及び傷を被る恐れがある。
【００４９】
一般に、ＥＳＡには貫入電極がより望ましい。貫入電極は、問題の組織を覆う物質を貫通して挿入し得るのに十分なサイズ及び形状を有する導電要素と定義される。問題の組織とは、例えば、筋組織を覆う皮膚、又はこのような組織の１つ（又は複数）の外層である。双極電極システム及び多素子電極システムを含めて、貫入電極アレイ・システムの多くの実施例がある。最も簡単な貫入電極アレイは、パルス生成器の両極に接続された２つの貫入電極からなる双極システムである。貫入双極電極システムは、電気穿孔法の前臨床試験で広範囲に使用されている。しかし、双極電極の電界の特性は不均質なので、組織の標的領域全体にわたって電気穿孔に十分な閾値レベルを生成する手段としては非効率である。多素子アレイを構成するのに３つ以上の電極を使用して、より複雑なシステムが開発されている。これらの多素子アレイ特有の幾何的な配置及び活動パターンにより、双極による手法に比べて優れた性能特性が得られる。
【００５０】
多くの臨床適応症では、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）電極システムなどのグリッド・ベースの多素子電極アレイが、治療目的を達成するに際してＥＳＡを印加する最も有利な手段である。（参照により開示全体を本明細書に組み込む）特許文献５（米国特許第５，８７３，８４９号）に開示されているＴｒｉＧｒｉｄ（商標）システムは、組織の標的ボリューム内で電界の均一性が最大になるように設計された幾何形状及び活動パターンを有する細長い貫入電極からなる。その結果、この組織内を伝播する電界によるばらつきが最小限に抑えられた状態で、標的ボリューム全体にわたって電気穿孔効果が得られる。
【００５１】
ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）の設計は、組織の損傷を引き起こし得る過大な電界に曝される組織の量を最小限に抑えながら、電気穿孔を実現するのに必要とされる閾値電界強度が標的組織全体にわたって伝播することが保障されるように考慮されている。このような比較的均一な電界分布は、アレイ内の電極のうち３つ以上の電極を同時に活動化し、それによってこれらの電極から離れたより中央の組織内を伝播する電界を強めることによって実現される。膜を透過性にし得る確率は、細胞の物理的な寸法及び向きにも依存し得るので、様々な角度で電界が順次伝播することにより、所与の細胞内で電気穿孔効果を実現し得る確度が大きくなる。
【００５２】
図５に示すように、ほぼダイヤモンド形状の多素子アレイを形成する各組の４つの電極をＵｎｉｔ  ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）５０と呼ぶ。任意の数のＵｎｉｔ  ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）「モジュール」を合わせて一体化し、様々な形状及びボリュームの組織を処置し得る異なる幾何形状の電極アレイを形成するように拡張することができる。いくつかの臨床的に重要な利益が、拡張可能なＴｒｉＧｒｉｄ（商標）電極アレイ・システムを用いることによって得られる。第１に、このシステムにより、１回の電極配置で患者を処置することができ、その結果、この手順に必要とされる時間が最小限に抑えられ、電極アレイが繰り返し貫入され、刺激が与えられることに付随する不快感が少なくなる。第２に、電気穿孔の電界に曝される組織の総量を制御することによって、このグリッド・ベースの電極構成により、本質的に治療薬の投薬量を正確に調節する方法が提供される。最後に、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）により、患者ごと、操作者ごとの処置の適用のばらつきがなくなる可能性がある。というのは、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）により、電気穿孔を誘起する閾値レベルの電界によって標的とされる組織の総量に関連する不確実性が小さくなるからである。
【００５３】
ある種の好ましい実施例では、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）アレイは、電気穿孔を誘起する電界を確立するモードとして使用される。導電ケーブルを介して各電極に高電圧電気状態シーケンサ及び電気信号生成器を接続して、電気穿孔を誘起する電界を生成する。患者のパラメータがばらつく場合に、再現性がよく、ばらつきのない治療効果を実現するための、電気穿孔を誘起する電界の調節可能なパラメータのいくつかの例は、電極のサイズ、形状、及び表面積、電界の強さ（典型的には、５０〜２０００Ｖ／ｃｍ）、刺激の頻度（典型的には、０．１Ｈｚ〜１ＭＨｚ）、波形（双極、単極、交流、容量性放電、方形、鋸歯状、或いはこれらいずれかの組合せなど）、並びに電気信号の継続時間（典型的には、１マイクロ秒〜１００ミリ秒）である。このような調節可能な電気穿孔パラメータの選択は、他のファクタの中でもとりわけ、送達する薬剤、投薬量、個々の応用例及び投与方法、標的組織のタイプ及び位置、並びに処置するボリュームに基づいて行う。他の実施例では、電気穿孔を誘起する電界を生成するモードとしてプレート電極、双極その他の多素子電極アレイを使用し得る。ただし、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）アレイは、ほとんどの適応症の治療目的を達成するのに優れている。
【００５４】
追加の手順
所望の治療目的を達成する助けとなるいくつかの追加の手順を、ＣＴＡＡ及びＥＳＡの適用に含めることができる。例えば、治療薬を投与した後で、分子運動によって組織内で薬剤をより良好に分布させる技術を利用すると有利なことがある。分子運動及び均質性を高める適切な技術の例には、イオン浸透療法、電気浸透法、超音波、及び熱的な手段が含まれる。イオン浸透療法及び電気浸透法の場合、電気穿孔をもたらすのと同じ電極を使用すると望ましいことがあるが、追加の電極を使用することもできる。細胞膜の状態に影響を及ぼし得る薬物の中でもとりわけ、デキサメタゾン及びポロキサマーを投与すると、電気穿孔治療の様々な態様が強化されることがわかっている。処置後、処置部位を清浄にする予防措置を講じ得る。
【００５５】
一体型ＣＴＡＡ／ＥＳＡ装置
電気信号の印加に対して空間的かつ時間的に制御されたＴＡＡを実現するのに適したいくつかの実施例がある。このような空間的かつ時間的な制御が得られる好ましい実施例は、治療薬の投与及びＥＳＡが一体型ユニットによって実施される装置である。この一体型ユニットは、ＣＴＡＡの方式としての自動注入装置（図２）又はジェット注入器装置（図３）などの投与手段を、ＥＳＡの方式としての電気穿孔を誘起する電界とともに利用することができる。このような実施例又は前記手段により、ＣＴＡＡと電気穿孔法を組み合わせて使用して１つのユニットに一体化する本発明が限定されるものではない。しかし、このような装置の一体化により、個別のＣＴＡＡユニット及び電気穿孔ユニットの適用ではそれほど正確に実現し得ない改善された時間的かつ空間的な制御が得られる。
【００５６】
「実施例」
治療薬投与のタイミング及び位置に関して電気穿孔を誘起する電界を時間的かつ空間的に適切に生成することは、ばらつきがなく、再現性のよい治療効果を得るのに極めて重要である。例えば、操作者が１つの装置によって治療薬を投与し、次いで、別の装置を使用して電気穿孔を誘起する電界を確立する場合、ＣＴＡＡと電気穿孔の適用が時間的かつ空間的に相対的にばらつくことがある。このような患者間のばらつきは、操作者間のばらつきによるものであり、その結果、極めて望ましくない治療のばらつきが生じ得る。ここで提案する一体型ユニットを実施すると、操作者の訓練がかなり少なくなり、かつばらつきも大きく減少する。というのは、ＣＴＡＡと電気穿孔法の空間的かつ時間的な関係が、操作者ではなく一体型印加システム及び制御手段を使用することによって制御されるからである。さらに、治療薬投与に対する電気穿孔を誘起する電界の時間的かつ空間的な確立にばらつきがあり、かつそれが不正確であるために生じる操作者の誤りを最小限に抑えることができ、それによって再現性がよく、ばらつきのない治療効果及び投薬が可能になる。
【００５７】
すべての実施例で、治療薬の投与は、ＥＳＡに対して空間的かつ時間的に制御された方式で実施される。したがって、空間的な制御及び時間的な制御はいずれも、以下では別々の態様として対処する。対処は別々であるが、すべての実施例でこれらの態様を組み合わせて、治療薬の投与の空間的かつ時間的な制御を提供する一体型印加ユニットを形成することができる。用いられる実施例の特定の組合せは、個々の適用症に左右される。
【００５８】
時間的な制御が実現される実施例
治療薬の適用と電気穿孔法の組合せでは、時間制御の必要性は、１）制御された速度で治療薬を投与する能力と、２）ＴＡＡと電気穿孔の適用の順序及びタイミングを制御する能力の２段階である。本発明では、前者の問題は、自動注入装置を使用することによって対処され、後者は、この自動注入装置と、電気穿孔を適用する適切な手段を一体化することによって対処される。
【００５９】
組織への治療薬の投与速度は、主に投与装置の設計によって制御される。薬剤の投与速度を適切に制御する一般的な２つの投与方法は、自動注入装置１０及びジェット注入器装置１００である。いずれの投与方法でも、装置内の適当な液だめ２８からオリフィス１４、１０４を介して組織の目標領域に治療薬を制御された速度で移送するのにエネルギー源３０が必要とされる。自動注入装置及びジェット注入器の適切なエネルギー源の例には、ばね、圧縮ガス、及び電気機械的な手段が含まれる。投与速度は、エネルギー源（例えば、ばね定数、ガス圧、電圧、又は電流）、針の直径、オリフィスの直径、及び薬剤の粘度を含めて、いくつかのパラメータを調節することによって制御し得る。これらのパラメータは、投与の前に所望の速度が設定されるように操作者が選択することができる。ただし、投与が開始された後は、この速度は操作者に依存せず、薬剤は所定の速度で移送される。
【００６０】
本発明を実施する際には、望ましくない時間遅れを発生させず、かつ／又は複数回にわたって装置を配置することなく、制御された信頼性の高い方式でＣＴＡＡ及び電気穿孔の所望の順序及びタイミングを実現し得るように、この一体型ユニットを治療受容者に当てる。例えば、一処置プロトコルでは、治療用タンパク質をコードするプラスミドＤＮＡの投与、その後、電気穿孔を誘起する電界の生成、次いで、デキサメタゾンの投与が必要である。本発明を用いなければ、３つの異なる装置を配置することになり、操作者が各装置を配置し、それを活動状態にする間の時間が避けられない。このような複雑さにより、熟練度がかなり異なる可能性がある個々の操作者が各装置を適用する時間のばらつきから患者間でのばらつきが生じる確率が高くなる。この複雑さ及びばらつきは、複数の適用部位の標的組織内の処置領域に薬剤を適切に分散させることが必要な場合に悪化する。しかし、ここで説明する発明を用いると、必要な装置は１つだけであり、所望の順序のＣＴＡＡ、電気穿孔、及び追加の手順を、空間的かつ時間的なばらつき及び制限を最小限に抑えた状態で適用し得る。この特徴は、効果を維持するために標的細胞の内部に到達しなければならない薬剤には極めて重要である。このような処置は、この処置療法において時間的な制限及び注入速度のばらつきが生じ得る複数のユニットでは、ばらつきなく、高い信頼性で実施できないことがある。例えば、プラスミドＤＮＡは、ｉｎ  ｖｉｖｏ投与の後で細胞外の環境に曝されると、生理学的な酵素（デオキシリボヌクレアーゼ）によって破壊される。酵素活性の正確な度合いは個々の患者に依存するので、ＣＴＡＡと電気穿孔の時間間隔を最小限に抑えることによって、処置投薬量をより正確に制御することができる。ｉｎ  ｖｉｖｏ環境では、標的細胞内部に治療薬を手早く入れることによって存続可能性を維持しなければならない。これは、時間遅れが大きな制限にはならず、ばらつきの原因としての酵素活性が減少する一体型ユニットで可能であるほどには、複数のユニットではばらつきなく高い信頼性で実現することができない。
【００６１】
空間的な制御が実現される実施例
空間的に制御された治療薬投与を実現するのに適したいくつかの実施例がある。図５Ａ〜図５Ｄに示すように、空間的に制御された治療薬投与に適した一実施例は、１つ（図５Ａ）又は複数（図５Ｂ〜図５Ｄ）のポート５４を含むテンプレート５２である。これらのポートは、電気穿孔を誘起する電界の生成に適した電極５６に対して相対的に固定された位置のところで、ジェット注入器又は自動注入装置の注入オリフィスの特性に対応するように設計される。さらに、ポート５４を使用すると、治療薬投与の角度及び深さの制御が改善される。テンプレート５２は、投与装置を安定化させるための１つ又は複数のポート連結機構を含み得る。このポート連結機構によって、自動注入装置又はジェット注入器の任意の組合せを、空間的に制御された形で結合し使用することができる。
【００６２】
治療薬の送達が空間的かつ時間的に制御される本発明の好ましい実施例は、一体型ユニットによってＣＴＡＡ及びＥＳＡが実施される装置である。この一体型ユニットは、ＣＴＡＡの方式としての自動注入装置又はジェット注入器などの投与方法を、ＥＳＡの好ましい方式としての電気穿孔を誘起する電界とともに利用することができる。１つ又は複数の自動注入装置とジェット注入器を任意に組み合わせると有益である適応症もある。例えば、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）電極アレイにより、このアレイを１回配置すれば、ほぼすべての標的組織のボリューム及び形状を処置することができる。次いで、複数の薬剤投与手段を備えた装置により、この一体型ユニットを１回配置すれば、様々な標的組織に対して、再現性よく局所的に共存したＣＴＡＡ及び電気穿孔が可能になろう。Ｕｎｉｔ  ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）アレイの数に対して実施される投与手段の数は、送達される薬剤の性質、所望の投薬量、標的組織のタイプ及び位置、並びに処置されるボリュームを含めて、様々な処置パラメータに依存し得る。
【００６３】
このような実施例を利用する本発明を実施する際には、所望の位置に一体型ユニットを配置し、投与装置を使用して治療薬を投与し、標的組織内で複数の電極からなる電極アレイを活動状態にする。これらはすべて、この一体型ユニットを空間的に配置し直すことなく行われる。この電極アレイは、例えば引込み可能な電極を設けることによって、オリフィスに対する空間的な関係を調節する手段を含み得ることが望ましい。このような実施例では、次いで、指令に基づいてこれらの電極が展開され、適切な時点で活動状態にされてＥＭＴＡＤ処置が行われる。それによって、電気穿孔を誘起する電界が確立されて、標的細胞の内部に治療薬を送達することができ、次いで、この電極アレイが標的組織から後退する。この１回配置式の装置により、電気穿孔に対するＣＴＡＡの適用などの空間的なパラメータを極めて正確に制御し得るのと同時に、ＣＴＡＡ及び電気穿孔の連続的な適用に対する空間的なばらつき及び制限が最小限に抑えられる。このことは、治療薬と標的組織を再現性よく局所的に共存させることが、ばらつきのない効果的な治療における治療薬の送達には最適である電気穿孔法には特に重要である。
【００６４】
上記で説明したすべての実施例では、速度制御と、テンプレート・ベースの装置と、或いは一体型ユニットのコンポーネントとして組み合わせると、分布がさらに制御される。例えば、複数の投与装置を使用する場合、注入の位置及びタイミングの空間的かつ時間的な関係が容易に制御され、それによって、よりばらつきのない、迅速で均質な治療薬分布が得られる。
【００６５】
一体型ユニットの実施例の説明
図２、図３、図６、及び図７に示すように、この一体型ユニットは、ＣＴＡＡの方式として、自動注入装置１０、ジェット注入器１００、又はそれらの任意の組合せを利用し得る。ある種の適応症には、自動注入装置１０がＣＴＡＡの好ましい方式になり得る。この自動注入装置は、標準の注射器及び針を使用し得る。この針は、固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。ある種の適応症には、使い捨てで、再使用不能な、かつ／又はあらかじめ充填された針付き注射器ユニット１８が好ましいことがある。この針は、貫入深さ制御ハウジング１６内に配置すべきであり、それによって不慮の針刺しが防止される。安全性を追加するために、この自動注入装置では、挿入及び注入が完了した後で針を後退させることができる。不慮の放出防止手段も望ましいことがある。他の適応症では、無針式又は小型針式のジェット注入器１００が、ＣＴＡＡの好ましい方式になり得る。ある種の適応症には、使い捨てで、再使用不能な、かつ／又はあらかじめ充填された薬剤を含むバイアル１１０が好ましいことがある。経皮貫入の場合がそうであるようにジェット注入器が小型針を含む場合、この小型針は、不慮の針刺しを防止するように配置すべきである。同様に、このジェット注入器では、挿入及び注入が完了した後でこの小型針を後退させることができる。不慮の放出防止手段を設けると望ましいこともある。針及び小型針を含むあらゆる投与装置で、前記針及び小型針の展開した状態又は後退した状態を操作者に示すと望ましいことがある。
【００６６】
この一体型ユニットは、ＥＳＡを実施する方式として、処置される組織の形状及びボリュームに従って配設された細長い電極５６を備えたＴｒｉＧｒｉｄ（商標）アレイを使用し得る。本発明の一実施例では、図６及び図７に示す一体型装置２００は、分離可能で、任意選択で使い捨てにできる、サブ・アセンブリ２０４内に含まれる電極アレイ２０２を含む。サブ・アセンブリ２０４は、主ユニット２０６に対して容易に脱着可能であり、それによって使用法を管理し、電極を使い捨てにすることができる。上記で説明したように、本発明のある種の実施例では、引込み可能な電極２０８を使用する。というのは、これらの電極を標的組織内に展開する前にそれらを装置２００内に収容し得ると好ましいからである。経皮応用の場合、引込み可能な電極により、操作者の安全性が改善され、挿入前の電極の無菌性が損なわれる危険性が小さくなり、患者の鋭尖恐怖が緩和されよう。このような電極の動きの制御は、ばね、圧縮ガスその他の適切なエネルギー源２１０によって、ポート２２８を通して患者内部に電極２０８を延ばす駆動機構２１２と組み合わせて実現し得る。電極２０８は個々に又はユニットとして作動させることができ、これらの電極の展開した状態又は後退した状態を個々に又はユニットとして操作者に示すと好ましい。自動注入装置又はジェット注入装置の場合と同様に、引込み可能な針のタイプの電極２０８を使用すると、治療受容者が受ける鋭尖恐怖を軽減し、血液由来の病原体その他の針刺し関連切創に対する操作者の安全性を向上させることができる。
【００６７】
望ましくは能動的な電極と電気信号生成器は電気的に導通している必要がある。したがって、電極アレイが脱着可能な実施例では、アレイ２０２内の電極２０８と装置２００の間で連続的かつ信頼性の高い接続２１４が容易に実現されるべきである。本発明は、装置２００と導電接続された電気信号生成手段２１６も含む。電気信号生成手段２１６の性質は、所望の応用例によって決まることになる。ある種の実施例では、電気信号生成手段２１６は、一体型装置２００内部２２６に配置し得る。このような実施例では、電極と電気信号生成器の電気的な導通を維持するのに必要な接続部は、装置内部に収容することが望ましい。外部電気信号生成手段２１６の場合には、図７に示すように、生成器２１６と装置２００の間のケーブル２１８に、操作者の使用の妨げになることが最小限に抑えられるように装置２００に配置された適切なコネクタ２２０を設ける。電極２０８は後退又は展開することができるので、展開された電極と電気信号生成器２１６を電気的に接続するための導電ハウジング２２２を設ける。接続部２２０により、電極駆動機構２１２及び／又はエネルギー源２１０を介して導電性を確保することができる。
【００６８】
電極パラメータの選択は、電気穿孔治療の重要な要素である。電極のパラメータの例には、直径、チップのプロフィール、長さ、導電率、及び材料が含まれる。これらの電極は中空とすることができ、それによって、麻酔薬その他の薬剤を投与し得る。これらの電極に麻酔薬及び／又は潤滑剤を被覆して、痛みを緩和し、挿入を容易にすることもできる。電極パラメータの選択は、標的組織の特性、処置される組織ボリューム、及び電極−組織インターフェースにおける電荷注入／電流密度を含めて、いくつかの処置ファクタに左右される。例えば、電気穿孔の経皮応用例では、公称直径が０．１３ｍｍ（０．００５インチ）〜１．３ｍｍ（０．０５インチ）のトロカール・チップ５８（３面体）の電極が望ましい。電極間隔６０及び貫入深さにより、処置される組織のボリュームが規定される。正常な組織での電気穿孔では、電極が、電気化学的に安定であり、かつＥＳＡの結果生じ得る高電荷注入に曝されるときに間質性環境との強い酸化還元反応を示さない十分に不活性な表面材料６２を有すると望ましいことが多い。このような表面は、白金、白金−イリジウム、イリジウム、酸化イリジウム、金、及び窒化チタンとし得る。選択した材料に応じて、コスト及び構造的な理由から、ベースとなる金属の表面上にこれらの不活性金属を被着させると望ましいことがある。適切なベース金属の例には、チタン、タングステン、及びＭＰ３５Ｎが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００６９】
所望の電気化学的に安定な被覆を被着させるプロセスは、数十〜数百ミクロン程度の被覆が生成される化学気相成長法又は物理気相成長法からなり得る。電荷注入及び非可逆的酸化還元反応のレベルは、十分に不活性な材料及びその被着厚さを選択するときに検討すべきである。
【００７０】
間質性環境との強い酸化還元反応を引き起こす電位が存在するのは、正電位が印加される電極のところだけである。したがって、電極の極性を順次変える必要がない応用例では、コスト及び構造的な理由から、これらのパルス正電極上でのみ、電気化学的に不活性な材料又は被覆を用いると望ましいことがある。
【００７１】
電極チップ６４からの不均質な電界を取り除くことを含めて、電気穿孔を誘起する電界を指定した領域に方向づけるように、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、パリレン、及びシリコン・カーバイドなどの誘電体被覆６６を電極上に数十〜数百ミクロンの厚さで被着させることができる。このような被覆のピンホール・サイズ及び誘電体の強度は、適切な誘電体材料及びその厚さを選択するときに検討すべきである。
【００７２】
本発明の別の態様では、一体型ＣＴＡＡ−電気穿孔ユニットの連続的なタイミング及び機能が制御可能であるシステムが提供される。このシステムにより、例えば、事前設定可能な手順パラメータ、手順の自動化、及び／又は閉ループによる体系的な制御が得られる。この一体型ユニットの制御システム２２４により、個別にＣＴＡＡと電気穿孔に関するパラメータ、及び全体としてそれらの統合機能に関するパラメータを調節することができる。ある種の実施例では、この制御システムにより、ＣＴＡＡ及び電気穿孔のパラメータを調整することによって、治療薬の効果的な投与及び投薬量を調節することができる。制御すべき他の処置パラメータの例には、局所麻酔の適用、引込み可能な電極の配置及び取外し、追加の治療の適用、並びにこの手順の各ステップのタイミング及び継続時間が含まれる。
【００７３】
ある種の実施例では、この制御システム及び電気信号生成手段は、一体型ＣＴＡＡ−電気穿孔装置とともに使用する携帯又はハンドヘルド用ユニットに組み込まれる。携帯性を確保するために、操作者が選択可能な薬剤投与速度制御用の複数の設定を有する治療薬の推進手段として、ばね又は圧縮ガスを利用することができる。ばねを使用する場合、ばねに荷重がかけられた状態及び荷重がかけられていない状態を操作者に示すべきである。圧縮ガスを使用する場合、定性的又は定量的な圧力レベルを操作者に示すべきである。この実施例では、電池、コンデンサ・バンク、又は携帯ステーション、太陽電池その他の電気源を使用することによって通電されるパルス形成ネットワークによって、このユニットに電力を供給し得る。
【００７４】
経皮応用例用の特定の一体型ユニットの実施例の説明
図８、図９、図１０、図１１、及び図１２に、経皮応用例用の一体型ユニットの特定の実施例を示す。この実施例には、ＣＴＡＡの方式として自動注入装置が組み込まれる。さらに、この実施例には、患者に電極を導入する自動機構が組み込まれる。
【００７５】
これらの図に示すように、この実施例の装置３００は、主ユニット３０６と、分離可能で、任意選択で使い捨て（１度使用するだけ）にでき、主ユニット３０６に対して容易に脱着可能なサブ・アセンブリ３０４からなる。この実施例は、この装置の使用中、サブ・アセンブリ３０４だけが患者と接触するように設計される。この特徴により、患者間での体液の交差汚染の危険性を少なくすることができる。さらに、この特徴により、主ユニット３０６を洗浄し滅菌する必要性を少なくすることによって、操作者の安全性が向上し得る。
【００７６】
サブ・アセンブリ３０４は、図８Ａ及び図９Ａに示す受けチャネル３１４及び主ユニット３０６のハウジング内の（図示しない）補足的な回転止め又は突起を含めて、ツイスト・ロックで主ユニット３０６に取り付けることができる。或いは、ねじ、スナップ止め、又は任意の好都合な固定手段も使用し得る。注射器−針ユニット１８及び引込み可能な電極３０８のアレイは、図９Ｂに示すように、サブ・アセンブリ３０４内に収容される。注射器−針ユニット１８の針１２及び電極３０８は、処置が開始され、この装置が活動状態にされ、針１２及び電極３０８が患者に導入されるまで、サブ・アセンブリのハウジング３１６内で引き込まれた状態で維持される。この装置内に針及び電極を引き込むと、操作者の安全性が改善され、針及び／又は電極の汚染の危険性が少なくなり、患者の鋭尖恐怖を緩和する助けになる。さらに、サブ・アセンブリ３０４には、患者に装置３００を当てる前に電極アレイ５０又は針１２が誤って汚染されるのを防止するために、電極及び針用のポート３２８の上に脱着可能なシール又はカバーを組み込むことができる。
【００７７】
電極３０８及び注射器−針ユニット１８はともに、サブ・アセンブリ３０４内のハブ３０２に取り付けられる。ハブ３０２により、様々な処置パラメータ及び目的に従って設計された、針用のオリフィス１４と電極３０８のアレイ５０の指定された空間的関係が維持される。電極３０８は、粘着ボンド又は締り嵌めでハブ３０２に取り付けることもできるし、或いは、ハブ３０２内にインサート成型することもできる。注射器−針ユニット１８は、スナップ止め又は軽い締り嵌めでハブ３０２に取り付けることができる。いずれの方法でも、注射器−針ユニット１８は、容易にサブ・アセンブリ３０４から取り外すことができ、またサブ・アセンブリ３０４に取り付け直すことができ、それによって、注射器−針ユニット１８に治療薬を好都合に装填することができる。場合によっては、注射器−針ユニット１８に治療薬があらかじめ装填された状態で調達することができる。
【００７８】
ハブ３０２は、ハウジング３１６内で軸方向にスライドして、針１２及び電極３０８がそれらの別々のポート３２８を通って患者内部に延びるように設計される。処置が開始され、針１２及び電極３０８が患者内部に導入されるまで、ばね３３２により、針１２及び電極３０８がハウジング３１６内に引き込まれた位置にハブ３０２が維持される。サブ・アセンブリ３０４のハウジング３１６内で針１２及び電極３０８のアレイ５０を後退させる手段に加えて、サブ・アセンブリ３０４は延長シールド３２６を含む。図１１Ｄに示すように、処置が完了し、かつ針１２及び電極アレイ５０が患者から取り外された後で、延びた針１２及び電極アレイ５０の上をシールド３２６が延びる。シールドにより、処置後の針刺し事故の危険性が少なくなり、その結果、血液由来の病原体が移入する危険性が少なくなり得る。サブ・アセンブリ３０４に収容されたばね３２７は、シールド３２６に作用し、針１２及び電極アレイ５０が患者に挿入されたときにシールド３２６を後退させることができ、針１２及び電極アレイ５０が患者から取り外されたときにシールド３２６を延ばして針１２及び電極アレイ５０を覆う。ばね３２７の力は、シールド３２６が誤って後退するのを妨げるのに十分に大きくすべきである。また、処置が完了した後で、シールド３２６が延長位置で固定され、それによって、処置後に誤ってシールド３２６が後退する危険性がなくなると有利なことがある。
【００７９】
図８、図１０、図１１、及び図１２に、主ユニット３０６の特定の実施例を示す。この特定の実施例には、患者に針１２及び電極アレイ５０を挿入し、注射器−針ユニット１８から患者に治療薬を制御された速度で移送する機構が組み込まれる。図１１Ａ〜図１１Ｂに示すように、駆動機構３１２は、サブ・アセンブリ３０４のハブ３０２と係合して、患者内部に針１２及び電極アレイ５０を延ばす。駆動機構３１２を前に進めるエネルギー源として圧縮ばね３１０を使用する。ソレノイド３３４は、駆動機構３１２と係合し、ばね３１０を準備ができた状態に維持する。ソレノイド３３４が通電されると、ソレノイドのシャフト３３６が後退し、駆動機構を解放する。図１１Ｃに示すように、第２駆動機構３２４が注射器−針ユニット１８のプランジャ２０と係合して、注射器の液だめ２８から針１２を介して患者内部に治療薬を移送する。駆動機構３２４及びプランジャ２０を前に進めるエネルギー源として圧縮ばね３３０を使用する。第２ソレノイド３３８は、駆動機構３２４と係合し、ばね３３０を準備ができた状態に維持する。ソレノイド３３８に電気信号を印加して、ソレノイドのシャフト３４０を後退させ、駆動機構３２４を解放する。
【００８０】
主ユニット３０６のこの特定の実施例を、ケーブル３１８及びコネクタ３２０を介して制御システム及び電気信号生成器に接続する。この制御システムは、患者への針及び電極の挿入、ＣＴＡＡ、並びにＥＳＡの順序及びタイミングを調節する。主ユニット３０６上の操作者用活動化トリガ２２は、処置シーケンスを開始するための信号を制御システムに送る。トリガ２２及び処置シーケンスが誤って作動することを防止する安全機構がトリガ２２とともに含まれると望ましいことがある。信号生成器と引込み可能な電極３０８の電気的な導通は、ケーブル３１８及びコネクタ３２０を介して信号生成器に接続される導電帯３２２によって実現される。図９に示すように、電極３０８は、サブ・アセンブリ３０４のプロフィールの先まで突き出るように形成される。電極３０８が前に進むと、この突出部分は、主ユニット内の導電帯３２２と接触する。図１２に、電極３０８と導電帯３２２が接触しているところを示す。応用例に応じて、各電極３０８を、個々の導電帯３２２に接触するようにサブ・アセンブリ内で軸方向に配置することもできるし、複数の電極３０８からなる各群を、特定の導電帯３２２に接触させることもできる。信号の損失を制限するために、電極３０８は、導電帯３２２との接触面積を最大にするように形成し得る。或いは、導電帯３２２の代わりに導電パッドその他の導電手段を使用することができる。
【実施例１】
【００８１】
実験結果
電気化学的に安定な電極材料の検討
電極材料及び／又は被覆の相対的な電気化学的安定性及び生体適合性を評価する実験を行う。本発明を実施するには、迅速に電極を刺入し、かつ組織内で電界を印加することが必要とされるので、電気化学的に安定な電極又は電極被覆が望ましい。反応性金属種から構成された電極では、電極と組織のインターフェースのところで酸化還元反応が生じ得る。このような反応により、気泡の形成、電極の溶解、及び電気メッキを含めて、いくつかの潜在的に望ましくない影響が生じ得る。ＥＳＡへの悪影響に加えて、このような反応は、正常組織がこれらの反応を受けたときの安全性が大きく懸念される。
【００８２】
これらの実験では、標準のアレイ構成の電極を通常の生理食塩水に浸す。各アレイは、特定の材料及び／又は被覆組成の電極から構成される。次いで、この電極アレイに標準の電気穿孔パルス・プロトコルを適用する。これらの電極の相対的な電気化学的安定性を評価するために、得られた生理食塩水抽出物をそれぞれ、ＩＣＰＳ（誘導結合プラズマ分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ））で分析して、溶解状態の金属元素の存在及びその濃度を求める。この抽出物は、細胞毒性についても値を求めて（ＩＳＯのアガロース・オーバーレイ法（ＩＳＯ  Ａｇａｒｏｓｅ  Ｏｖｅｒｌａｙ  ｍｅｔｈｏｄｓ））、これらの電極の生体適合性を評価する。
【００８３】
ステンレス綱製の電極を浸し、電気信号を印加しないコントロール用の抽出物も調製する。ＩＣＰＳの結果から、コントロール用の抽出物には金属元素が全く認められないことがわかる。さらに、細胞毒性試験により、毒性なしという結果が得られる。
【００８４】
ステンレス綱は反応性金属と考えられており、そのため、ステンレス綱製の電極アレイでポジティブ・コントロール用の抽出物が調製される。このステンレス綱製電極の抽出物は、測定可能な量の、ステンレス綱を構成するすべての金属元素（クロム、鉄、マンガン、ニッケル、及びケイ素）を含む。この抽出物では、細胞毒性試験で毒性ありの結果も得られる。
【００８５】
電極材料としてＰｔＩｒ（白金−イリジウム）を評価するために、ＰｔＩｒ電極アレイを用いて別の抽出物を調製する。Ｐｔ−Ｉｒ生理食塩水抽出物のＩＣＰＳ分析は、これらの電極からの測定可能な金属元素は全くないことを示している。さらに、同じ生理食塩水抽出物のｉｎ  ｖｉｔｒｏの細胞毒性試験は、毒性が全く認められないことを示している。
【００８６】
ステンレス綱製の電極用の被覆としてＴｉＮ（窒化チタン）を評価するために、ＴｉＮを被覆したステンレス綱製の電極アレイを使用して追加の抽出物を調製する。ＴｉＮ生理食塩水抽出物のＩＣＰＳ分析は、溶液状態のチタンしか存在しないことを示している。この抽出物溶液中にはステンレス綱の元素は検出されない。さらに、ＴｉＮ生理食塩水抽出物の細胞毒性試験により、毒性なしという結果が得られる。
【００８７】
正電位が印加される電極（正電極）のみを被覆することの影響を評価するために、２つの電極アレイを準備する。第１アレイ（ＴｉＮ−正のアレイ）は、ＴｉＮを被覆したステンレス綱製の正電極及び被覆していないステンレス綱製の負電極からなる。第２アレイ（ＴｉＮ−負のアレイ）は、被覆していないステンレス綱製の正電極及びＴｉＮを被覆したステンレス綱製の負電極からなる。各アレイの生理食塩水抽出物を調製する。ＴｉＮ−正のアレイの抽出物のＩＣＰＳ分析は、溶液状態のチタンしか存在せず、測定可能な量のステンレス綱の元素は全くないことを示している。ＴｉＮ−正のアレイの抽出物の細胞毒性試験により、毒性なしという結果が得られる。ＴｉＮ−正のアレイの抽出物とは異なり、ＴｉＮ−負のアレイの抽出物では、ＩＣＳＰ分析中に、測定可能な量のすべてのステンレス綱元素（クロム、鉄、マンガン、ニッケル、及びケイ素）が示される。さらに、ＴｉＮ−負のアレイの抽出物では、ｉｎ  ｖｉｔｒｏの細胞毒性試験で毒性ありの結果が得られる。
【実施例２】
【００８８】
エリスロポイエチンをコードするプラスミドＤＮＡの骨格筋へのｉｎ  ｖｉｖｏ送達
以下の実験の開示では、特に指示しない限り、すべての重量は、ｇ（グラム）、ｍｇ（ミリグラム）、μｇ（マイクログラム）、ｎｇ（ナノグラム）、又はｐｇ（ピコグラム）で与えられ、すべての量は、ｍｏｌ（モル）、ｍｍｏｌ（ミリモル）、μｍｏｌ（マイクロモル）、ｎｍｏｌ（ナノモル）、ｐｍｏｌ（ピコモル）、又はｆｍｏｌ（フェムトモル）、すべての濃度は、％（体積パーセント）、ｖ：ｖ（体積比）、Ｍ（モル濃度）、ｍＭ（ミリモル濃度）、μＭ（マイクロモル濃度）、ｎＭ（ナノモル濃度）、ｐＭ（ピコモル濃度）、ｆＭ（フェムトモル濃度）、又はＮ（規定）、すべての体積は、Ｌ（リットル）、ｍＬ（ミリリットル）、μＬ（マイクロリットル）、又はｃｃ（立方センチメートル）、長さの測定値は、ｍｍ（ミリメートル）、μｍ（マイクロメートル）、又はｎｍ（ナノメートル）で与えられる。以下の実施例では、治療薬の送達を強化するための電気穿孔のｉｎ  ｖｉｖｏ応用例に本発明を実施するところを示す。
【００８９】
ウサギＥＰＯ（エリスロポイエチン）遺伝子をコードするプラスミドをウサギの骨格筋に送達することに本発明を使用することを評価するために、ｉｎ  ｖｉｖｏの検討を実施する。この遺伝子を効果的に移入すると、ウサギ・エリスロポイエチン・タンパク質が内部で生産され、ばらつきのない分布が得られる。
【００９０】
体重２．５ｋｇ〜４ｋｇのニュージーランド・シロウサギ（Ｎｅｗ  Ｚｅａｌａｎｄ  Ｗｈｉｔｅ  ｒａｂｂｉｔｓ）を用いて試験を行う。ケタミンとキシラジンの反応混液を使用して動物を麻酔する。つま先をつねることにより適切なレベルの麻酔が得られたことを見極めた後で、左右の四頭筋の上の被毛を剃る。剃った領域の皮膚を無菌状態で準備する。
【００９１】
すべての実験で、２つの正三角形を連結して配置した４つの電極からなるＴｒｉＧｒｉｄ（商標）電極アレイを使用する。このアレイの電極間隔は７ｍｍである。これらの電極の長さは２．０ｃｍである。電極の直径は０．５ｍｍである。
【００９２】
すべての検討において送達されるプラスミドＤＮＡには、即時性エンハンサによるＣＭＶ促進剤の制御下で、ウサギ・エリスロポイエチン遺伝子を組み込む。容積０．５ｃｃの標準用量１．５ｍｇのプラスミドＤＮＡを、２３ゲージ２５．４ｍｍ（１インチ）の皮下針を備えた標準１．０ｃｃの注射器に装填する。すべての実験について、左右の四頭筋に両側からこの用量のプラスミドＤＮＡ（合計用量は３．０ｍｇ）を投与する。
【００９３】
第１実験グループ（グループ１）の手順は、ＴｒｉＧｒｉｄ（商標）電極アレイを右側の大腿直筋に刺入することから開始する。次いで、技師が、電極アレイの固定ポートを通して所定の深さ（１９ｍｍ）に注射器を刺入する。針／注射器が定位置に置かれた後で、技師が手作業により標準速度（０．５ｃｃ／秒）で筋肉内注入を投与する。この注入を完了して２０秒後に、この筋肉に刺入した電極アレイを介して４つの一連の電気パルス（振幅２００Ｖ、継続時間１０ｍ秒、周波数２Ｈｚ）を送達する。電極アレイ及び注射器を取り外し、左側の大腿直筋についてこの手順を繰り返す。
【００９４】
第２実験グループ（グループ２）では、本発明に適合した一体型印加器ユニットに標準１．０ｃｃの注射器を装填する。この一体型ユニットを、右側の大腿直筋の上の皮膚に当て、電極を標的部位に刺入することから手順を開始する。電極を刺入した後で、技師が安全用インターロックを非活動状態にし、トリガ機構を作動させる。トリガ機構を作動させると、皮下針が制御された状態で所定の位置及び深さに挿入され、その後、使用者に依存しない制御注入速度（０．５ｃｃ／５秒）でプラスミドＤＮＡ用量の筋肉内投与が行われる。この注入を完了して２０秒後に、この筋肉に刺入した電極アレイを介して４つの一連の電気パルス（振幅２００Ｖ、継続時間１０ｍ秒、周波数２Ｈｚ）を送達する。電極アレイ及び注射器を取り外し、左側の大腿直筋についてこの手順を繰り返す。
【００９５】
この手順の６日後、グループ１及びグループ２のすべての動物から血清サンプルを取得する。ヒト・エリスロポイエチン用のＥＬＩＳＡ検定法（米国ニュージャージー州Ｆｌａｎｄｅｒｓ所在のＲｅｓｅａｒｃｈ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社）を利用して、この血清サンプルを分析する。各動物からの血清サンプルのＥＬＩＳＡ分析から、このサンプル中に存在するウサギＥＰＯタンパク質の量についての定量的な評価が得られる。
【００９６】
【表１】
0005410847.tif 000002
【００９７】
これらの結果から明らかに、グループ１の動物よりも、グループ２の動物のばらつきの度合いがかなり少ないことが示される。このことは、本発明を用いると、骨格筋に核酸をよりばらつきが少なく、再現性よく移入し得ることを示唆している。
【００９８】
本明細書で引用したすべての特許及び特許出願をここに参照により組み込むが、これらの特許及び特許出願は、具体的かつ個別に参照により組み込まれているもののように示した。
【００９９】
見やすく理解しやすいように図及び実施例によってある程度詳細に上記発明を説明してきたが、この開示に照らして、添付の特許請求の範囲の趣旨又は範囲から逸脱することなく、ある種の変更及び改変を加えることができることが当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０１００】
１０  自動注入装置
１２  注入針
１４、１０４  オリフィス
１６  ハウジング
１８  注射器
２０、１０６  プランジャ
２２  トリガ
２４  駆動機構
２６  制御手段
２８  液だめ
３０  エネルギー源
３２  針を引き込む手段
５０  電極アレイ
５２  テンプレート
５４  ポート
５６、２０８、３０８  電極
６０  電極間隔
１００  ジェット注入器
２００  一体型装置
２０２  電極アレイ
２０４、３０４  サブ・アセンブリ
２０６、３０６  主ユニット
２１０  エネルギー源
２１２  電極駆動機構
２１６  信号生成手段
２２４  制御システム
３１２  駆動機構
３２０  コネクタ
３２４  第２駆動機構
３２６  延長シールド
３２７  ばね
３３４、３３８  ソレノイド
【図１】
0005410847.tif 000003
【図２】
0005410847.tif 000004
【図３】
0005410847.tif 000005
【図４】
0005410847.tif 000006
【図５Ａ】
0005410847.tif 000007
【図５Ｂ】
0005410847.tif 000008
【図５Ｃ】
0005410847.tif 000009
【図５Ｄ】
0005410847.tif 000010
【図６】
0005410847.tif 000011
【図７】
0005410847.tif 000012
【図８Ａ】
0005410847.tif 000013
【図８Ｂ】
0005410847.tif 000014
【図９Ａ】
0005410847.tif 000015
【図９Ｂ】
0005410847.tif 000016
【図９Ｃ】
0005410847.tif 000017
【図１０Ａ】
0005410847.tif 000018
【図１０Ｂ】
0005410847.tif 000019
【図１１Ａ】
0005410847.tif 000020
【図１１Ｂ】
0005410847.tif 000021
【図１１Ｃ】
0005410847.tif 000022
【図１１Ｄ】
0005410847.tif 000023
【図１２】
0005410847.tif 000024