(57)【要約】  遺伝子制御システムは、遺伝子発現を制御する１以上の形態のエネルギーを出力することにより、バイオマーカー、遺伝子治療、または内在性の遺伝子発現を制御する。上記システムは、治療のために必要性を示すシグナルを感知するためのセンサを含んでもよい。上記遺伝子発現の制御は、感知された上記シグナルおよび／またはユーザのコマンドに基づいてコントロールされる。一実施形態では、上記システムは、遺伝子治療、または内在性の遺伝子発現の制御と共に、１以上の電気的な治療を伝達する。
2009526571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能で、フィールド感応性転写制御要素を直接的にまたは間接的に制御する制御シグナルを出力する遺伝子制御シグナル伝達装置と、
上記遺伝子制御シグナル伝達装置に結合され、感知された生理学的なパラメータまたはコマンドに少なくとも基づいて上記制御シグナルの出力を制御するように適合化されたコントローラとを含み、
上記遺伝子制御シグナル伝達装置は、所定の周波数および強度を有する電磁気フィールドを出力するようになっている電磁気フィールド発生器および／または熱エネルギーを出力するようになっている熱放射器を備えているシステム。
【請求項２】
さらに、上記コントローラに結合され、生理学的なパラメータのセンサを含み、
上記センサは、所定の状態を示す生理学的なパラメータを感知するようになっている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記所定の状態は、心臓の状態である請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記心臓の状態は、心筋の虚血、心筋の再灌流、または心筋の再建である請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
上記コントローラに結合され、上記コマンドを受け取るようになっている遠隔伝送モジュールをさらに含む請求項１ないし４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
上記感知された生理学的なパラメータから所定の状態を検出するための事象検出器をさらに含み、
上記コントローラは、上記所定の状態の検出に対応して、上記制御シグナルの出力を制御するようになっている請求項２ないし５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
上記センサは、虚血を示す生理学的なパラメータを感知するセンサを備え、
上記事象検出器は、虚血検出器を備える請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
上記センサは、組織のインピーダンスを感知するためのインピーダンスセンサを備える請求項２ないし７の何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
上記センサは、心臓の代謝レベルを示す信号を感知するようになっている代謝センサを備える請求項２ないし８の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
上記センサは、ｐＨセンサ、酸素圧（ＰＯ2）センサ、二酸化炭素圧（ＰＣＯ2）センサ、グルコースセンサ、クレアチンセンサ、Ｃ−反応性プロテインセンサ、クレアチンキナーゼセンサ、およびクレアチンキナーゼ−ＭＢセンサの少なくとも１つを備える請求項２ないし９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
埋め込み型の医療用装置システムを含み、
上記埋め込み型の医療用装置システムは、
所定の状態を示す生理学的なパラメータを感知するためのセンサと、
外部コマンドを受け取るための埋め込み型の遠隔伝送モジュールと、
制御可能で、フィールド感応性転写制御要素を直接的にまたは間接的に制御する制御シグナルを出力する遺伝子制御シグナル伝達装置と、
上記センサおよび上記埋め込み型の遠隔伝送モジュールに結合され、少なくとも感知された生理学的な、パラメータまたはコマンドに基づいて上記制御シグナルの出力を制御するように適合化された遺伝子発現制御モジュールを備えている埋め込み型のコントローラと、
上記外部コマンドを上記埋め込み型の遠隔伝送モジュールに伝送するための外部遠隔伝送モジュールを備えている外部システムとを含み、
上記遺伝子制御シグナル伝達装置は、所定の周波数および強度を有する電磁気フィールドを出力するようになっている電磁気フィールド発生器および／または熱エネルギーを出力するようになっている熱放射器を備えているシステム。
【請求項１２】
上記埋め込み型の医療用装置システムは、さらに、
上記感知された生理学的なパラメータから所定の状態を検出するための事象検出器を含み、
上記埋め込み型のコントローラは、上記所定の状態および上記外部コマンドの少なくとも１つに対応して、上記制御シグナルの出力を制御するようになっている請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記センサは、虚血を示す生理学的なパラメータを感知するセンサを備え、
上記事象検出器は、虚血検出器を備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記センサは、組織のインピーダンスを感知するためのインピーダンスセンサを備える請求項１１ないし１３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
上記センサは、心臓の代謝レベルを示す信号を感知するようになっている代謝センサを備える請求項１１ないし１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
上記埋め込み型の医療用装置システムは、さらに、
上記埋め込み型のコントローラに結合された、ペーシング回路を備え、
上記埋め込み型のコントローラは、上記制御シグナルの出力と共に、必要に応じて各ペーシングパルスの伝達を制御するようになっているペーシング制御モジュールを備えている請求項１１ないし１５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
上記外部システムは、上記感知された生理学的なパラメータを表示するための表示デバイスと、上記外部コマンドを受け取るためのユーザ入力デバイスとを備える請求項１１ないし１５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
所定の状態を示す生理学的なパラメータを感知するステップと、
上記感知された生理学的なパラメータから、上記所定の状態を検出するステップと、
少なくとも上記所定の状態の検出に対応して、哺乳類の各細胞内の制御可能でフィールド感応性転写制御要素から発現を、直接的にまたは間接的に制御する制御シグナルを上記哺乳類の各細胞に伝達するステップとを含み、
上記制御可能でフィールド感応性転写制御要素は、発現カセットを形成するための翻訳領域に動作可能にリンクされ、または、
上記制御可能でフィールド感応性転写制御要素は、内在性の遺伝子内の翻訳領域に動作可能にリンクされ、
熱エネルギーおよび／または所定の周波数および強度を有する電磁気フィールドが伝達される方法。
【請求項１９】
上記発現カセットは、哺乳類内の細胞内にある請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記生理学的なパラメータを感知するステップは、埋め込み型のセンサにより上記生理学的なパラメータを感知することを含む請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、コマンドを受け取るステップと、
上記コマンドに対応した上記制御シグナルを伝達するステップとを含む請求項１８ないし２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
上記コマンドを受け取るステップは、外部システムから埋め込み型の装置へ伝送された外部コマンドを受け取ることを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、１以上の、感知された生理学的なパラメータおよび上記所定状態の検出を上記外部システムに伝送するステップと、
上記外部システムを通して、上記１以上の感知された生理学的なパラメータおよび上記所定状態の検出を表示するステップとを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
上記生理学的なパラメータを感知するステップは、虚血を示す生理学的なパラメータを感知することを備え、
上記所定の状態を検出するステップは、虚血を検出することを備える請求項１８ないし２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、上記制御シグナルと共に、各ペーシングパルスを伝達するステップを含む請求項１８ないし２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、上記制御シグナルと共に、心臓除細動用の各ショックを伝達するステップを含む請求項１８ないし２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
哺乳類の各細胞内に存在する翻訳領域の発現を制御するための方法であって、
翻訳領域に動作可能にリンクされた制御可能なフィールド感応性転写制御要素を有する発現カセット、または、翻訳領域に動作可能にリンクされた制御可能なフィールド感応性転写制御要素を有する内在性遺伝子を備えた各細胞を有し、かつ、請求項１または１１に記載のシステムを含む哺乳類を提供するステップと、
上記翻訳領域の発現を制御するように、上記感知された生理学的なパラメータまたは外部コマンドに対応してシグナルの出力を指示するステップと、
上記制御可能なフィールド感応性転写制御要素熱エネルギーおよび／または電磁気エネルギーによって制御される方法。
【請求項２８】
上記翻訳領域の発現は、神経再生、骨成長、または傷治療を変化させる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
請求項１または１１に記載の上記システムは、上記遺伝子制御シグナル伝達装置が外部装置である請求項１に記載のシステムである請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
上記翻訳領域の発現は、虚血障害または再灌流障害を抑制する請求項２７ないし２９の何れか１項に記載の方法。
【請求項３１】
上記生理学的なパラメータは、埋め込み型のセンサによって感知される請求項２７ないし３０の何れか１項に記載の方法。
【請求項３２】
上記制御シグナルは、コマンドに対応して伝達される請求項２７ないし３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３３】
上記コマンドは、外部コマンドである請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記システムは、上記哺乳類の心臓の内部に、または上記心臓上に埋め込まれる請求項２７ないし３３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３５】
上記システムは、血管の内部または血管上に埋め込まれる請求項２７ないし３３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３６】
上記シグナルの出力は、少なくとも１つの内在性遺伝子の発現を制御する請求項２７ないし３５の何れか１項に記載の方法。
【請求項３７】
上記シグナルの出力は、上記発現カセット内の上記制御可能なフィールド感応性転写制御要素の発現を制御する請求項２７ないし３６の何れか１項に記載の方法。
【請求項３８】
上記制御可能なフィールド感応性転写制御要素は、熱ショック性プロテインプロモータを含む請求項１８ないし３７の何れか１項に記載の方法。
【請求項３９】
上記翻訳領域は、成長因子、Ａｋｔ、低酸素状態にて活性化される因子、または、ペースメーカイオンチャネルをコードするものである請求項１８ないし３８の何れか１項に記載の方法。
【請求項４０】
上記各細胞は、外部から投与された各ドナー細胞である上記発現カセットを含む請求項１８ないし３９の何れか１項に記載の方法。
【請求項４１】
上記発現カセットは、組み換えウイルスを介して上記各細胞に対して導入される請求項２７ないし４０の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（優先権主張）本願発明の優先権は、米国特許出願番号第１１／２７６，０７７号明細書（２００６年２月１３日出願）にて主張されるものである。上記米国特許出願の内容は、参照によって本願明細書に組み入れられる。
【０００２】
（発明の分野）本発明は、一般には、生きている組織における遺伝子治療を含む治療法（例えば、遺伝的に改変された細胞または組み換え遺伝子治療ベクターの使用など）に関し、特には限定されないが、遺伝子の転写を誘導するシグナルを生成するデバイスを用いて、生きている組織における遺伝子の発現制御のための方法と装置などに関する。
【０００３】
（発明の背景）心臓は、人の循環系の中枢である。心臓は、２つの主要な各ポンプ機能を行う電気−機械的なシステムを含む。心臓の左部分は、肺から酸素を豊富に含んだ血液を汲み上げ、且つそれを体内の各器官に送り込み、各器官に対し、それらの代謝のために必要な酸素を供給する。心臓の右部分は、各器官から非酸素化血液を汲み上げ、かつそれを血液が酸素化されるところの肺の中へ送り込む。
【０００４】
体の代謝のための酸素要求量は、体の身体活動度とともに上昇する。上記ポンプ機能は、心筋（心臓筋）の収縮によって成し遂げられる。正常な心臓において、洞房結節つまり心臓の自然なペースメーカは、活動電位として知られている電気的な刺激を生成し、その刺激は電気伝導系を通じて心臓の多様な部位に伝播してこれらの部位の心筋組織を刺激する。正常な電気伝導系における活動電位の伝播の調和された遅れによって、心臓の種々な各部位は、ポンプ機能が効率的に実行されるように同調してそれぞれ収縮する。
【０００５】
「心臓発作」または心筋梗塞は、心臓への正常な血流の損失がある場合に起こる。心臓組織が十分な酸素を獲得しないとき、高い確率で心臓筋細胞が死ぬ可能性がある。心筋梗塞の重症度は、心臓の損傷および機能の損失の量および重症度によって評価される。
【０００６】
心筋梗塞の治療における進歩にもかかわらず、患者は、心臓発作により引き起こされた障害による、生活の質の低下に苦しむ。そのような障害の１つは、心筋梗塞から生じた慢性的な心不全である。状況によっては心筋梗塞の間に死ぬ心筋細胞は、心臓によって自然に再生され得ないか、または梗塞に伴う損傷を修復するために十分な量が再生され得ない。心筋への損傷の重症度によって、心臓からの吐出量、心臓弁機能および血圧により示される心能力は、大きく減少され得る。これらの結果は、患者に対して心臓発作による長期的な辛苦の影響のいくつかをただ例示しているだけである。
【０００７】
損傷した心筋細胞を治療する方法の１つは、心臓機能を回復させるための医薬品治療を施すことである。上記の治療は、心臓の損傷があまりに深刻な場合は特に効率的ではなり得ず、かつ医薬品治療は、心筋細胞を再生するものではないが、その代わりに、心臓疾患の心不全への進行に関連すると考えられる特定の分子レベルの各パスウエイを阻害または促進する。
【０００８】
損傷した心筋に対する他の治療法は、「細胞療法」と呼ばれる。細胞療法は、内在性の、患者の細胞と同原の、および／または非同原の細胞の、患者への投与を含む。例えば、筋原細胞を、損傷した心臓細胞の中へ注入して、損傷した心筋を置き換える、または損傷した部位の機械的な性質を改善し得る。しかしながら、筋原細胞の投与は、細胞が移植または生存、ましてや機能するかどうかを保証しないため、細胞療法の有効性の向上が技術的に求められている。
【０００９】
損傷した心筋における種々の各状態に対する他の治療法は、治療用の遺伝子の標的細胞への移入、および場合によっては、上記移入のための制御可能なシステムの使用を含む、遺伝子レベルをベースとした治療法である。遺伝子ベースの治療法では、ベクター内の遺伝子の配列の発現を必要とするため、プロモータが発現されるべき配列に連結される。強いウイルス性のプロモータは、広範囲の組織および細胞において高水準の発現を推進し得るが、しかしながら、恒常的な発現は、細胞毒性もしくは細胞の耐性、または負のフィードバックを介して発現の制御低下を誘導し得る。
【００１０】
したがって、従来より、空間的、時間的および量的に発現を制御するのに有用な装置が求められている。
【００１１】
（発明の概要）本発明は、宿主哺乳類へ導入された外来性の遺伝子または宿主哺乳類の内在性の遺伝子の発現を制御するために適用される装置を提供し、上記の遺伝子は制御可能でフィールド感応性の転写制御要素を含む。
【００１２】
本発明は、一実施形態において、インビボにおける上記の遺伝子の翻訳領域（open reading frame）の発現が、特定の状態の少なくとも１つの症状を予防、抑制または治療し、一方、他の実施形態においては、哺乳類へ導入された外来性の遺伝子の翻訳領域の発現が診断上有用である。
【００１３】
本発明は、移植可能または外用の装置を介して、外来性の遺伝子を有する１つ以上のベクターおよび／または内在性の遺伝子からの遺伝子発現を、空間的、時間的および／または量的に制御することを提供する。
【００１４】
一実施形態において、ベクターまたは内在性の遺伝子は、該遺伝子産物を発現する細胞から分泌される（細胞外環境へ放出される）遺伝子産物をコードする翻訳領域を含む。他の実施形態において、ベクターまたは内在性の遺伝子は、細胞内における他の１つ以上の遺伝子産物の発現を増加させる遺伝子産物に対応する、翻訳領域を含む。
【００１５】
したがって、翻訳領域における発現の効果は、例えば発現の結果が、問題解決の因子（例えば問題解決の治療的因子）であるなどと直接的であり得る。一方、さらに他の実施形態においては、翻訳領域における発現の効果は、例えばコードされる遺伝子産物が、治療上または診断上用いられる少なくとも１つの他の遺伝子産物の発現を変化させるなどと間接的である。
【００１６】
例えば、シグナルを発生して、その量および／または強さにより、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素からの発現を制御する、移植可能または外用の装置は、好ましい（例えば治療的な）遺伝子産物をコードする翻訳領域に操作可能に連結された転写制御要素を有する、内在性の遺伝子を制御するために使用され得る。したがって、本発明における装置は、熱および／または電磁気のようなエネルギーの形により制御され得る内在性遺伝子（例えば、ｃ−ｍｙｃ、ｃ−ｆｏｓ、ｊｕｎ、ＨＳＰ２７、ＨＳＰ６０、ＨＳＰ７０、ＨＳＰ７５、ＨＳＰ７８およびＨＳＰ９０）の、遺伝子産物の発現を開始または増大させることが好ましい各状態において有用である。
【００１７】
他の実施形態において、シグナルを発生して、その量および／または強さにより、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素からの発現を制御する、移植可能または外用の装置は、好ましい遺伝子産物（発現カセット）をコードする翻訳領域に操作可能に連結された上記の転写制御要素を含む、遺伝子療法ベクターを用いて使用され得る。
【００１８】
一実施形態において、天然の遺伝子または遺伝子産物の発現を阻害することが好ましい各状態に関して、遺伝子療法用ベクターは、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素に操作可能に連結された、適切なアンチセンス遺伝子配列または変異遺伝子（例えば、ネガティブな遺伝子産物をドミナントにコードするもの）を含み得る。
【００１９】
他の実施形態では、遺伝子または遺伝子産物の発現を開始または増大させることが好ましい各状態に関して、遺伝子療法用ベクターは、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素に操作可能に連結された、適切な遺伝子配列またはその一部（センス方向）（例えば実質には全長の遺伝子産物と同じ活性を有する遺伝子産物をコードする一部）を含んでもよい。
【００２０】
一実施形態において、本発明の発現カセットは、単離された核酸（例えばプラスミド、組み換えウイルスまたは複合体を含む他の核酸）を介して、任意にエレクトロポレーションなどの移入を亢進する方法と併せて、宿主哺乳類へ移入される。
【００２１】
他の実施形態においては、本発明の発現カセットにより遺伝的に改変された供与細胞（例えば遺伝的に改変された同原の細胞など）が使用される。一実施形態において、本発明における装置は、発現カセットを含むベクター、もしくは発現カセットを含む細胞が哺乳類へ投与される前、同時または後に、宿主哺乳類に対して、移植または外部から適用される。
【００２２】
本発明における装置は、コントローラと、生理的要素もしくは生理的要素における変化を感知したときの、またはコマンドの結果としてのシグナルを発生する、遺伝子制御シグナル伝達装置とを含む。発生されるシグナルの量および／または強さは、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素と操作可能に連結された、翻訳領域の発現を誘導する。
【００２３】
本発明は、さらにシステムを提供する。上記のシステムは、直接的または間接的に制御可能でフィールド感応性の転写制御要素を制御する制御シグナルを発生する、遺伝子制御シグナル伝達装置；および遺伝子制御シグナル伝達装置と連結したコントローラを含む。
【００２４】
上記のシステムは、遺伝子制御シグナル伝達装置およびコントローラを有する、外用の装置を含み得る。あるいは上記のシステムは、遺伝子制御シグナル伝達装置およびコントローラを有する、移植可能な装置を含み得る。
【００２５】
コントローラは、少なくとも生理的要素もしくはその変化の感知、またはコマンドに基づいた、制御シグナルの発生の制御に適応化されている。
【００２６】
一実施形態において、上記のシステムは、所定の状態を示す生理的要素または生理的要素における変化を感知する、センサをさらに含む。上記センサは、遺伝子制御シグナル伝達装置およびコントローラを有する、移植可能な装置の一部となり得るか、または外用の装置の一部となり得るかのいずれかである。
【００２７】
一実施形態において、上記のシステムは、センサおよび遺伝子制御シグナル伝達装置と連結されたコントローラを含み、コントローラは、少なくとも感知された生理的要素もしくはその変化、またはコマンドに基づいた、制御シグナルの発生の制御に用いられる。
【００２８】
他の実施形態において、上記のシステムは、さらに遠隔測定モジュールと連結されたコントローラを含み、遠隔測定モジュールは、外部からのコマンドを受け取るために用いられ、かつコントローラは、少なくとも外部のコマンドに基づいた制御シグナルの発生の制御に用いられる。他の実施形態において、上記のシステムは、さらにプログラム可能な装置と連結されたコントローラを含み、上記のコントローラが、プログラム可能な装置により作成された所定のプログラムに基づいた制御シグナルの発生の制御に適合するように設けられている。
【００２９】
上記のシステムは、外部から移入された遺伝子もしくは内在性の遺伝子を制御して治療的効果を供給するために、または所定の領域（例えば心臓の虚血性の領域）の病態生理学的な状態を指し示すように発現される特定の分子（バイオマーカー）を制御するために、使用され得る。
【００３０】
また、本発明は、哺乳類の細胞に存在する翻訳領域の発現を制御するための方法を提供する。上記の方法は、本発明のシステムを有する哺乳類を提供することを含む。上記システムは、例えば、センサ（例えば所定の状態を示す生理的シグナルを感知するなど）と、制御シグナルを発生して、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素を直接的もしくは間接的に制御する遺伝子制御シグナル伝達装置と、ならびに／または少なくとも遺伝子制御シグナル伝達装置に、および必要に応じてセンサに連結されたコントローラとを含み得る。
【００３１】
上記のコントローラは、少なくとも感知された生理的シグナルもしくはその変化、またはコマンドに基づいた制御シグナルの発生の制御に適合化されている。生理的要素もしくは生理的要素における変化の検出、またはコマンドに応答して、発現カセットにおける制御可能でフィールド感応性の転写制御要素に接続された翻訳領域、または哺乳類細胞における内在性遺伝子の発現を増加させるために、シグナルが、上記の装置から発生される。
【００３２】
一実施形態において、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素は、熱または電磁フィールド、またはその両方によって制御される。一実施形態において、発現カセットにおける翻訳領域または内在性の遺伝子の発現は、制御シグナルが発生された後に増加し、かつ制御シグナルが消えた後に、少なくとも一定時間、必要に応じて継続する。
【００３３】
一実施形態において、制御シグナルが終了した後、翻訳領域の発現は、減少（例えば、最小値まで）または停止する（例えば、シグナルが伝達される前のレベルまで）。
【００３４】
哺乳類の細胞に存在する翻訳領域の発現を制御する方法が、さらに提供される。上記の方法は、哺乳類の細胞における遺伝子産物に対応する翻訳領域に接続された、制御可能でフィールド感応性の転写制御要素を効率的に制御する量の制御シグナルを、遺伝子制御シグナル伝達装置から哺乳類へ伝達し、それによって遺伝子産物の発現を制御することを含む。
【００３５】
一実施形態において、制御シグナルは、コマンド（例えば外部からのコマンド、または移植されたプログラム可能な装置からのコマンド）に応答して遺伝子制御シグナル伝達装置から伝達される。
【００３６】
一実施形態において、ある危険な状態か、またはその恐れがある哺乳類において、その状態または少なくともその１つの症状を予防、抑制または治療するのに効率的な量である制御シグナルが伝達される。例えば、上記の状態が心臓病ならば、心臓病かまたはその恐れがある哺乳類において、細胞内の遺伝子療法用ベクターにおける精選された翻訳領域の発現が、移植可能または外部からの装置によりアップレギュレート（制御が促進）され、その結果、心臓の特性を多少変化させ得る。
【００３７】
一実施形態において、上記状態が、虚血またはリモデリングであるならば、哺乳類の細胞における上記翻訳領域の発現が、虚血またはリモデリングを予防、抑制または治療するように、発現カセットにおける翻訳領域が選択される。一実施形態において、上記の方法は、哺乳類において所定の心臓病（例えば虚血またはリモデリング）を示す生理的要素またはその変化を感知し、かつ少なくとも感知された生理的要素またはその変化に応答して遺伝子制御シグナル伝達装置から哺乳類へ制御シグナルを伝達することを含む。
【００３８】
したがって、本発明は、外来的に投与された遺伝的に改変された供与細胞、改変されていない内在性の細胞、または遺伝的に改変された内在性の細胞（例えば組み換えウイルスの投与による）の中にある、状態を予防、抑制または治療するのに有用な特定の遺伝子の、発現の制御の維持に関する装置を利用する方法を提供する。
【００３９】
したがって、センサおよび／または診断情報を用いる本発明のシステムおよび方法は、ベクターまたは哺乳類における内在性の遺伝子にコードされる遺伝子産物の空間的、時間的および／または量的な制御を提供するような、遺伝子発現の制御を可能にする。
【００４０】
特定の状態、および上記状態を予防、抑制または治療するのに有用な遺伝子産物に対する翻訳領域（例えば神経再生を促すことにより深刻な神経過敏を治療する、骨成長を促すことにより骨粗鬆症を治療する、もしくは創傷治癒を亢進することにより創傷を治療するのに有用な、または診断上有用な遺伝子産物など）が、本明細書に記載されている一方で、本発明は、何れの状態または何れの遺伝子産物にも限定されない。
【００４１】
（図面の簡単な説明）本各図面は、一般に例として、限定するものではないが、本明細書において明確にされる種々の各実施形態を説明する。本各図面は、説明する目的のみのためであって、それらに記載の各部材における大きさの各比については、実際の各部材における大きさの各比と相違していてもよい。
【００４２】
図１は、遺伝子制御システム、およびシステムが使用される環境の各部分の一実施形態を示す概略正面図である。図２は、図１に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の一実施形態を示すブロック図である。図３は、図１に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の、他の一実施形態を示すブロック図である。
【００４３】
図４は、図１に示したような遺伝子制御システムの、移植可能な遺伝子制御シグナル伝達装置の例となる実施形態を示す断面図である。図５は、他の遺伝子制御システムおよびシステムが使用される環境の各部分の、一実施形態を示す概略正面図である。図６は、図５に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の一実施形態を示すブロック図である。図７は、電磁場的シグナルまたは熱的シグナルに応答するＨＳＰ７０プロモータにおける転写制御要素の位置の模式図である。
【００４４】
（発明の詳細な説明）以下の詳細な説明においては、本明細書の一部を形成し、かつ本発明が行われ得る具体的な各実施形態を図示・説明する目的で示される、添付の各図面が参照される。当該各実施形態は、技術的に熟練した人が本発明を実行するために十分詳細に記述され、かつ上記各実施形態が互いに組み合わせ得ること、または本発明の精神および意図から離れずに、他の各実施形態が利用され得ることならびに構造的、論理的および電気的変化をし得ることは理解される。以下の詳細な説明は例を提供するものであり、本発明の権利範囲は、添付された各請求項およびそれらの同等のものによって定義される。
【００４５】
本内容における「一」、「１つの」、または「種々の」各実施形態への参照は、必ずしも同じ実施形態に対してではなく、かつ上記の参照は２つ以上の実施形態を考慮するものであることは、注意すべきことである。
【００４６】
（一般的な概要）本文書は、特に、例えば低酸素血症／虚血といった特定の各状態を予防、抑制、もしくは治療するため、または検出するために有用な遺伝子発現であり、１つ以上の外部から投与された遺伝子（発現カセット）または内在性の遺伝子における翻訳領域からの、空間的、時間的、および／または量的な遺伝子発現の、制御のための方法および装置について記述する。上記の遺伝子は、少なくとも１つの制御可能でフィールド感応性の転写制御要素と操作可能に連結された、好ましい遺伝子産物をコードする少なくとも１つの翻訳領域を含む。制御可能でフィールド感応性の転写制御要素は、プロモータ（例えば誘導可能または抑止可能なプロモータ）、エンハンサ、またはそれらの組み合わせを含む。
【００４７】
一実施形態において、遺伝子産物は、翻訳領域によりコードされ、または、翻訳領域に接続されたプロモータに結合する転写因子によりコードされる。上記遺伝子産物は、細胞から分泌もしくはさもなければ放出される、タンパク質もしくは糖タンパク質である。上記遺伝子産物は、成長因子（例えば、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）または神経成長因子（ＮＧＦ））、生存または心臓保護的な因子（ｂｃｌ−２ファミリの構成要素など）、Ａｋｔまたはそのホモログもしくはオルソログ、または他の有益な性質を有した遺伝子産物などを含む。外来的に投与される遺伝子のために、翻訳領域は、組み換えウイルス、単離された核酸または供与細胞に存在し得る。
【００４８】
一実施形態において、供与細胞（例えば、自己の細胞）は、好ましい翻訳領域に接続された制御可能でフィールド感応性の転写制御要素を含む発現カセットを、上記の細胞に導入することにより、生体外において遺伝的に改変される。
【００４９】
さらに他の実施形態において、内在性の細胞は、例えば組み換えウイルスを利用することにより生体内において遺伝的に改変される。一実施形態において、生体内における外来性または内在性の遺伝子の発現は、特定の状態における少なくとも１つの症状を予防、抑制または治療する。一実施形態において、上記の状態が心臓病である場合、心臓病またはその恐れがある哺乳類における外来性または内在性の遺伝子の発現は、移植可能または外部からの装置により制御され、上記の状態における少なくとも１つの症状を有利に変化させる。
【００５０】
本発明の装置および器具は、熱的なシグナルまたは電磁気的なシグナルを発生し、種々の治療上の処置（創傷治癒、骨成長、神経再生）、ならびに病気の予防、および損傷（例えば心臓手術中の虚血／再灌流により誘発される）からの保護において有用である。特に、本発明におけるシステムおよび方法は、遺伝子発現によって治療または予防などに敏感に反応するあらゆる状態の１つ以上の症状を予防、抑制または治療するために、使用され得る。例えば本発明のシステムは、再灌流時において心臓領域におけるＭＩまたはＭＩ後調整により影響を与えられる心臓領域において、生存または抑制の再構築を高めるために用いられ得る。
【００５１】
したがって、特定の遺伝子の制御された発現の結果として、心臓保護（例えば内在性のＨＳＰ７０の発現を介しての虚血を誘発する損傷への耐性）、亢進された生物学的ペースメーカ活性（例えば生物学的ペースメーカ発現における非侵襲性の（遠隔性の）オン／オフスイッチ）、または発現の時期および標的（部位）特異的な活性化に基づく診断情報（例えば代謝ストレスの前または後の速やかな前後制御）をもたらし得る。
【００５２】
例えば、磁場（例えば１ガウスおよび３００ヘルツ以下のフィールド）または熱を発生する装置は、ＨＳＰ７０遺伝子、および他の内在性の磁場応答性遺伝子で、有害事象を妨げ、好ましい環境を保護し、または損傷を修復することにより保護剤として機能する遺伝子のような、内在性の遺伝子の発現を活性化し得る。
【００５３】
他の実施形態において、心臓に移植された、遺伝子に基づく生物学的ペースメーカの活性化は、印加された磁場により制御され得る磁場誘導性プロモータにより亢進され得る。診断システムの一例として、低酸素症／虚血を示すためのバイオマーカーの使用が挙げられる。上記システムは、２つの発現カセットを含む。１つの発現カセットは、低酸素症誘導性因子（ＨＩＦ）の翻訳領域に操作可能に連結されたＨＳＰ７０プロモータを有する。他のカセットは、レポータ（例えば分泌型アルカリフォスファターゼ）に接続された低酸素応答性要素（ＨＲＥ）を有するプロモータを有する。電磁気的なまたは熱的なシグナルの存在下において、ＨＩＦは、発現され、かつＨＲＥプロモータを介してレポータ（例えばＳＥＡＰ）の発現を活性化する。上記シグナルが取り除かれるとすぐに、上記バイオマーカーはオフ状態に変わる。
【００５４】
磁気的なまたは熱的な刺激を発生する本発明の装置を使った遺伝子発現の制御は、感応性および迅速な応答性の両方を有し、かつ、必要に応じて非侵襲性である。例えば、磁場発生装置を有する移植可能な装置は、局所刺激を提供する一方、磁場発生装置を有する外部からの装置（例えば、磁場を発生する、衣類、ベッド、または携帯デバイス）は、非侵襲性の方法で領域性の刺激を提供する。さらに、磁気的なまたは熱的な刺激の伝達は、移植可能な代謝センサ、移植可能な虚血検出器、および／または外部コントローラと通信する装置により制御され得る。
【００５５】
本文書は、移植可能な医療用装置を含み得るシステムの一部となり得る、または連結され得る装置を含む、遺伝子発現制御システムについて論じている。例えば、上記装置は、心血管性の装置（例えばカテーテルおよびリードなど）の一部となり得るか、または連結され得る。一実施形態において、遺伝子発現制御療法は、ペーシング療法のような電気的療法とともに行われる。本発明の装置とともに使用するための移植可能な医療用装置の特別な例は、心臓の律動の管理（ＣＲＭ）装置である。異なる器具および方法の例を提供するために、様々な各実施形態が以下に示される。
【００５６】
（定義）「ベクター」または「コンストラクト」（時々遺伝子移入または遺伝子導入「媒介物」として言及される）は、インビトロまたはインビボの両方において、宿主細胞へ移入されるポリヌクレオチドを備える、高分子または分子の複合体に関するものである。移入されるポリヌクレオチドは、遺伝子療法に関する当該の配列を備え得る。例えばベクターは、トランスポゾンおよび他の部位特異的な移動性要素、ウイルスベクターである。上記ウイルスベクターとしては、例えばアデノウイルス、アデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）、ポックスウイルス、パピローマウイルス、レンチウイルス、ヘルペスウイルス、フォーミウイルスおよびレトロウイルスの各ベクターである。さらに、上記ウイルスベクターは、シュードタイプのウイルスを含むベクター、リポソームおよび脂質を含む他の複合体、ならびに宿主細胞へポリヌクレオチドの移入を媒介できる他の高分子の複合体（例えば、ＤＮＡにコーティングされた金粒子、ポリマ−ＤＮＡの複合体、リポソーム−ＤＮＡの複合体、リポソーム−ポリマ−ＤＮＡの複合体、ウイルス−ポリマ−ＤＮＡの複合体（例えば、アデノウイルス−ポリリジン−ＤＮＡの複合体）および抗体−ＤＮＡの複合体）を含む。
【００５７】
また、ベクターは、他の構成要素か、遺伝子移入および／もしくは遺伝子発現をさらに制御する、またはそうでなければベクターが導入される予定の細胞に有利な性質を供給する機能性かの、いずれかを備え得る。上記の他の構成要素は、例えば、細胞への結合またはターゲッティングに影響する構成要素（細胞の種類または組織特異的な結合を仲介する構成要素を含む）；細胞によるベクター核酸の取り込みに影響する構成要素；取り込み後細胞内でポリヌクレオチドの局在性に影響する構成要素（例えば核移行を仲介する物質）；およびポリヌクレオチドの発現に影響する構成要素を含む。また、上記構成要素は、例えばベクターによって移入される核酸を取り込み、かつ発現している細胞を、検出または選択するために使用され得る検出可能および／または選択可能なマーカーなどの、マーカーを含み得る。
【００５８】
上記構成要素は、ベクターの自然な特性（例えば、結合および取り込みを仲介する構成要素または機能性を有する特定のウイルスベクターの利用など）として供給され得るか、またはベクターは、上記の機能性を提供するよう改変され得る。多種類のベクターが技術的に知られており、かつ一般に市販される。ベクターが宿主細胞に保持されるならば、ベクターは、自発的な機構として有糸分裂の間に細胞により安定に複製され得るか、宿主細胞のゲノムの中に組み込まれ得るか、または宿主細胞の核もしくは細胞質において保持され得るかのいずれかである。
【００５９】
「組み換えウイルスベクター」は、１つ以上の異種の遺伝子または１つ以上の異種の配列を備えるウイルスベクターに関するものである。多くのウイルスベクターがパッケージングに伴う大きさの制限を示すので、上記の異種遺伝子または配列は、通常ウイルスゲノムの１つ以上の部分を置き換えることにより導入される。上記のウイルスは、ウイルスの複製およびキャプシド形成の間にトランスに（例えば、ヘルパーウイルス、または複製および／またはキャプシド形成に必要な遺伝子を保有するパッケージング細胞株を使うことにより）供給されることで欠損した機能を必要とする、複製欠損のものになり得る。また、移入されるべきポリヌクレオチドがウイルス粒子の外郭に維持されるように改変されたウイルスベクターについても知られている。
【００６０】
本明細書に記載される「遺伝子移入」および「遺伝子導入」などは、例えば宿主細胞に対して組み換えウイルスを介するか、または遺伝的に改変された供与細胞によるかなどの、導入に使用される方法の別なく、外来性ポリヌクレオチド（時々「導入遺伝子」として参照される）の導入を参照する用語である。上記の方法は、例えばベクターを介する遺伝子導入（例えばウイルス感染／トランスフェクション、または多様な他のタンパク質に基づく、もしくは脂質に基づく遺伝子移入複合体による）などの種々のよく知られた手法、および「ありのままの」ポリヌクレオチドの移入を促進する手法（例えばエレクトロポレーション、イオントフォレシス、「遺伝子銃」移入およびポリヌクレオチドの導入に使用される多様な他の手法など）を含む。
【００６１】
上記導入されるポリヌクレオチドは、安定に、または一過的に宿主細胞内に保持され得る。安定に保持されるためには、導入されたポリヌクレオチドは、一般的に、宿主細胞に適合する複製起点を含むか、染色体外のレプリコン（例えばプラスミド）など宿主細胞のレプリコンまたは核もしくはミトコンドリアの染色体に対して組み込まれるかのどちらかを必要とする。多数の各ベクターは、当業者であれば知られているように、哺乳類の細胞への遺伝子の移入を仲介できることが知られている。
【００６２】
「導入遺伝子」とは、人為的に一過的または持続的に細胞の中へ導入され、かつもしゲノムに組み込まれるか、または染色体外に保持されるかならば細胞の一部になる核酸分子（例えばＤＮＡなど）の何れの断片をも意味する。上記の導入遺伝子は、部分的もしくは全体的にトランスジェニック生物に対して異種性の（すなわち、外来性の）遺伝子を含み得るか、または上記生物の内在性遺伝子と相同的な遺伝子に相当し得るかのどちらかである。
【００６３】
「遺伝子導入細胞」または「遺伝的に改変される細胞」とは、導入遺伝子を含む細胞を意味する。例えば、発現カセットを含むベクターにより形質転換される幹細胞は、改変される表現型の特徴を有する細胞の個体群を作製するために使用され得る。
【００６４】
用語「野生型」は、自然発生的なソースから遺伝子または遺伝子産物が単離されたときの特徴を有する、該遺伝子または遺伝子産物に関するものである。野生型遺伝子とは、個体群の中で最も高い頻度で観察され、かつ任意に該遺伝子の「正常」または「野生型」に指定されるものである。その一方、用語「改変」または「変異体」は、野生型遺伝子または遺伝子産物と比較したときに、配列および／または機能性の性質における改変（すなわち改変された性質）を示す遺伝子または遺伝子産物に関するものである。自然発生的な変異体が単離され得ることは注目される。上記変異体は、野生型の遺伝子または遺伝子産物と比較した場合に改変された性質を有するという事実により、同定される。
【００６５】
「脈管構造」または「導管」は、哺乳類の身体の全体に血液（およびリンパ液）を運ぶ体内の管のシステムに関する用語である。
【００６６】
「血管」は、哺乳類の導管システムにおけるあらゆる血管（動脈、細動脈、毛細血管、細静脈、静脈、洞様血管および脈管の血管を含む）に関するものである。
【００６７】
「動脈」は、血液が心臓から離れる方向に流れて通る血管に関するものである。冠状動脈は、心臓組織自身に血液を供給するものである。一方、他の各動脈は体の残りの器官に血液を補給するものである。動脈の一般的な構造は、多層の動脈壁により取り囲まれる内腔から成る。
【００６８】
用語「形質導入」は、ウイルスベクターおよび好ましくは複製欠損ウイルスベクターを介する（例えば細胞において引き続いて発現され得る組み換えＡＡＶ部分を介する）、インビボまたはインビトロにおける受容細胞へのポリヌクレオチドの移入を意味する。
【００６９】
用語「異種」は、遺伝子配列および制御配列のような核酸配列と関連するならば、本来は結合されない、および／または本来は特定の細胞と関連しない配列を意味する。したがって、核酸のコンストラクトまたはベクターの「異種」の領域は、他の核酸分子の中または付着した、天然には他の分子と関連して見出せない核酸の断片である。例えば、核酸のコンストラクトにおける異種の領域は、天然には該コード配列と関連して見出せない配列により隣り合うコード配列を含み得る（すなわち異種プロモータ）。異種のコード配列における他の例は、コード配列自身が天然に見出せないコンストラクトである（例えば天然の遺伝子と異なるコドンを有する人工配列）。同様に、該細胞に通常は存在しないコンストラクトによって形質転換された細胞は、本発明の目的においては異種とみなされることができる。
【００７０】
「ＤＮＡ」とは、直鎖上のＤＮＡ分子（例えば制限酵素断片）、ウイルス、プラスミドおよび染色体として特に見出される、二本鎖または一本鎖の形をなすデオキシリボヌクレオチド（アデニン、グアニン、チミンまたはシトシン）の重合体を意味する。特定のＤＮＡ分子の構造を明確にする際、配列は、ただ配列をＤＮＡの転写されない鎖（すなわちｍＲＮＡと相補的な配列を有する鎖）に沿って５´から３´の方向で示すという通常の慣例に従って、本明細書に記述され得る。上記の用語は、４つの塩基、アデニン、グアニン、チミンまたはシトシンを含む分子だけでなく、当業者であれば公知な塩基類似体を含む分子をも含まれる。
【００７１】
本明細書で使われるように、用語「相補」または「相補性」は、塩基対合則に合致されるポリヌクレオチド（すなわちヌクレオチドの連なり）に関するものとして使用される。例えば、配列「Ａ−Ｇ−Ｔ」は、配列「Ｔ−Ｃ−Ａ」と相補である。相補性は、いくつかの核酸の塩基だけが塩基対合則に従って整合されるような、「部分的」であってもよい。または、核酸の間に「完全な」または「全ての」相補性があってもよい。核酸の鎖の間の相補性における度合いは、核酸の鎖の間のハイブリッド形成における効率および強さに、有意な効果を有する。相補性は、増幅反応、および核酸の間の結合に依存する検出方法において、特に重要である。
【００７２】
オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドは、１つのモノヌクレオチドのペントース環における５´のリン酸エステルが、隣のモノヌクレオチドのペントース環における３´の酸素に、リン酸ジエステル結合を介して結合するという方法で作られるので、ＤＮＡ分子は、「５´末端」および「３´末端」を有すると言われている。したがって、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの末端は、その５´のリン酸エステルがモノヌクレオチドのペントース環における３´の酸素に結合していない場合は「５´末端」として、およびその３´の酸素が次のモノヌクレオチドのペントース環における５´のリン酸エステルに結合していない場合は「３´末端」として言及される。
【００７３】
本明細書に使用されるような、たとえ大きなオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの内部にある核酸配列であっても、５´および３´末端を有すると言える。直鎖状または環状のＤＮＡ分子において、別々の要素は、「下流」または３´の要素に対して「上流」または５´にあるとして参照される。上記の用語法は、転写がＤＮＡの鎖に沿って５´から３´の様式において進行するという事実を反映する。接続された遺伝子の転写を導くプロモータおよびエンハンサ要素は、通常コード領域の５´または上流に位置する。しかしながら、エンハンサ要素は、プロモータ要素およびコード領域の３´に位置するときでさえ、その効果を及ぼし得る。転写終結およびポリアデニル化刺激は、コード領域の３´または下流に位置する。
【００７４】
「遺伝子」、「ポリヌクレオチド」、「コード領域」または特定の遺伝子産物を「コード」する「配列」は、適切な制御配列における制御下に置かれたときには、インビトロまたはインビボにおいて、転写され、かつ必要に応じて遺伝子産物（例えばポリペプチドなど）へと翻訳される核酸分子である。
【００７５】
コード領域は、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡまたはＲＮＡ型のいずれかとして存在し得る。ＤＮＡ型として存在するときには、核酸分子は一本鎖（いわゆるセンス鎖）または二本鎖となり得る。コード領域の境界は、５´（アミノ）終端における開始コドンおよび３´（カルボキシ）終端における翻訳終止コドンにより決定される。
【００７６】
遺伝子は、例として原核生物または真核生物のｍＲＮＡからのｃＤＮＡ、原核生物または真核生物のＤＮＡからのゲノムＤＮＡ配列、および人工のＤＮＡ配列などを含み得る。したがって、遺伝子は、遺伝子産物をコードする全長の翻訳領域（センス方向）、または全長の翻訳領域によりコードされる遺伝子産物と実質的に同様の活性を有する遺伝子産物をコードする上記翻訳領域の一部（センス方向）と、ポリヌクレオチドの相補（例えば全長の翻訳領域の相補（アンチセンス方向））と、および必要に応じて接続された５´および／もしくは３´の非コード配列またはその一部（例えば相当するｍＲＮＡの転写、安定性または翻訳を抑制するために有用なオリゴヌクレオチド）とを含み得るポリヌクレオチドを含む。転写終結配列は、上記遺伝子配列に対して通常３´に位置し得る。
【００７７】
「オリゴヌクレオチド」は、少なくとも７個のヌクレオチド、好ましくは１５個、およびより好ましくは２０個以上の連続したヌクレオチド、最大１００個のヌクレオチドの、ＲＮＡまたはＤＮＡのいずれかであり、例えば「Sambrook et al., A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)」において、当業者であれば公知な方法により定義されるように、選択されたｍＲＮＡの非コード鎖もしくはコード鎖に対して相補に相当するか、またはｍＲＮＡもしくはｍＲＮＡをコードするＤＮＡとハイブリッド形成し、かつ適度に厳しいもしくは非常に厳しい条件下において安定に結合したままであるかの、ＲＮＡまたはＤＮＡのいずれかを含む。
【００７８】
用語「制御要素」は、受容細胞における複製、転写、転写後プロセシング、およびコード配列の翻訳のために集合的に供給される、プロモータ領域、ポリアデニル化刺激、転写終結配列、上流の制御ドメイン、複製開始点、内部のリボソームエントリー部位（「ＩＲＥＳ」）、エンハンサ、およびスプライス部位などを集合的に参照するものである。選択される配列が、適切な宿主細胞において複製、転写および翻訳され得る限りは、上記のすべての制御要素は、常に存在する必要はない。
【００７９】
用語「プロモータ領域」は、ＤＮＡの制御配列を備えるヌクレオチド領域に関する通常の意味において本明細書にて使用される。上記制御配列は、ＲＮＡポリメラーゼに結合し、かつ下流（３´方向）のコード配列の転写を開始できる遺伝子に由来する。したがって、「プロモータ」は、操作可能に連結された遺伝子またはコード配列の転写を制御するポリヌクレオチド配列に関するものである。種々の異なる各ソースからの、恒常的、誘導性、および抑止可能なプロモータを含む多数の各プロモータは、当業者であればよく知られている。
【００８０】
「エンハンサ要素」は、プロモータに近接して位置した場合に、エンハンサドメインが欠如するプロモータから生じる転写活性と比較して、増大した転写活性を与える核酸配列を意味する。したがって、「エンハンサ」は、操作可能に連結された遺伝子またはコード配列の転写を亢進するポリヌクレオチド配列を含む。種々の異なる各ソースからの多数の各エンハンサが、当業者においてはよく知られている。また、プロモータ配列を有する多くの各ポリヌクレオチド（例えばよく使われるＣＭＶプロモータなど）は、エンハンサ配列も有する。
【００８１】
「操作可能に連結」は、記述される各構成要素が意図される方法において機能できる関係に並べることに関するものである。核酸分子に関連しての「操作可能に連結」とは、２つ以上の核酸分子（例えば転写される核酸分子、プロモータ、およびエンハンサ要素）が、核酸分子の転写を可能にするような方法で接続されるということを意味する。
【００８２】
プロモータは、プロモータがコード配列の転写を制御する場合、コード配列に対して操作可能に連結される。操作可能に連結されたプロモータは、通常コード配列の上流に位置されるが、上記プロモータはコード配列と必ず隣接するわけではない。エンハンサは、エンハンサがコード配列の転写を亢進する場合、コード配列に対して操作可能に連結される。操作可能に連結されたエンハンサは、コード配列の上流、内部または下流に位置され得る。
【００８３】
ポリアデニル化配列は、上記配列がコード配列の末端の下流に位置され、転写がコード領域を通してポリアデニル化配列にまで進行するという条件において、コード配列に操作可能に連結される。ペプチドおよび／またはポリペプチド分子に関連しての「操作可能に連結」とは、２つ以上のペプチドおよび／またはポリペプチド分子が、融合における各々のペプチドおよび／またはポリペプチド構成要素の少なくとも１つの性質を有する単一のポリペプチド鎖（すなわち融合ポリペプチド）を産するような方法で接続されることを意味する。したがって、刺激配列つまりターゲッティングペプチド配列は、他のタンパク質に操作可能に連結され、結果生じた融合体は、分泌刺激ペプチドがあるならば結果として細胞から分泌され、またはオルガネラターゲッティングペプチドがあるならば結果としてオルガネラの中へ分泌される。
【００８４】
「相同性」は、２つのポリヌクレオチドまたは２つのポリペプチドの間の同一性の割合に関するものである。１つの配列と他の配列との間の一致は、当業者であれば公知の手法により決定され得る。例えば、相同性は、配列情報を並べ、容易に入手可能なコンピュータプログラムを使用することによって、２つのポリペプチド分子の間の配列情報を直接比較することによって決定され得る。あるいは、相同性は、相同の領域間で安定な二重鎖を形成する条件下でのポリヌクレオチドのハイブリッド形成、続いての一本鎖特異的なヌクレアーゼによる消化、および消化断片のサイズ決定により決定され得る。２つのＤＮＡまたは２つのポリペプチドの配列は、上記の方法を使用して決定されるように、ヌクレオチドまたはアミノ酸それぞれの約８０％以上、好ましくは約９０％以上、およびもっと好ましくは約９５％以上が分子の規定された長さにわたって一致する場合、互いに「実質的に相同」である。
【００８５】
「哺乳類」は、哺乳類の分類におけるあらゆる構成要素を意味する（例えば、ヒトおよび非ヒトの霊長類（チンパンジー、ならびに他の類人猿およびサル種など）；家畜（例えばウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、およびウマ）；飼いならされた哺乳類（例えばイヌおよびネコ）；および実験動物（例えばマウス、ラット、ウサギおよびモルモットなどのげっ歯類）などを含む）。「動物」は、哺乳類、鳥類、両生類、爬虫類および水生生物（魚類を含む）などの脊椎動物を含む。
【００８６】
「由来する」は、核酸分子が親核酸分子から作製または設計され、派生物は親核酸分子と実質的に同じ機能的な特徴を保持していることを意味する（例えば、作製または設計されるもととなる親核酸分子によりコードされる遺伝子産物と、実質的に同じ活性を有する遺伝子産物をコードする）。
【００８７】
「発現コンストラクト」または「発現カセット」は、転写を導き得る核酸分子を意味する。発現コンストラクトは、少なくともプロモータを含む。また、例えばエンハンサおよび／または転写終結刺激などのさらなる要素が、含まれ得る。
【００８８】
用語「外来性」は、細胞もしくは生物におけるタンパク質、遺伝子もしくは核酸（例えばポリヌクレオチド）と関連して使用される場合には、人為的もしくは自然な手法により細胞もしくは生物へ導入されたタンパク質、遺伝子もしくは核酸に関し、または細胞と関連して使用される場合には、単離され、続いて人為的もしくは自然な手法により他の細胞または生物へ導入される細胞（「ドナー（供与）」細胞）に関する。外来性の核酸は、異なる生物もしくは細胞から提供されてよく、または生物もしくは細胞において自然に生じる核酸の１つ以上のさらなるコピーであってもよい。外来性の細胞は、他の生物から提供されてもよく、または同じ生物から提供されてもよい。限定されない例として、外来性の核酸は、天然の細胞の核酸と異なる染色体の場所にあるか、そうでなければ天然に見出されるものとは異なる核酸配列に隣り合うかである。
【００８９】
用語「単離される」は、核酸、ペプチド、ポリペプチドまたはウイルスと関連して使用される場合には、同定され、かつ通常天然のソースに付随する少なくとも１つの夾雑物の核酸、ポリペプチド、ウイルスまたは他の生物学的な構成成分から分離された、核酸配列、ペプチド、ポリペプチドまたはウイルスに関するものである。単離される核酸、ペプチド、ポリペプチドまたはウイルスは、天然に見出されるものとは異なる形状または環境において存在する。例えば、得られたＤＮＡ配列（例えば遺伝子）は、隣り合う各遺伝子と近接して宿主細胞染色体上に見出される。ＲＮＡ配列（特定のタンパク質をコードする特定のｍＲＮＡ配列など）は、多数のタンパク質をコードする、非常に多くの他のｍＲＮＡとの混合物として細胞内に見出される。単離された核酸分子は、一本鎖または二本鎖の形で存在し得る。単離された核酸分子が、タンパク質を発現するために利用される場合、上記の分子は、最低限センス鎖またはコード鎖を含み得る（すなわち上記分子は一本鎖でもよい）が、センス鎖およびアンチセンス鎖の両方を含んでよい（すなわち上記分子は二本鎖であってもよい）。
【００９０】
本明細書で使用される、用語「組み換えＤＮＡ分子」は、分子生物学的手法を用いて結合された各ＤＮＡ断片から成るＤＮＡ分子に関するものである。
【００９１】
本明細書で使用される、用語「組み換えタンパク質」または「組み換えポリペプチド」は、組み換えＤＮＡ分子から発現されるタンパク質分子に関するものである。
【００９２】
用語「ペプチド」、「ポリペプチド」および「タンパク質」は、特に区別されない限り、あらゆる長さのアミノ酸のポリマに関するものであり、本明細書において交互に交換可能に使用される。また、上記の用語は、翻訳後に、グリコシル化、アセチル化およびリン酸化を含む各反応を通して修飾されたタンパク質を含む。
【００９３】
「成長因子」は、少なくとも、細胞の成長や成熟を促進する、または表現型の変化を誘導する、作用物質を意味する。
【００９４】
本明細書で使用される「遺伝子制御」または「遺伝子制御療法」は、発現カセットにおける遺伝子発現を制御する１つ以上の各遺伝子制御刺激の移入を含む。遺伝子制御刺激は、転写制御要素（例えばプロモータ）を誘発する各刺激を含む。
【００９５】
「ユーザ」は、患者を治療するために遺伝子制御システムを使用する、治療者または他の介護者を含む。
【００９６】
（発現カセット）本発明の方法および装置は、哺乳類に対して遺伝子を導入するための、核酸ベクター類、組み換えウイルス、または発現カセットを有する通常の改変された細胞の使用を含み、該遺伝子の発現は、インビボにおいて、特定の身体状態の少なくとも１種の症状を防止、抑制または治療し、または診断上有用なものである。
【００９７】
上記発現カセットは、少なくとも１種の調節可能なフィールド感応性の転写制御要素に操作可能に結合した遺伝子産物をコードしている少なくとも１種の翻訳領域を含む。また、方法および装置は、限定されないが、熱または電磁気エネルギーを含み、調節可能なフィールド感応性の転写制御要素により認識されるシグナルを発する遺伝子制御シグナル送達装置を用いる。
【００９８】
制御可能なフィールド感応性の転写制御要素は、プロモータ（例えば、誘導可能または制止可能なプロモータ、エンハンサまたはそれらの組み合わせ）を含む。例えば、プロモータは特定の温度に反応してもよい。制御可能な転写制御要素の各例は、本明細書において参照のために引用する米国特許出願番号１０／７８８，９０６号明細書（発明の名称「デバイスにより制御された遺伝子発現のための方法および装置」、２００５年２月２７日にカーディアックペースメーカ社より提出）に記載されている。
【００９９】
本発明の方法において有用である各要素の例は、限定されないが、電磁気フィールドに感応性を示す要素、例えば、メタロチオネインＩまたはメタロチオネインII、ｃ−ｍｙｃ、ｃ−ｆｏｓ、ｊｕｎおよびＨＳＰ７０プロモータ（Lin et al., J. Cell. Biochem., 81:143 (2001)；Lin et al., J. Cell. Biochem., 54:281(1994); Goodman et al., J. Cell Physiol., 192:16 (2002)；米国特許出願公開第２００２００９９０２６号公報）または熱に感応性を示す各要素、例えば、ヒートショックプロモータ類を含む。
【０１００】
幾つかの各実施形態において、筋特異的および誘導可能なプロモータ、エンハンサなどのような細胞特異的または組織特異的な各制御要素が、例えば、制御可能なフィールド感応性の転写制御要素への結合において、特徴的に使用される。該各制御要素は、限定されないが、以下に挙げるアクチンおよびミオシン遺伝子ファミリの要素に由来する（ｍｙｏＤ遺伝子ファミリ（Weintraub et al., Science, 251, 761 (1991)）；ミオサイト特異的エンハンサ結合因子（ＭＥＦ−２）（CserjesiおよびOlson, Mol. Cell Biol., 11, 4854 (1991) ）；ヒト骨格アクチン遺伝子（human skeletal actin gene）（Muscat et al., Mol. Cell Bio., 7, 4089 (1987)）および心筋アクチン遺伝子に由来する制御要素；筋クレアチンキナーゼ配列要素（Johnson et al., Mol. Cell Biol., 9, 3393 (1989) ）およびマウスクレアチンキナーゼエンハンサ（ｍＣＫ）要素；ファストスイッチ骨格トロポニンＣ遺伝子、スロースイッチ心筋トロポニンＣ遺伝子およびスロースイッチトロポニンＩ遺伝子に由来する制御要素）。
【０１０１】
心筋細胞に限定されたプロモータは、限定されないが、以下の遺伝子のプロモータを含む（α−ミオシン重鎖遺伝子、例えば、心室α−ミオシン重鎖遺伝子、β−ミオシン重鎖遺伝子、例えば、心室β−ミオシン重鎖遺伝子、ミオシン軽鎖２ｖ遺伝子、例えば、心室ミオシン軽鎖２遺伝子、ミオシン軽鎖２ａ遺伝子、例えば、心室ミオシン軽鎖２遺伝子、心筋細胞限定の心筋アンキリン反復タンパク質（ＣＡＲＰ）遺伝子、心筋α−アクチン遺伝子、心筋ｍ２ムスカリン性アセチルコリン遺伝子、ＡＮＰ遺伝子、ＢＮＰ遺伝子、心筋トロポニンＣ遺伝子、心筋トロポニンＩ遺伝子、心筋トロポニンＴ遺伝子、心筋小胞体Ｃａ−ＡＴＰアーゼ遺伝子、骨格α−アクチン遺伝子、同様に人工心筋細胞特異的プロモータ）。
【０１０２】
１種以上の断続刺激、長期刺激または異なるレベルの刺激に対する制御可能なフィールド感応性の転写制御要素の反応は、インビトロまたはインビボにおいてベクターを用いて試験されてよい。該ベクターは、標識遺伝子（すなわち、緑の蛍光タンパク質（ＧＦＰ）のような容易に検出可能である、または検出のできる標識遺伝子）に結合した制御可能なフィールド感応性の転写制御要素を含む。
【０１０３】
例えば、熱に対して感応性を示す転写制御要素（ＨＳＰ７０転写制御要素）を有するベクターは、標識遺伝子の翻訳領域に結合している。結果として生じる発現カセット（例えば、アデノウイルスベクターまたはプラスミドに対して導入する発現カセット）は、マウス細胞（例えば、マウス心筋細胞）、または心臓部位への感染または核酸の導入に用いられ、熱が加えられる。次に、細胞内もしくはそれらの溶解物において蛍光が検出され、および／または、もしくはベクター特有のＲＮＡが測定され（例えばＲＴ−ＰＣＲを用いて）、状況に応じてコントロール細胞のデータと比較される。
【０１０４】
同様に、電磁気フィールドに対して感応性を示すプロモータを有するベクターは、翻訳領域に結合され、ベクターにより形質導入された細胞の表現型は正常細胞と比較される。また、ベクターは、刺激（例えば、埋め込み型または外部装置による電磁気的環境）に対して反応する、外から導入された遺伝子が発現する度合いおよび発現する場所を測定するために非ヒト大型動物モデル（例えば、ブタ）に導入されてもよい。
【０１０５】
インビボにおいて各ベクター内にて有用な各翻訳領域は、以下に挙げる物質を含む（成長因子の翻訳領域、Ａｋｔ、カリウムチャネルタンパク質（例えば、ＨＣＮ、ＫＣＮＡ５（Ｋｖ１．５）、ＫＣＮＤ２（Ｋｖ４．２）、ＫＣＮＤ３（Ｋｖ４．３、Ｉto）、ＫＣＮＥ１（ｍｉｎＫ）、ＫＣＮＥ２、ＫＣＮＱ１）、同様に、Ｋ＋内向き整流性チャネル（例えば、Ｋｉｒ３．１（ＫＣＮＪ３）、ＫＣＮＨ２（ＨＥＲＧ、Ｉkr）、Ｋｉｒ３．４、Ｋｉｒ６．１およびＫｉｒ６．２））。
【０１０６】
一実施形態において、翻訳領域は、以下をコードする（酸性線維芽細胞成長因子（ａＦＧＦ）、塩基性線維芽細胞成長因子（ｂＦＧＦ）、線維芽細胞成長因子３（ＦＧＦ−３）、線維芽細胞成長因子４（ＦＧＦ−４）、線維芽細胞成長因子５（ＦＧＦ−５）、線維芽細胞成長因子６（ＦＧＦ−６）、線維芽細胞成長因子７（ＦＧＦ−７）、線維芽細胞成長因子８（ＦＧＦ−８）、線維芽細胞成長因子９（ＦＧＦ−９）、アンギオジェニン１、アンギオジェニン２、血小板由来上皮細胞成長因子（ＰＤ−ＥＣＧＦ）、形質転換成長因子−α（ＴＧＦ−α）、形質転換成長因子−β（ＴＧＦ−β）（例えば、ＴＧＦ−ベータ１）、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）、血管内皮成長因子Ｂ（ＶＥＧＦ−Ｂ）、血管内皮成長因子Ｃ（ＶＥＧＦ−Ｃ）、血管内皮成長因子Ｄ（ＶＥＧＦ−Ｄ）、血管内皮成長因子Ｅ（ＶＥＧＦ−Ｅ）、血管内皮成長因子Ｆ（ＶＥＧＦ−Ｆ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）（例えば、ＰＤＧＦ−ＡＡ、ＰＤＧＦ−ＡＢまたはＰＤＧＦ−ＢＢ）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）（例えば、ＶＥＧＦ145、ＶＥＧＦ121、ＶＥＧＦ120、ＶＥＧＦ164、ＶＥＧＦ165、ＶＥＧＦ189およびＶＥＧＦ206）、ＩＧＦ−１、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、マクロファージコロニー刺激因子、内皮成長因子、熱ショック関連の各タンパク質（例えば、ＨＳＰ７０ｉ、ＨＳＰ２７、ＨＳＰ４０またはＨＳＰ６０のようなＨＳＰ）、骨形成タンパク質（例えば、ＢＭＰ−２、ＢＭＰ−４、ＢＭＰ−１７またはＢＭＰ−１８）、低酸素誘導因子（ＨＩＦ）１αなど）。
【０１０７】
例えば、酸化防止剤（例えば、ＨＯ−１、ＳＯＤ、カタラーゼまたはＧＰｘ）、熱ショックタンパク質（例えば、ＨＳＰ７０、ＨＳＰ９０またはＨＳＰ２７）、生存遺伝子（例えば、Ｂｃｌ２、ＡｋｔまたはＨＧＦ）の発現のための翻訳領域、または冠状血管緊張（例えば、ｅＮＯＳまたはアデノシンＰ１受容体もしくはＰ３受容体）と結びついた遺伝子産物のための翻訳領域、または炎症性サイトカイン、接着分子または転写因子（例えば、ＩＣＡＭ、ＶＣＡＭ、ＴＮＦ−αまたはＮＦ−ｋＢまたはプロアポトーシス遺伝子（例えば、Ｂａｄまたはカスペース阻害因子ｐ５３））を抑制するための翻訳領域は、心筋梗塞において有用であり得る。冠動脈疾患にとって、ＶＥＧＦ121、ＶＥＧＦ165、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２、ＦＧＦ−４、ＦＧＦ−５、ＨＧＦ，Ａｎｇ−１、ＭＣＰ−１、Ｇ−ＣＳＦ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＩＧＦ−１、ＩＧＦ−２、ＨＩＦ−１α／ＶＰ１６、ｅｒｇ−１またはＰｒｏｘ−１の発現は、冠状動脈疾患の抑制または治療に有用であり得る。
【０１０８】
心機能不全において、ベータ−アドレナリン受容体またはＳＥＲＣＡ２Ａの発現またはBＡＲＫまたはホスホランバンの発現抑制は、治療効果があり得る。不整脈もしくはチャネロパシーのような遺伝性の心臓病または心筋症において、ＳＣＮ５Ａ、Ｉk、ＨＥＲＧ、ＫＣＮＥ１、Ｇαｉ2またはＫｉｒ２の発現変化または、サルコメア性タンパク質もしくはサルコグリカンの発現により、それぞれの疾患は抑制または治療され得る。先天性の心機能不全は、エンドグリン、ＮＫｘ２．５、ＴＢＸ５またはＴＦＡＰ２Ｂの発現により、抑制または治療され得る。
【０１０９】
変化した血管緊張と結びついた血管疾患を抑制もしくは治療するために、カリクレイン、ＥＮＯＳ、ＡＮＰ、ＣＮＰ、ＨＯ−１もしくはｅｃＳＯＤ（血管拡張のため）の発現またはＡＣＥ、ＡＧＴもしくはＡＴ1（血管収縮のため）の発現の抑制が用いられてよい。血小板の安定化のためにＣＤ４０が発現してもよい。コレステロールの恒常性を促進するために、ＬＤＬ−Ｒ、リポタンパク質リパーゼ、肝性リパーゼ、Ａｐｏ−Ｅ、ＶＬＤＬ−Ｒ、ＳＲ−Ｂ１またはＡｐｏ−Ａ１が発現してもよい。以下に挙げる物質の発現抑制は、血栓保護を促進する（ＰＡＩ−１、プラスミノーゲン活性化因子、組織因子、ＭＣＰ−１、ｔ−ＰＡ、ヒルイジン、ウロキナーゼ、組織因子経路阻害剤、トロンボモジュリン、ＣＯＸ−１、ＰＧＩ2合成酵素、ｅＮＯＳ、ｉＮＯＳ、ＨＯ−１またはＳＯＤ）。
【０１１０】
導管の細胞の増殖を変化させるために、細胞周期タンパク質（例えば、ｐ１６、ｐ２７、ｐ２１、ｐ５３、Ｒｂ、Ｃｄｃ２、ｃｄｋ２、ｃ−ｍｙｂ、ｃ−ｍｙｃ、ＰＣＮＡもしくはＥ２Ｆ）または遺伝子産物（例えば、抗増殖性遺伝子産物、チミジンキナーゼ、ｅＮＯＳ、ｉＮＯＳ、ｅｃＳＯＤもしくはＨＯ−１のような遺伝子産物）が発現してもよく、あるいは転写因子（ＴＦ）、サイトカイン、アポトーシス分子またはシグナル分子（例えば、ＮＦ−ｋＢ、ＢｃＬ−ＸL、Ｆａｓリガンド、Ｇａｘ、ＧＡＴＡ−６、β−インターフェロンもしくはＶＥＧＦのような分子）の発現が抑制されてもよい。また、細胞増殖性遺伝子（例えば、ＨＯ−１またはＳＯＤ）の発現は血管系を保護し得る。
【０１１１】
一実施形態では、神経機能を改変するために、分離された核酸、組み換えウイルスまたは一般的に改変された細胞は、以下に挙げる分子をコードした本発明の発現カセットを含み得る（ガレクチン−１、損傷した神経のステロイド産生に関するタンパク質（例えば、ＳｔＡＢ、ＰＢｒＬまたはアロマトーゼ）、ＧＡＤ−４３、ｋｒｏｘ２４／ＥＧＲ１、Ｔ−アルファ−１チューブリン、Ｌ１、神経成長因子（ＮＧＦ）、ガラニン、セマフォリン３Ａ、脳由来神経栄養因子、ニューロトロフィン−３、ニューロトロフィン４／５、インスリン成長因子、毛様体神経栄養因子、グリア細胞由来神経栄養因子（ＧＤＮＦ）など）。
【０１１２】
他の実施形態では、骨再生の改変のために、分離された核酸、組み換えウイルスまたは一般的に改変された細胞は、以下に挙げる分子をコードした本発明の発現カセットを含み得る（インスリン様成長因子ＩおよびＩＩ、破骨細胞因子）、ＴＧＦ−ベータ、骨形態形成タンパク質（ＢＭＰｓ）（例えば、ＢＭＰ３、４、７または８）、ＰＤＧＦ、結合組織成長因子、スタニオカルシン、甲状腺ホルモン関連タンパク質、副腎髄質、Ｅｔｓ−１またはＥｔｓ−２、ＭＩＰ−１アルファ、ＡＮＰ、ＢＮＰなど）。
【０１１３】
さらに他の実施形態では、傷の治癒を改良するために、分離された核酸、組み換えウイルスまたは一般的に改変された細胞は、以下に挙げる分子をコードした本発明の発現カセットを含み得る（マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰｓ）、アクチビン、ケモカイン、サイトカイン、細胞移動誘導タンパク質、Ａｋｔ、角化細胞成長因子、ＦＧＦ−７、結合組織成長因子、ＰＤＧＦ、ＴＧＦ−ベータ、血小板活性化因子、ＣＯＸ−２など）。
【０１１４】
（遺伝子伝達手段）外来遺伝子は、組み換えウイルス、分離された核酸（例えば、プラスミド）、またはドナー細胞内に存在してもよい。ドナー細胞の元となる細胞は、限定されないが、以下の細胞を含む（例えば、骨髄由来細胞（例えば、間葉細胞および間質細胞）、平滑筋細胞、繊維芽細胞、角化細胞、ＳＰ細胞、多能性細胞または全能細胞（例えば、奇形種細胞）、造血幹細胞（例えば、臍帯血の細胞およびＣＤ３４+で分離された細胞）、多能性成人先駆細胞、成人幹細胞、胎性幹細胞、骨格筋由来細胞（例えば骨格筋細胞および骨格筋芽細胞）、心筋由来細胞、筋細胞（例えば、血管筋細胞、心房筋細胞、ＳＡ筋細胞、ＡＶ筋細胞）およびプルキンエ細胞）。一実施形態では、ドナー細胞は自己細胞であるが、非自己細胞（例えば異種細胞）を使用してもよい。ドナー細胞は、宿主哺乳類への投与に必要な各ドナー細胞の集団の規模の拡大をもたらすために、インビトロに拡張して増殖させてもよい。ドナー細胞の出所および該細胞の培養方法は当業者であれば公知である。
【０１１５】
ドナー細胞類は、本明細書において参照により引用する米国特許出願第１０／７２２，１１５号明細書（発明の名称「生体組織の細胞および電気的治療のための方法および装置」）に記載されたように、外部刺激への継続的または断続的な暴露を含む調整である、機械的、電気的もしくは生物学的な各条件またはそれらの組み合わせを施すことによってインビトロにおいて処理されてよい。
【０１１６】
例えば、生物学的な調整は、外因性の要因（例えば、分化因子、成長因子、血管由来タンパク質、生存因子およびサイトカイン、同様に、発現カセット（遺伝子産物（成長因子、生存因子など）をコードしている遺伝子産物を含む））にドナー細胞をさらすことを含む。一実施形態では、ドナー細胞（例えば、自己心筋細胞のような自己細胞または非自己細胞）は、一般的に、所望の翻訳領域（例えば、前駆生存因子の翻訳領域）に結合している制御可能なフィールド感応性の転写制御要素を含む発現カセットの該細胞への導入により、生体外において本発明の系を用いることで修飾される。他の実施形態では、ドナー細胞は一般的にインビボで修飾される（例えば組み換えウイルスを用いて）。
【０１１７】
ドナー細胞への発現カセットの伝達は以下に挙げる全ての方法により達成できる（例えば、ネイキッド（naked）ＤＮＡまたはプラスミドＤＮＡのトランスフェクション、リポソーム、カルシウム媒介性のトランスフェクション、エレクトロポレーションまたは形質導入（例えば、組み換えウイルス（例えば、アデノウイルス、アデノ関連性ウイルス、レトロウイルスまたはレンチウイルスベクター）の使用）。
【０１１８】
多くのトランスフェクション技術が一般的に当業者に公知である。GrahamらVirology, 52, 456 (1973)、SambrookらMolecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratories, New York (1989)、DavisらBasic Methods in Molecular Biology, Elsevier (1986)およびChuらGene, 13, 197 (1981)の各刊行物を参照のこと。特に好適なトランスフェクション方法は以下に挙げる方法を含む（リン酸カルシウム共沈殿（GrahamらVirol., 52, 456 (1973)）、培養細胞への直接微量注入法（Capecchi, Cell, 22, 479 (1980)）、エレクトロポレーション（ShigekawaらBioTechniques, 6, 742 (1988)）、リポソーム媒介性遺伝子導入（Manninoら BioTechniques, 6, 682 (1988)）、脂質媒介性形質導入（FelgnerらProc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 (1987) ）、および高速度微細発射体を用いる核酸伝達（KleinらNature, 327, 70（1987）））。ドナー細胞または宿主細胞へ外来遺伝子を導入する好ましい組み換えウイルスは、以下のウイルスを含む（例えば、組み換えレンチウイルス、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス（ＡＡＶ）およびサイトメガロウイルスを含むヘルペスウイルス）。
【０１１９】
プラスミドＤＮＡは、複雑なパッケージシステムの不在を示すために、通常「ネイキッドＤＮＡ」として言及される。プラスミドに基づくベクターは、比較的に非免疫原性および非病原性であり、細胞の染色体に安定に取り込まれる可能性を有し、その結果インビボにおいて有糸分裂前の細胞における長期的な遺伝子発現をもたらす。さらに、プラスミドＤＮＡは、迅速に血中で分解される。そのため、離れた器官系での導入遺伝子の発現の可能性は無視できるほど小さい。プラスミドＤＮＡは高分子複合体の一部（例えば、リポソーム−タンパク質複合体またはＤＮＡ−タンパク質複合体）として細胞内に伝達されてよく、上記伝達はエレクトロポレーションを含む技術を用いて促進され得る。
【０１２０】
レトロウイルスベクターは、長期的な導入遺伝子の発現をもたらすために、宿主染色体へ、安定的および正確に遺伝子を組み入れるための能力を含む数々の顕著な特性を示す。これらのベクターは、全身感染症および患者から患者への感染の危険を最小限にするために、感染遺伝子粒子を除去するように生体内において操作可能である。シュード型レトロウイルスベクターは、宿主細胞の指向性を改変することができる。
【０１２１】
レンチウイルスは、ヒト免疫不全ウイルスおよびネコ免疫不全ウイルスを含むレトロウイルスファミリに由来する。しかし、分化した細胞にのみ感染するレトロウイルスと異なり、レンチウイルスは分化した細胞と未分化の細胞の両方に感染することできる。例えば、ヒト免疫不全ウイルス染色体に基づくレンチウイルスは、インビボにおいて心筋細胞の効率良い形質導入を可能にする。レンチウイルスは特異的な指向性を有するが、水疱性口内炎ウイルスのシュード型のウイルスエンベロープは広範囲のウイルスを産生する。
【０１２２】
アデノウイルスベクターは、染色体からのウイルス遺伝子の発現による早期（Ｅ１ＡおよびＥ１Ｂ）遺伝子の消失により複製能力の欠如を示してもよく、該ベクターは染色体外型で宿主細胞内において安定に維持される。これらのウイルスベクターは、複製細胞および非複製細胞の両方を形質変換する能力を有し、特に、これらのベクターは、インビボ（例えば、指向性注入後または潅流後）において心筋細胞に効率的に感染することを示した。アデノウイルスベクターは、インビボにおける治療上の遺伝子の、一過的な発現（７日後に最高値に達し、約４週間続く）を示す。加えて、アデノウイルスベクターは、非常に高い力価を実現可能であり、少量のウイルスで効率的な遺伝子導入が可能である。
【０１２３】
組み換えアデノ関連ウイルス（ｒＡＡＶ）は、非病原性のパルボウイルスに由来し、基本的に細胞性免疫応答を起こさず、ほとんどの組織において数ヶ月にわたり導入遺伝子を産生する。その上、アデノウイルスのように、アデノ関連ウイルスベクターも、複製細胞および非複製細胞へ形質導入が可能であり、ヒトに対して非病原性であると考えられている。
【０１２４】
単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ−１）は、インビボにおいて重要な遺伝子導入ベクターであり、多くの重要な特徴を有する。ＨＳＶ−１に基づくベクターには２種存在する。１）ウイルス染色体の基幹に外来遺伝子を導入することにより産生されるもの、および２）順次、複製され、ウイルス粒子内に包まれる、単位複製配列プラスミドに対して、外来遺伝子を導入することで産生されるＨＳＶ単位複製配列ウイルス粒子である。ＨＳＶ−１は、様々な種類の細胞（分化した細胞および未分化細胞の両方）に感染することができるが、神経細胞に対して強い指向性を有する。ＨＳＶ−１ウイルスは非常に大きな染色体を有し、非常に大きな導入遺伝子（＞３５ｋｂ）に適応できる。ヘルペスウイルスベクターは特に大きな遺伝子の導入に有用である。
【０１２５】
ウイルスベクターおよび非ウイルスベクターは、以下に挙げるリポソームまたは他の脂質含有複合体に存在し得る（例えば、中性リポソームもしくはカチオン性リポソーム（例えば、ＤＯＳＰＡ／ＤＯＰＥ、ＤＯＧＳ／ＤＯＰＥもしくはＤＭＲＩＥ／ＤＯＰＥリポソーム）および／または関連した他の分子（ＤＮＡ−抗ＤＮＡ抗体−カチオン性脂質（ＤＯＴＭＡ／ＤＯＰＥ）複合体）および宿主細胞に対して遺伝子の導入を介在することのできる他の高分子複合体）。例として、リポソームおよび他の脂質含有導入複合体は、本発明においてウイルスまたは分離された核酸とともに用いることができる。遺伝子導入のための前処理の原則および該複合体の使用については先行技術文献に記載されている（例えば、Ledley, Human Gene Therapy, 6:1129 (1995)；Miller et al., FASEB Journal, 9:190 (1995)；Conan et al., Curr. Opin. Biotech., 6:698 (1995)；Schofield et al., British Med. Bull., 51:56 (1995)；Brigham et al., J. Liposome Res., 3:31 (1993) を参照のこと）。
【０１２６】
また、ベクター類は、遺伝子導入および／または遺伝子発現を一層深く調節する、またはその他の有益な特性を提供する、他の各組成物や各機能を含んでもよい。そのような他の各組成物は、以下に挙げる各組成物を含む。例えば、細胞への結合または細胞を標的として影響を与える組成物（細胞型または組織特異的な結合を調節する組成物を含む）、細胞によりベクターの取り込みに影響を与える組成物、取り込み後に細胞内において導入遺伝子の組み込み位置に影響を与える組成物（例えば、核内局在を仲介する試薬）、および遺伝子の発現に影響を与える組成物である。
【０１２７】
そのため、標的ベクター構築物は、標的導入ベクターおよび／または標的ベクターを含む。限定した導入および／または発現は、遺伝子治療の潜在的な可能性にさらに焦点をあてる手段として有益であると考えられる。さらなる限定的な導入／発現の潜在的な実用性は、使用するベクターの型ならびに該ベクターの導入の方法および場所に大きく依存する。例えば、冠動脈内への注入による心筋へのウイルスベクターの導入は、それ自体で高い標的遺伝子導入を提供することが観察されている。加えて、宿主細胞のレプリコンへの導入遺伝子の統合によらないベクターの使用（例えば、アデノウイルスおよび多くの他のベクター）は、早い代謝回転を受けずに細胞において比較的長期の導入遺伝子発現を示すことが期待される。
【０１２８】
対照的に、より早く分化した細胞における発現は、細胞の分化および代謝回転により減少する傾向があると考えられる。しかし、本明細書において記載されたような導入方法に加えて、または代わりに限定的な導入および／または発現の他の手段も用いることができる。
【０１２９】
標的導入ベクターは、例えば、以下に挙げるベクターを含む（表面組成物（例えば、標的とされた宿主細胞に他の半分を有するリガンド−受容体対の構成員）または他の特性（優先的な結合および／または特定の宿主細胞または宿主細胞型に対する遺伝子導入を調節する特性）を有するベクター（ウイルス、非ウイルスタンパク質に基づくベクターおよび脂質に基づくベクター））。当業者であれば公知であるように、ウイルスおよび非ウイルスを起源にする多くのベクターは、そのような優先的な結合を促進する、および／または好ましい標的を効果的に修飾する事項を本来的に有している（例えば、Miller et al., FASEB Journal, 9:190 (1995)；Chonn et al., Curr. Opin. Biotech., 6:698 (1995)；Schofield et al., British Med. Bull., 51:56 (1995)；Schreier, Pharmaceutica Acta Helvetiae, 68:145 (1994)；Ledley, Human Gene Therapy, 6:1129 (1995)；国際特許第95/34647号パンフレット；国際特許第95/28494号パンフレット；および国際特許第96/00295号パンフレットを参照のこと）。
【０１３０】
また、該組成物は、ベクターにより導入された核酸を取り込み、発現している細胞の検出または選択に用いられる検出可能および／または選択可能な各マーカーのようなマーカー類を含み得る。該組成物は、ベクターの自然な特性（結合および吸収を仲介する機能性または組成物を有する特定ウイルスベクターの使用のように）として提供可能であるか、またはベクターは該機能性の提供のために修飾されてもよい。
【０１３１】
選択可能なマーカー類は、陽性、陰性または上記双方の二機能性であってもよい。陽性の選択可能なマーカーは、上記マーカーを担持している細胞の選別を可能にし、一方、陰性の選択可能なマーカー類は、上記マーカーを担持している標識を選択的に除去することができる。多様な該マーカー遺伝子（二機能性（すなわち、陽性／陰性）マーカーを含む）は、既に記載されている（国際特許第92/08796号パンフレットおよび国際特許第94/28143号パンフレット）。該マーカー遺伝子は、遺伝子治療事情において有効であると考えられる、付加的な制御手段を提供することができる。多様な該ベクター類は、当業者であれば公知であり、一般に入手可能なものである。
【０１３２】
発現カセット投与
分離されたＤＮＡ、組み換えウイルスまたは組み換え細胞は、静脈内、経静脈内、心筋内または全ての他の好適な経路で投与されてよく、注射針、カテーテル（例えば、注入用注射針または注入口、リードまたはその他の好適な装置を含むカテーテル）により導入されてよい。一般的に、以下に挙げる全ての投与経路が用いられてよい（例えば、経口投与、粘膜投与、筋肉内投与、口腔投与および直腸投与を含む）。特定のベクターでは、特定の投与経路が好ましく場合がある。例えば、ウイルス（例えば、偽ウイルス）およびＤＮＡ−リポソームまたはウイルス−リポソーム（例えば、ＨＶＪ−リポソーム）は、冠状動脈内投与により投与されてよく、一方、ＨＶＪ−リポソーム複合体は心膜内に導入されてよい。また、組み換え細胞は、全身的（例えば、静脈内）に導入されてよい。
【０１３３】
一実施形態では、投与は、好適な冠状動脈カテーテルを用いる、片方もしくは両方の冠状動脈への冠状動脈内注入（または１種以上の伏在静脈もしくは乳房内動脈移植片または他の導管への注入）によるものでもよい。多様なカテーテルおよび導入経路は、当業者であれば公知であるように、既存の冠状動脈内導入法が用いられてよい。例えば、本発明に好適に用いることができる多様な一般的用途のカテーテル（同様に修飾されたカテーテル）は、業者により市販されている。
【０１３４】
また、当業者であれば公知であるように、心筋への導入は、冠状動脈への直接注入により達成され、数多くの方法が冠状動脈へのカテーテルの導入に使用することができる。一例として、カテーテルは好適に大腿動脈に導入され、腸管動脈ならびに腹大動脈を逆行性に通され、冠状動脈へ挿入される。もう１つの方法として、カテーテルはまず上腕動脈または頚動脈に導入され、冠状動脈へ逆行性に通される。これらおよび他の技術の詳細は当業者であれば公知である（例えば、上記に加えて、Topol, (ed.), The Textbook of Interventional Cardiology, 4th Ed. (Elsevier 2002)、Rutherford, Vascular Surgery, 5th Ed. (W. B. Saunders Co. 2000) 、Wyngaarden et al., (eds.), The Cecil Textbook of Medicine, 22nd Ed. (W. B. Saunders, 2001)およびSabiston, The Textbook of Surgery, 16th Ed. (Elsevier 2000) を参照のこと）。
【０１３５】
プラスミドＤＮＡと同様に、ウイルスベクター（例えばアデノウイルスベクター）および細胞（例えば、組み換え細胞を含む）の心筋への直接注入は、多くのインビボ研究において報告されてきた。プラスミドＤＮＡまたはアデノウイルスベクターを使用した際における該技術は、心筋細胞の効率的な形質導入をもたらすことが示されている。したがって、直接注入は、心臓切開手術をした患者における補助療法として、または小規模の切開の間に調節された胸腔穿刺スコープを介する独立した手段として用いられてよい。一実施形態では、この型の投与は、顕著な治療上の反応を生じるために限定された導入効率しか要求しない遺伝子または遺伝子産物（例えば、分泌物をコードするか、または分泌物を導く遺伝子（例えば、ＶＥＧＦ、内皮一酸化窒素合成酵素））の導入に用いられる。一実施形態では、ウイルス（例えば、シュード型）またはＤＮＡ−リポソーム複合体もしくはウイルス−リポソーム複合体は、心筋内に導入されてもよい。
【０１３６】
遺伝物質の冠状動脈内導入は、主に冠状動脈に布する約３０％の筋細胞の形質導入を可能にする。冠状動脈の潅流によるベクター導入に影響を与える条件、および形質転換した筋細胞の割合を促進する条件は、高い冠状動脈流速、より長い暴露時間、ベクター濃度および温度を含む。筋細胞に対する、実質的により高い割合での遺伝子導入は、上記遺伝子を、低いカルシウム濃度、高いセロトニン濃度の混合物と共に投与することで促進され得る（Donahue et al., Nat. Med., 6:1395 (2000) ）。新機能不全に対する遺伝子治療のための該手段の使用の可能性は、ベクターの筋細胞摂取を促進する特異的なタンパク質（例えば、心筋トロポニンＴ）の使用により増加し得る。
【０１３７】
カテーテルに基づく遺伝子導入の改良方法は、インビボにおいて心筋のほぼ完全なトランスフェクションを達成することができる。Hajjar et al.（Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95:5251 (1998) ）は、左心室心尖部および交差した大動脈弁を通る手術用カテーテルの挿入、ならびに大動脈および肺動脈を交差固定している間での目的遺伝子の潅流を組み合わせた技術を使用した。該技術は、ほぼ全ての心臓への形質導入をもたらし、大動脈が交差固定可能な際の心臓切開手術の間の付加的な遺伝子治療の導入手段としてもよい。
【０１３８】
また、組み換え細胞は、カテーテルにより導入されてもよい。
【０１３９】
心膜内への遺伝物質の注入による心室筋への遺伝子導入は、心筋の心外膜層への効率的な遺伝子導入を示す。しかし、ヒアルロニダーゼおよびコラゲナーゼは、心室機能に対して全く有害な影響無しに、形質導入を促進し得る。また、組み換え細胞は、心膜内に導入されてもよい。
【０１４０】
静脈内遺伝子導入は、心筋の遺伝子導入に効果的であり得る。しかし、標的導入の促進および静脈内投与ベクターの効率的な形質導入を促進するために、標的ベクターは使用され得る。一実施形態では、ＤＮＡ−リポソームまたは抗体−ＤＮＡ複合体の静脈内投与が使用され得る。
【０１４１】
遺伝子導入は、リード（例えば、ペースメーカリード、除細動器リードまたはペースメーカ・除細動器リード）に遺伝子導入装置または管腔を組み込むことで実施することができる。遺伝子導入装置または管腔を含む心筋リードは、心筋の心臓内膜層への遺伝子導入を可能にする。遺伝子導入装置または管腔を含む心外膜リードは、心筋の心臓内膜層への遺伝子導入を可能にする。また、遺伝子導入装置または管腔を含む経静脈リードは、静脈への遺伝子導入を可能にする。
【０１４２】
本発明による発現カセットの投与は、投与の目的が治療上または予防上であるかに関わりなく、例えば、被移植者の生理学的状態、および熟練した医者に知られたその他の要因により継続的または断続的であり得る。発現カセットの投与は、原則的にあらかじめ設定された時間を越えて続けられてもよく、または間隔をあけた連続した投与でもよい。局所的および全身投与の両方が考えられる。
【０１４３】
発現カセットの量および特定の結果を達成するために発せられるシグナルに基づく装置数は、限定されないが以下に挙げる多様な要因に依存して変化する（例えば、翻訳領域および制御因子の選択、体調、患者に特異的な数値（例えば、身長、体重および年齢）および予防または治療が達成されたかどうか）。本発明のシステムは、予防目的の長期にわたる使用において、上記変化の影響を受けやすい。
【０１４４】
ウイルスベクターとしては、少なくとも１０3個から１０7個のウイルス粒子、好ましくは約１０9個のウイルス粒子、およびより好ましくは１０11個のウイルス粒子が投与できる。ウイルス粒子の数は、１０14個を越えてもよいが、好ましくは越えない。ドナー細胞の導入には、約１０2個から１０10個（例えば、１０3個から１０9個、１０4個から１０8個、または１０5個から１０7個）の細胞が投与されてもよい。
【０１４５】
発現カセットを促進する試薬（例えば、発現カセットとドナー細胞、血管形成に機能するまたは血管形成を刺激する試薬（ピルビン酸）、カテコールアミン刺激試薬、繊維芽細胞成長因子（例えば、塩基性繊維芽細胞成長因子、酸性繊維芽細胞成長因子、繊維芽細胞成長因子−４および繊維芽細胞成長因子−５）、上皮成長因子、血小板由来成長因子、血管内皮細胞成長因子（例えば、ＶＥＧＦ121、ＶＥＧＦ145、ＶＥＧＦ165、ＶＥＧＦ189およびＶＥＧＦ206）組織成長因子など）は、任意にカセットと一緒に投与されてよい（例えば、カセットを有するドナー細胞との投与または別々な投与）。
【０１４６】
プラスミドＤＮＡ単独での導入または他の高分子との複合体内プラスミドＤＮＡの導入において、投与されるＤＮＡ量は、移植患者への有益な効果のある量である。例えば、単回の投与においては０．０００１ｍｇから１ｍｇもしくはそれ以上（例えば、１ｇまでの）、または複数回の投与においては、例えば、０．００１ｍｇから０．５ｍｇもしくは０．０１ｍｇから０．１ｍｇのＤＮＡが投与可能である。
【０１４７】
本発明のベクター（例えば、分離された核酸または発現カセットを有する組み換えウイルス）は、投与に適した形態で好適に提供され得る。好適な投与形態は、標準的な手法を用いて個々の各患者に対して医師により最適に決定され得る。薬学的に容認できる好適なキャリアおよびそれらの製剤は、標準製剤報告書（standard formulation treatises）（例えば、Remington's Pharmaceuticals Sciences）に記載されている。
【０１４８】
本発明のベクターは、中性（例えば、約ｐＨ６．５から約ｐＨ８．５、より好ましくは約ｐＨ７からｐＨ８）溶液中において、当業者であれば公知であり一般的に安全とみなされた、緩衝液（リン酸ナトリウム）でｐＨを緩衝された等張性をもたらす賦形剤（例えば、４．５％マンニトールまたは０．９％塩化ナトリウム）と共に、例えば、承認された防腐剤（例えば、メタクレゾール０．１％から０．７５％、より好ましくは０．１５％から０．４％メタクレゾール）により製剤化され得る。
【０１４９】
所望する等張性を得るには、塩化ナトリウムまたは他の薬学的に容認できる試薬（例えば、Ｄ型グルコース、ホウ酸、酒石酸ナトリウム、プロピレングリコール、ポリオール（例えば、マンニトールおよびソルビトール）または他の無機もしくは有機の各溶質）を用いて達成することができる。塩化ナトリウムは、ナトリウムイオンを含む緩衝液に特に好ましい。また、もし所望するのであれば、上記の組成の溶液は、在庫商品の有効期限および安定性を促進するために用いることができる。
【０１５０】
本発明の薬学的に有用な組成は、一般的に容認された手段に従って材料を混合することで調合できる。例えば、選択された組成物は、ｐＨを調節する水および／もしくは緩衝液の添加または張性を制御するための溶質の添加により、最終的な濃度および粘性を調整されてよい、濃縮された混合液を作成するために混合することができる。
【０１５１】
必要に応じて持続放出のために製剤されてよい本発明の発現カセットを有する好適な１種以上の単位用量の製剤が投与可能である。必要に応じて、該剤形は個々の単位用量形態において好適に存在することができ、薬学的に公知である全ての方法によって調合されてもよい。そのような方法は、もし必要ならば、生成物を所望の導入システムに導入または導入システムにて形成した後、液体キャリア、固体マトリックス、半固体キャリア、微粉化した固体のキャリア、またはそれらの組み合わせと発現カセットとを関連付けるステップを含み得る。
【０１５２】
発現カセットを含む薬学的な製剤は、公知の技術的手段および容易に手に入る材料により調合することができる。例えば、カセットは一般の賦形剤、希釈剤またはキャリアと共に製剤でき、錠剤、カプセル、懸濁液、粉末などに形成できる。本発明のカセットは、経口投与に好適な特効薬もしくは溶液または非経口投与（例えば、筋内、皮下または静脈経路）に好適な溶液として製剤できる。
【０１５３】
上記カセットの製剤処方は、水溶性溶液もしくは無水性溶液または水分散液もしくは無水分散液の形をとることができ、あるいは乳濁液または懸濁液の形をとることができる。
【０１５４】
したがって、カセット（例えば、ドナー細胞または組み換えウイルスを遺伝的に修飾する）は、非経口投与（例えば、迅速投与または持続注入のような注入）のために考案されてもよく、アンプル、前もって充填された注射器、小容量の注入容器または防腐剤を添加された多様な濃度容器の単位用量形態で存在し得る。活性成分は、油中または水中において懸濁液、溶液、または乳濁液のような形態をとり、製剤された試薬（懸濁化剤、安定化剤および／または分散剤）を含み得る。上記に代えて、活性成分は、使用前に、無菌固体の無菌的分離により得られた粉体の形状、または、好適な運搬体を構成するための、例えば、無菌、発熱物質なしの水といった溶液からの凍結乾燥から得られた粉体の形状であり得る。
【０１５５】
これらの製剤は、従来技術にて公知である薬学的に容認可能な運搬体および免疫賦活剤をふくむことができる。例えば、生理学的観点から容認可能な１種以上の有機溶媒を用いて溶液を調製することができる。
【０１５６】
吸入による上気道（鼻）もしくは下気道への投与では、発現カセットは好適にガス注入噴霧器もしくは加圧式袋または他の好適なエアロゾル噴霧剤導入手段で容易に導入される。加圧式袋は、好適な噴霧剤（例えば、ジクロロジフロロメタン、トリクロロフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタン、二酸化炭素または他の好適なガス）を含み得る。加圧式のエアロゾルの場合において、単位用量は、計量された量を導入するバルブを提供することで決定されてよい。
【０１５７】
上記に代えて、ガス注入または吸入による投与では、組成物は乾燥粉末状の形態をとってもよい（例えば、治療薬および好適な粉末の主成分（例えば、ラクトースまたはデンプン）の粉末混合体）。粉末の組成物は、単位用量形態（例えば、カプセルもしくはカートリッジ）で提示され、または例えば、ゼリー状もしくはブリスター包装から該粉体を吸入、ガス注入もしくは定量噴霧式吸入器を用いて投与してよい。
【０１５８】
鼻腔内投与では、カセットは点鼻薬、液体スプレー（例えば、プラスチックボトル噴霧器または定量式噴霧器）により投与されてよい。典型的な噴霧器はミストメーター(Wintrop)およびメディハラー（Riker）である。
【０１５９】
カセットの局所的導入は、病変部位、またはその近くにカセットを投与する多様な技術により可能である。部位特異的または標的の局所導入技術の実施形態は、意図的に限定されるものではないが、技術的に例証することができる。実施例は、局所導入カテーテル（注入カテーテルまたは内在カテーテル（例えば、注射針注入カテーテル、シャントおよびステントまたはその他の埋め込み型装置）、部位特異的キャリア、直接注入または直接塗布）を含む。
【０１６０】
典型的な投与では、カセットは標的場所に直接塗布するために、公知の技術のように製剤されてよい。この目的のための従来形式は、創傷包帯、被覆包帯または他のポリマー保護剤（軟膏、クリーム、ローション、錬り粉、ゼリー、噴霧剤および煙霧剤）を含み、同様に、歯磨き粉およびうがい薬、またはその他の好適な形態を含む。例えば、軟膏およびクリームは、水または油に基づいて好適な増粘剤および／またはゲル化剤の添加と共に製剤されてよい。ローションは、水または油を基材として製剤されてよく、一般的に１種以上の乳化剤、安定剤、分散剤、懸濁化剤、増粘剤または着色剤をも含む。
【０１６１】
また、活性化成分は、イオン導入法によって導入することができる（例えば、米国特許第４，１４０，１２２号明細書；米国特許第４，３８３，５２９号明細書；米国特許第４，０５１，８４２号明細書に公開されている）。局所製剤における本発明の治療薬の重量パーセントは、多様な要因に依存するが、一般的に製剤の総重量の０．０１％から９５％であり、特に総重量の０．１％から２５％である。
【０１６２】
点眼薬または点鼻薬のような点滴薬は、１種以上の分散剤、可溶化剤または懸濁液を含む水または水以外を基材として製剤されてよい。液状スプレー製品は、好適に加圧式袋から提供される。点滴薬は、単純な点眼容器または特徴的な形の容器を介して液体の滴下に適したプラスチック容器により導入可能である。
【０１６３】
さらに、上記カセットは、口腔または喉において局所投与するために製剤されてもよい。例えば、活性成分は、さらに以下のように、通常は、スクロースとアカシアまたはトラガカントを含む甘味入り錠剤、ゼラチンおよびグリセリンまたはスクロースおよびアカシアのような不活性な組成物を含むトローチ、好適な液体キャリア内に本発明の組成物を含むうがい薬、ならびに本発明の組成物を含むペーストおよびゲル（例えば、歯磨き粉またはゲル）として製剤化されていてもよい。
【０１６４】
活性化成分は、油性または水性の運搬体において懸濁液、溶液または乳濁液のような形態をとってよく、懸濁化剤、安定化剤および／または分散剤のような製剤形態を含んでよい。上記の代えて、活性成分は、使用前に、無菌固体の無菌的分離により得られた、または、好適な運搬体を構成するための、例えば、無菌、発熱物質無しの水といった溶液からの凍結乾燥によって得られた粉体形状であり得る。
【０１６５】
これらの製剤は、技術的に公知である薬学的に容認可能な運搬体および免疫賦活剤を含むことができる。例えば、生理学的観点から容認可能な１種以上の有機溶媒を用いて溶液を調製することができる。
【０１６６】
所望すれば、上記に記載した製剤は、例えば、特定の親水性のポリマーマトリックスとの組み合わせ（例えば、天然のゲル、合成ポリマーゲルまたはそれらの混合物を含む）により用いられた活性成分の持続的な放出に適応可能である。
【０１６７】
上記に加えて、上記カセットは、持続的な放出形態等のような製剤に適切な形態であってもよい。そのような携帯として、被覆物、エンベロープおよび保護マトリックスが挙げられる。それらとしては、例えば、ポリペプチド−グリコール酸塩、リポソーム、マイクロエマルジョン、微小粒子、ナノ粒子またはワックスのような重合物質から生成されるものが挙げられる。
【０１６８】
また、本明細書に記載された製剤および組成物は、抗菌剤または防腐剤のような他の要素を含んでもよい。さらに、本明細書において記載したように、活性化成分は、他の治療薬または治療と組み合わせて用いられてもよい。
【０１６９】
本発明に係るシステムの例示
図１は、遺伝子制御システム１００の実施形態およびシステム１００が用いられる状況の各部分を表している。システム１００は、埋め込み型システム１０５、外部システム１５５および埋め込み型システム１０５ならびに外部システム１５５の間における通信のための遠隔伝送リンク１４０を含む。
【０１７０】
埋め込み型システム１０５は、特に、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０、リードシステム１０８および埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０を含む。図１に示したように、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０は、身体１０２内に埋め込まれる。埋め込み型ＣＲＭ装置１１０は、所定の型の心臓事象または治療指示を検出する埋め込み型の医療装置であり、それぞれ予定された型の心臓事象または治療指示の検出に対する応答として１種以上の生物学的治療を始めるようになっていてもよい。
【０１７１】
埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０は、１種以上の遺伝子制御シグナルを心臓１０１または身体１０２における他の１箇所以上の部位に発することにより、生物学的治療を伝達する。１種以上の遺伝子制御シグナルは、電磁気的（ＥＭ）および／または熱的な応答性を示すショックタンパク質７０（ＨＳＰ７０）プロモータの熱反応性要素のような翻訳制御要素を調節する電磁気的刺激および熱的刺激の片方または両方を含む。
【０１７２】
リードシステム１０８は、１種以上の遺伝子制御シグナルが伝達される１種以上の各部位へのアクセス手段を提供する。一実施形態では、リードシステム１０８は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０および埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０の間の電気的な接続を提供する１つ以上のリードを含む。他の実施形態では、リードシステム１０８は、シグナルが伝達される部位への１種以上の遺伝子制御シグナルの伝達を提供する。
【０１７３】
多様な各実施形態では、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０は、以下に挙げる埋め込み型医療用装置を含む。それらとしては、ペースメーカ、心臓用の除細動器、心臓再同期療法（ＣＲＴ）装置、心臓リモデリング制御療法（ＲＣＴ）装置、薬物輸送または薬物輸送制御装置、細胞治療装置、これらの装置の全ての組み合わせ、または他の全ての埋め込み型医療装置を含む。
【０１７４】
さらに、リードシステム１０８は、生理的なシグナルを感知して、ペーシングパルスを伝達するためのリード、心臓用の除細動器の刺激パルスのためのリード、および／または薬剤あるいは他の物質を伝達するためのリードを含む。
【０１７５】
外部システム１５５は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０を用いて得た情報を受け、医師または他の介護人のような使用者が埋め込み型システム１０５の操作を制御することを可能にする。一実施形態では、外部システム１５５はプログラマーを含む。
【０１７６】
他の実施形態では、図１に示したように、外部システム１５５は、外部装置１５０、ネットワーク１６０および遠隔装置１７０を含む患者観察システムを含む。外部装置１５０は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０の近くにエリア内に設置され、遠隔伝送リンク１４０を介して、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０と双方向性に通信している。
【０１７７】
遠隔装置１７０は、身体１０２とは離れた場所にあり、ネットワーク１６０を介して外部装置１５０と双方向性に通信しており、使用者に離れた場所からの患者の観察および治療を可能にする。
【０１７８】
システム１００は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０、埋め込み型センサまたは他の埋め込み型ＣＲＭ装置１１０、外部装置１５０、および遠隔装置１７０につながれた他の要素により始動する１種以上の遺伝子制御シグナルの送出により生物学的治療の伝達を可能にする。一実施形態では、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０は、予定された数値または条件（例えば、虚血性事象の発生または代謝活性の特定のレベル）を検出することによって、生物学的治療の伝達を始動する。
【０１７９】
他の実施形態では、外部装置１５０または遠隔装置１７０は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０から転送されたシグナルから異常な状態を検出することで生物学的治療の伝達を始動する。具体的な実施形態では、外部システム１５５は、生物学的治療の伝達について始動の可否、および始動時間を決定する治療決定アルゴリズムを実行する処理装置を含む。
【０１８０】
他の具体的な実施形態では、外部システム１５５は、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０により得られたシグナルおよび／または検出された異常状態または異常数値を使用者に提示する、使用者インターフェイスを含み、生物学的治療の伝達を始動する使用者の指示を受け取るようになっている。
【０１８１】
他の具体的な実施例では、使用者インターフェイスは、使用者および／またはシステム１００による治療を受けている患者からの指示を受け取るための外部装置１５０に組み込まれた使用者の入力手段を含む。例えば、患者は、特定の症状を感じた際に生物学的な治療の伝達を指示する入力を実行してもよく、患者の近くにいる他の人間は症状を観察し、同様に行動してよい。
【０１８２】
図２は、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０、リードシステム１０８および埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０を含むシステム１００の一部の回路の一実施形態を示す構成図である。埋め込み型ＣＲＭ装置２１０は、図１の埋め込み型ＣＲＭ装置１１０の具体的な実施形態を表す。一実施形態において、リードシステム１０８は、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０および埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０の間の電気的な結合を提供し、そのような埋め込み型ＣＲＭ装置２１０は電圧シグナルまたは電流シグナルを遺伝子制御シグナルの伝達を制御するために送信する。
【０１８３】
埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０は、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０からの遺伝子制御シグナルを受け取り、それに応じて、発現カセットまたは内在性遺伝子の遺伝子発現を制御するために１種以上のエネルギーの形態で１種以上の遺伝子制御シグナルを伝達する。ＨＳＰ７０プロモータを制御するために、エネルギーの形態はＥＭ（電磁気）エネルギーおよび熱エネルギーを含む。
【０１８４】
多様な各実施形態では、１種またはそれを超える各遺伝子制御シグナルは、それぞれ、心筋組織の脱分極を誘引することなく、制御された遺伝子発現が可能である。例えば、上記１種またはそれを超える各遺伝子制御シグナルは、それぞれ、心室の脱分極を起こすことで心筋組織を興奮させることが知られていないエネルギーの形態、または心室の脱分極を起こすことで心筋組織を興奮させない強度のレベルである。
【０１８５】
一実施形態では、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０は、心臓へ１種以上の遺伝子制御シグナルを伝達する。具体的な実施形態では、埋め込み型遺伝子性シグナル伝達装置１３０は、傷ついた心筋領域を覆うように、上記心臓内または上記心臓上に配置するために設計された埋め込み型装置である。
【０１８６】
埋め込み型のＣＲＭ装置２１０は、センサ２１２、事象検出器２１３および埋め込みコントローラ２１４を含む。埋め込み型ＣＲＭ装置２１０は、装置の電子機器の少なくとも一部を格納する密閉した金属容器を含む。
【０１８７】
センサ２１２は、１種以上の電極および／またはセンサを通して、１種以上の所定の状況を示す１種以上の生理的パラメータを感知し、または上記生理的パラメータの変化を感知する。一実施形態では、１種以上の所定の状態は、１種以上の心筋状態を含む。そのような心筋状態の例は、虚血、再かん流およびリモデリングを含む。多様な各実施形態では、電極は、リードシステム１０８のリードに組み込まれた１種以上の電極、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０に組み込まれた１種以上の電極および／または電極として機能する金属容器を含む。
【０１８８】
多様な各実施形態では、センサは、リードシステム１０８のリードに組み込まれた１種以上のセンサ、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０に組み込まれた１種以上のセンサ、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０に組み込まれた１種以上のセンサ、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０内に格納された１種以上のセンサ、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０と離れてつながっている埋め込み型装置としての１種以上のセンサおよび／または埋め込み型ＣＲＭ装置２１０とつながっている体外（非埋め込み型）センサを含む。
【０１８９】
事象検出器２１３は、１種以上の生理学的パラメータから１種以上の所定の状態を検出し、または１種以上の生理学的パラメータの変化を検出する。埋め込み型コントローラ２１４は、事象検出器２１３により、またはセンサ２１２により感知された少なくとも１種の所定の状態の検出に応じて、１種以上の遺伝子制御シグナルの伝達を制御するマイクロプロセッサに基づく制御回路である。多様な各実施形態では、事象検出器２１３および埋め込み型コントローラ２１４は、それぞれマイクロプロセッサに基づくシステムの一部として埋め込まれる。
【０１９０】
一実施形態では、事象検出器２１３は、虚血検出器を含み、および１種以上の生理学的パラメータから虚血事象を検出する虚血自動検出アルゴリズムを実行する虚血分析装置を含み、または上記生理学的パラメータの変化を検出する。一実施形態では、事象検出器２１３は、各虚血事象の検出を示す虚血警告シグナルを発する。一実施形態では、虚血警告シグナルに応答して、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０は、予め決められたオーディオ音のような、患者に知覚できる警告シグナルを発する。一実施形態では、虚血シグナルは、使用者および／または患者に対して警告シグナルおよび／または警告メッセージを発するために外部システム１５５に伝達される。
【０１９１】
一実施形態では、事象検出器２１３は、１以上の心臓の各パラメータまたは上記各パラメータの変化から各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、心臓感知回路を含む。具体的な実施例においては、心臓の各パラメータは、心臓の働きを示す、体表面の生体電位の各パラメータを感知するように構成された各内臓電極を備えた着脱可能なベストを用いて感知される。上記感知された体表面の生体電位の各パラメータは、遠隔伝送を介して埋め込み型ＣＲＭ装置１１０に伝送される。
【０１９２】
他の実施形態では、事象検出器２１３は、１以上の無線の電気式心電図測定器（ＥＣＧ）から各虚血事象を検出する。センサ２１２は、無線のＥＣＧからの各信号を感知する回路を含む。無線のＥＣＧは、上記体表面の近くに配置され、電気式心電図が、肌に接触している各表面電極無しにて得られるものである。無線のＥＣＧを感知するための回路例としては、米国特許出願第10/795,126号明細書（発明の名称：埋め込み型内の無線ＥＣＧ、出願日：2004年03月05日、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許出願第10/795,126号明細書の全内容は、その公報番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０１９３】
無線ＥＣＧベースの虚血検出器の例としては、米国特許出願第11/079,744号明細書（発明の名称：虚血検出のための心臓機能モニタ方法、出願日：2005年03月14日、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許出願第11/079,744号明細書の全内容は、その出願番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０１９４】
他の実施形態では、事象検出器２１３は、１以上の電図から各虚血事象を検出する。センサ２１２は、心臓電位の経時的な変化を示す電図の各信号を感知する回路を含む。電図ベースの虚血検出器の例は、米国特許第6,108,577号（発明の名称：心電図の各信号での変化を検出するための方法および装置、出願人：カーディアック  ペースメカー社）および米国特許出願第09/962,852号明細書（発明の名称：虚血検出のための誘起された応答を感知する方法、出願日：2001年09月25日、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許第6,108,577号および上記米国特許出願第09/962,852号明細書の全内容は、それら公報番号および出願番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０１９５】
他の実施形態においては、事象検出器２１３は、１以上のインピーダンスパラメータから各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、心臓のインピーダンスまたは胸部横断インピーダンスを示す１以上のインピーダンスパラメータのそれぞれを感知するインピーダンス感知回路を含む。事象検出器２１３は、低周波数のキャリア電流を用いて、電気インピーダンスから各虚血事象を検出するための電気インピーダンスベースの検出器を含む。組織の電気インピーダンスは、虚血状態の間、顕著に増加し、虚血状態後では、顕著に減少することが、Dzwonczyk, et al. IEEE Trans. Biomed. Eng., 51(12): 2206-09 (2004)にて示されている。
【０１９６】
上記虚血検出器は、心臓内に挿入された各電極間の低周波数の電気信号での電気インピーダンスを感知し、急激なインピーダンス値の増加といった、インピーダンスの急激な変化として上記虚血を検出する。具体的な実施形態では、事象検出器２１３は、各虚血事象を検出するために、リアクタンスに注意した複合インピーダンスを検出する。虚血が誘引するインピーダンスでの変化は、反応性の高い心臓部位にて顕著に生じるので、上記反応性の高い心臓心臓部位でのインピーダンスへの注意は、虚血検出の高い感度を提供する。
【０１９７】
他の具体的な実施形態では、事象検出器２１３は、心室領域の各容量または心室の動きをモニタするように配置された複数の各電極からの感知される複数の各インピーダンスパラメータから各虚血事象を検出する。上記各インピーダンスパラメータは、虚血が生じた結果による領域的な心臓の各収縮の各変化を示す。上記各虚血事象は、例えば、テンプレートマッチング法を用いる、上記各インピーダンスパラメータでの形態的なおよび／またはタイミングの各変化を分析することにより検出される。
【０１９８】
他の実施形態においては、事象検出器２１３は、心音を示す１以上のパラメータから各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、心音感知回路を含む。心音感知回路は、各加速度計および／または各マイクロフォンといった１以上のセンサを用いて、各心音を示す１以上のパラメータを感知する。上記のような各センサは、埋め込み型ＣＲＭ装置１１０内に含まれるか、または、リードシステム１０８内部に組み込まれている。
【０１９９】
事象検出器２１３は、虚血を示す、所定のタイプの各心音、所定のタイプの各心音部分、所定のタイプの各心音の形態的な各特徴部分、または、各心音の他の各特徴部分を検出することによって、虚血事象を検出する。
【０２００】
他の実施形態においては、事象検出器２１３は、１以上の圧力パラメータから各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、１以上の圧力センサに結合された圧力感知回路を含む。具体的な実施形態では、上記圧力センサは、虚血を示す各特徴である、心臓内部の圧力または血管内の圧力を示すパラメータを感知する、埋め込み型のセンサである。
【０２０１】
他の実施形態においては、事象検出器２１３は、領域部分的な心壁の動きをそれぞれ示す１以上の加速度パラメータから各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、心臓上のリードが配置された部分、または心臓内に組み込まれた１以上の加速度計に結合された心臓の動き感知回路を含む。上記虚血検出器は、局所的な心臓の動きの各加速度の大きさの急激な減少として、虚血を検出する。
【０２０２】
他の実施形態では、事象検出器２１３は、心拍数の変動（ＨＲＶ）を示すパラメータから各虚血事象を検出する虚血検出器を含む。センサ２１２は、ＨＲＶを表示するパラメータを感知し、生成するためのＨＲＶ感知回路を含む。上記ＨＲＶは、一定期間を通した、心臓動作のサイクル長さ内の心拍数の変化である。上記ＨＲＶパラメータは、一定期間を通した、心臓動作のサイクル長さ内の心拍数の変化の何れの質的な表現を含む、ＨＲＶの測定結果である何れのパラメータも含む。
【０２０３】
具体的な実施形態においては、上記ＨＲＶパラメータは、低周波数（ＬＦ）でのＨＲＶと高周波数（ＨＦ）でのＨＲＶとの比（ＬＦ／ＨＦ比）を含む。ＬＦでのＨＲＶは、約０．０４Ｈｚと０．１５Ｈｚとの間の各周波数におけるＨＲＶの部分を含む。ＨＦでのＨＲＶは、約０．１５Ｈｚと０．４０Ｈｚとの間の各周波数におけるＨＲＶの部分を含む。上記虚血検出器は、ＬＦ／ＨＦ比が所定のしきい値を超えたとき、虚血を検出する。
【０２０４】
ＬＦ／ＨＦ比ベースの虚血検出器の例は、米国特許出願第10/669,168号明細書（発明の名称：埋め込み型の心臓用装置による虚血検出のための方法、出願日：2003年09月23日、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許出願第10/669,168号明細書の全内容は、その出願番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２０５】
一実施形態では、事象検出器２１３は、代謝レベル検出器を含む。センサ２１２は、心臓の代謝レベル（心臓細胞の代謝率）を示す代謝指標シグナルを感知する代謝センサを含む。上記代謝センサの各例は、ｐＨセンサ、酸素圧（ＰＯ2）センサ、二酸化炭素圧（ＰＣＯ2）センサ、グルコースセンサ、クレアチンセンサ、Ｃ−生成タンパクセンサ、クレアチンキナーゼセンサ、クレアチンキナーゼ−ＭＢセンサ、および上記各センサの何れかの組み合わせを含む。
【０２０６】
事象検出器２１３は、上記代謝指標シグナルから心臓の代謝レベルを決定し、上記決定した代謝レベルを、心臓の通常の代謝レベル範囲を規定する１以上の所定のしきい値と比較する。異常な状態は、上記決定した代謝レベルが心臓の通常の代謝レベル範囲外であるとき検出される。
【０２０７】
一実施形態においては、事象検出器２１３は、不整脈を検出する不整脈検出器を含む。センサ２１２は、心臓の心電位変化を感知する心臓感知回路を含む。かつ、事象検出器２１３は、不整脈を検出する。一実施形態では、事象検出器２１３は、心拍数を検出し、上記心拍数を１以上のしきい値心拍数と比較する。徐脈の状態は、上記心拍数が、徐脈を示すしきい値を下回ったとき検出される。心拍急速の状態は、上記心拍数が、心拍急速を示すしきい値を上回ったとき検出される。
【０２０８】
さらなる実施形態においては、事象検出器２１３は、１以上の所定のテンプレートに対する、心電図の形態的な各特徴を検出することによっても、不整脈を検出する。具体的な実施形態では、事象検出器２１３は、心室の繊維性攣縮の検出器を含む。
【０２０９】
一実施形態においては、事象検出器２１３は、インピーダンスが、その通常範囲外であるとき異常インピーダンスを検出する、異常インピーダンス検出器を含む。例えば、心臓からの血液の吐出量減少の結果から生じる肺中での液体の滞留といった肺浮腫は、肺または胸部のインピーダンスの増加を招来する。センサ２１２は、肺のインピーダンスまたは胸部空洞部分のインピーダンスを測定するインピーダンスセンサを含む。具体的な実施形態では、事象検出器２１３は、肺または胸部のインピーダンスが所定のしきい値インピーダンスを超えたとき、警告シグナルを生成する。
【０２１０】
一実施形態においては、上記インピーダンスセンサは、患者の分単位の吸排気を感知する呼吸センサである。分単位の吸排気を感知するインピーダンスセンサの例は、米国特許第6,459,929号（発明の名称：ＣＨＦ患者の状態を評価するための、埋め込み型の心臓リズム管理装置、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。米国特許第6,459,929号明細書の全内容は、その公報番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２１１】
一実施形態では、事象検出器２１３は、血圧が上記血圧の通常範囲外であるとき、異常血圧レベルを検出する異常血圧検出器を含む。センサ２１２は、圧力センサを含む。不整脈類および心不全は、心血管系の種々な各部分での各圧力を通常範囲から変位させる。具体的な実施形態では、上記事象検出器２１３は、心臓の動作サイクルの心臓収縮期の間の圧力に関連した異常状態を検出する、心臓収縮期機能障害検出器を含む。
【０２１２】
他の実施形態においては、事象検出器２１３は、心臓の動作サイクルの心臓拡張期の間の圧力に関連した異常状態を検出する、心臓拡張期機能障害検出器を含む。圧力センサの各例としては、限定されないが、左心房（ＬＡ）の圧力センサ、左心室（ＬＶ）の圧力センサ、動脈圧力センサ、および肺動脈圧力センサが挙げられる。肺浮腫は、ＬＡおよび肺動脈の各圧力の上昇を招来する。ＬＶの悪化は、ＬＶおよび動脈の各圧力の低下を招来する。
【０２１３】
種々な各実施形態では、事象検出器２１３は、ＬＡ圧力が所定のしきい値ＬＡ圧力を超えたとき、肺動脈圧力が所定のしきい値肺動脈圧力を超えたとき、ＬＶ圧力が所定のしきい値ＬＶ圧力を下回ったとき、および／または、動脈圧力センサが所定のしきい値動脈圧力を下回ったとき、異常状態を検出する。
【０２１４】
他の各実施形態においては、事象検出器２１３は、圧力変化の割合といった、上記各圧力の一つからパラメータを導き出し、上記パラメータが、そのパラメータの通常範囲から逸脱してとき、シグナルを生成する。一実施形態では、ＬＶ圧力センサは、心臓の動作サイクルの全体または部分の間のＬＶ圧力に関連する、または予期され得る予兆シグナルを感知することによって、間接的にＬＶ圧力を感知する。そのような予兆シグナルの各例は、限定されないが、ＬＡ圧力および冠状静脈圧力が挙げられる。
【０２１５】
冠状静脈圧力センサを用いるＬＶ圧力の測定の具体的な例は、米国特許出願第10/038,936号明細書（発明の名称：左心室圧力を測定するための方法および装置、出願日：2002年01月04日、出願人：カーディアック  ペースメカー社）に記載のものが挙げられる。上記米国特許出願第10/038,936号明細書の全内容は、その出願番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２１６】
一実施形態においては、事象検出器２１３は、ストローク容量が所定のしきい値を下回ったとき、低ストローク容量を検出する、低ストローク容量検出器を含む。センサ２１２は、心臓の吐出量またはストローク容量のセンサを含む。ストローク容量を感知する各例は、米国特許第4,686,987号（発明の名称：生理学的要求での各変化への応答での患者への投与治療を制御するための生物薬学的方法および生物薬学的装置、出願人：カーディアック  ペースメカー社）および米国特許第5,284,136号（発明の名称：デュアル中性電極式のペースメーカ、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記各米国特許公報の全内容は、それらの各公報番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２１７】
一実施形態では、事象検出器２１３は、神経ホルモンレベルが所定のしきい値レベルを超えるとき、異常ホルモンレベルを検出する異常ホルモンレベル検出器を含む。センサ２１２は、交感神経系および／または副交感神経系の各活動度を検出するための神経活動度センサを含む。心臓の吐出量の急激な減少は、自律神経系が悪化した心臓機能の補償を試みるように、直ちに交感神経の活動を刺激、つまり活性化する。
【０２１８】
具体的な実施形態においては、神経活動度センサは、交感神経系および／または副交感神経系のホルモンレベルを感知するための神経ホルモンセンサを含む。他の具体的な実施形態では、神経活動度センサは、交感神経系および／または副交感神経系での電気的な各活動度を感知するための活動電位レコーダを含む。事象検出器２１３は、交感神経系での電気的な活動度の周波数が、所定のしきい値を超えるとき、異常なホルモンレベルを検出する。神経活動度の直接的および間接的な感知の各例は、米国特許第5,042,497号（発明の名称：埋め込み型の装置のための不整脈予測および不整脈防止、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許公報の全内容は、その公報番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２１９】
一実施形態では、事象検出器２１３は、ＨＲＶが所定のしきい値レベルを下回るとき、低ＨＲＶを検出する異常ＨＲＶ検出器を含む。センサ２１２は、ＨＲＶを示すパラメータを感知し、生成するためのＨＲＶ感知回路を含む。急性の代償不全の心不全を受けた患者は、異常に低い心拍数への変化を示す。心拍数変化の測定の例は、米国特許第5,603,331号（発明の名称：埋め込み型の心臓用装置のためのデータ記録装置、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許公報の全内容は、その公報番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２２０】
一実施形態においては、事象検出器２１３は、腎臓の異常状態を検出する腎臓異常状態検出器を含む。センサ２１２は、腎臓機能センサを含む。急性の代償不全の心不全は、心臓の出力（吐出量）の低下に続いて、各腎臓での液体滞留のために、末端部において初めに浮腫が結果として生じる。上記液体滞留は、腎臓からの吐出量の減少に関連し、腎糸球体でのろ過の減少に関連し、かつ、アンギオテンシンの形成に関連して生じる。それゆえ、具体的な実施形態では、腎臓機能センサは、腎臓からの出力を示す指標シグナルを感知する腎臓出力感知センサを含む。事象検出器２１３は、感知された腎臓からの出力が所定のしきい値を下回るとき、腎臓の異常状態を検出する。
【０２２１】
他の具体的な実施形態においては、腎臓機能センサは、腎糸球体でのろ過率を示す指標シグナルを感知するためのろ過率センサを含む。事象検出器２１３は、感知された、腎糸球体でのろ過率が所定のしきい値を下回るとき腎臓の異常状態を検出する。さらに他の具体的な実施形態では、腎臓機能センサは、アンギオテンシンIIの各レベルの指標シグナルを感知するための化学センサを含む。事象検出器２１３は、感知された、アンギオテンシンIIのレベルが所定のしきい値を上回るとき腎臓の異常状態を検出する。
【０２２２】
一実施形態においては、事象検出器２１３は、心音または吸排気音の大きさが、それらの通常範囲外のとき、心臓の動作状態を示すメカニカルな状態での異常を検出するメカニカル異常状態検出器を含む。センサ２１２は、心音センサおよび／または吸排気音センサであるアコースティックセンサを含む。不整脈類および／または心不全は、心臓や肺の異常な各活動パターンを生じ、よって、心音または吸排気音の大きさが、それらの通常範囲から外への変位を生じる。例えば、第３心音（Ｓ３）の検出は、心不全を示すことが知られている。
【０２２３】
具体的な実施形態では、事象検出器２１３は、上記Ｓ３の大きさ、または上記Ｓ３の活動度の量が、所定のしきい値レベルを超えるとき、上記異常状態を検出する。心不全をモニタするためにＳ３の活動度を用いる例としては、米国特許出願第10/746,874号明細書（発明の名称：心不全のモニタのための第３心音の活動度の指標、出願人：カーディアック  ペースメカー社）が挙げられる。上記米国特許出願の全内容は、その出願番号の引用によって本明細書に組み入れられる。
【０２２４】
センサ２１２および事象検出器２１３の各実施形態は、本明細書において例示として示され、それらの記載に限定されるものではない。種々な各実施形態においては、センサ２１２および事象検出器２１３は、上述した多様な各センサおよび各事象検出器の何れの組み合わせを含んでもよい。埋め込み型コントローラ２１４は、上述した事象検出器２１３によって検出された、および／または、上述したセンサ２１２によって感知された各パラメータの何れかを用いた、各状態の何れかの検出に対応した１以上の遺伝子制御シグナルの伝達を制御する。遺伝子制御治療によって治療可能な異常状態を直接的にまたは間接的に検出するための他の各方法や他の各センサも、通常、遺伝子制御システム１００により使用可能なものである。
【０２２５】
図３は、システム１００の各部の回路の他の実施形態を示すブロック図である。上記システム１００は、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０、リードシステム１０８、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０、および外部システム１５５を含む。埋め込み型ＣＲＭ装置３１０は、埋め込み型ＣＲＭ装置２１０の具体的な実施形態を表し、ペーシングおよび除細動を可能とする各機能を含む。加えて、生物学的な治療を制御するために、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０は、限定されないが、徐脈不整脈のペーシング、アンチ−心拍急速不整脈のペーシング、動脈および／または静脈の除細動、ＣＲＴ、ＲＣＴ、および薬物輸送の少なくとも１つを含む治療を行うようになっている。しかしながら、上記のような治療のための各機能は、システム１００にとって遺伝子治療の制御に必ずしも必要なものではないので、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０の必要な構成要素ではない。言い換えると、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０は、遺伝子治療の制御、または、遺伝子治療の埋め込み型のコントローラの各機能に加えて、埋め込み型のペースメーカおよび／または除細動器であってもよい。
【０２２６】
図３にて図示された実施形態では、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０は、ＥＭフィールド発生器３３２、熱放射器３３４を含む。種々な各実施形態においては、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０は、ＥＭフィールド発生器３３２、および熱放射器３３４の何れか一方、または双方を含む。
【０２２７】
ＥＭフィールド発生器３３２は、ＨＳＰ７０といった、フィールド感応性転写制御要素を制御するために選択された周波数や強度を有するＥＭフィールドを発生させ、放射するものである。一実施形態では、ＥＭフィールド発生器３３２は、誘導性コイルを含む。電磁気フィールドの強度は、上記コイルに印加される電圧および／または上記誘導性コイルに流れる電流を制御することによって制御される。一実施形態においては、ＥＭフィールドの周波数は、約３０ＨＺから３００Ｈｚまでの範囲内であり、具体例では、約６０Ｈｚである。ＥＭフィールドの強度は、１ｍガウスから１０００ｍガウスまでの範囲内であり、具体例では、約８０ｍガウスである。
【０２２８】
熱放射器３３４は、ＨＳＰ７０といった、フィールド感応性転写制御要素を制御するために、組織温度を、好適な温度範囲または温度点に変化させる熱的エネルギーを放射するものである。一実施形態では、熱放射器３３４は、抵抗要素を含む。抵抗要素は、上記抵抗要素に印加される電圧および／または上記抵抗要素に電流が流れると加熱される。上記組織温度は、電流や電圧の大きさを制御することによって制御される。一実施形態においては、熱放射器３３４は、組織部分の温度を、約０℃から８℃までに上げることができるものである。
【０２２９】
図３にて図示された実施形態では、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０は、センサ２１２、事象検出器２１３、埋め込み型コントローラ２１４、ペーシング回路３２０、除細動回路３２４、および埋め込み型遠隔伝送モジュール３１８を含む。ペーシング回路３２０は、埋め込み型コントローラ２１４により制御されるように、心臓の１以上の領域にペーシング用各パルスを伝達するものである。除細動回路３２４は、埋め込み型コントローラ２１４により制御されるように、心臓の１以上の領域に対し、心臓用の除細動ショックを伝達するものである。埋め込み型コントローラ２１４は、遺伝子制御コントロールモジュール３２５、ペーシング制御モジュール３２１、除細動制御モジュール３２３、およびコマンドレシーバ３２６を含む。
【０２３０】
遺伝子制御コントロールモジュール３２５は、事象検出器２１３により検出された所定の事象に対応した、または、コマンドレシーバ３２６によって受信された遺伝子制御コマンドに対応した、遺伝子制御シグナルを発生するものである。コマンドレシーバ３２６は、外部システム１５５から、遺伝子制御コマンドを遠隔伝送リンク１４０を介して受診するものである。
【０２３１】
ペーシング制御モジュール３２１は、徐脈の不整脈ペーシングアルゴリズム、ＣＲＴアルゴリズム、および／またはＲＣＴアルゴリズムに基づき、ペーシング回路３２０からの各ペーシングパルスの伝達を制御するものである。除細動制御モジュール３２３は、心拍急速の不整脈が検出されたとき、除細動回路３２４からの心臓用の各除細動ショックの伝達を制御するものである。
【０２３２】
一実施形態においては、除細動制御モジュール３２３は、心臓の１以上の心房に対して心臓用の各除細動ショックの伝達を制御するための心房除細動制御モジュールを含む。一実施形態では、除細動制御モジュール３２３は、心臓の１以上の心室に対して心臓用の各除細動ショックの伝達を制御するための心室除細動制御モジュールを含む。
【０２３３】
図３に図示されているように、リードシステム１０８の具体的な実施形態においては、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０と埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０とを接続する、リードシステム３０８Ａにて参照される１以上のリード、ペーシング用の各リード、除細動用の各リード、ペーシング−除細動用の各リード、またはそれらの組み合わせといった、リードシステム３０８Ｂにて参照される各リードを含む。リードシステム３０８Ｂは、心臓１０１の種々な各領域からの電気的な各パラメータを感知し、および／または心臓１０１の種々な各領域に対してペーシング用の各パルスおよび／または除細動用の各ショックを伝達するようになっている。
【０２３４】
心臓１０１の種々な各領域は、右心房（ＲＡ）、左心房（ＬＡ）、右心室（ＲＶ）、左心室（ＬＶ）内、またはそれらの周辺部の各領域を含む。一実施形態では、リードシステム３０８Ｂは、心臓１０１の内部に配置された、少なくとも１つの、心拍感知用の電極や除細動用の電極をそれぞれ有する１以上の、心臓内への挿入リードを含む。一実施形態においては、リードシステム３０８Ｂは、心臓１０１上に配置された、少なくとも１つの、心拍感知用の電極や除細動用の電極をそれぞれ有する１以上の、心臓上への貼り付けリードを含む。
【０２３５】
具体的な一実施形態では、心房の除細動のための、上記各心房の一方または双方の内部またはそれらの周辺部に配置された、少なくとも１つの心房除細動用電極を含む。具体的な一実施形態においては、リードシステム３０８Ｂは、心室の除細動のための、上記各心室の一方または双方の内部またはそれらの周辺部に配置された、少なくとも１つの心室除細動用電極を含む。代替の一実施形態では、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０と埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０とを、上記２つの各埋め込み型装置を電気的に接続する必要性を低減する、無線の遠隔伝送リンクを介して通信している。
【０２３６】
外部システム１５５は、外部遠隔伝送モジュール３５２、ユーザ入力デバイス３５４、表示デバイス３５６、および外部コントローラ３５８を含む。一実施形態において、外部システム１５５内には、患者管理システムを含む。上記システムの各構成要素は、設計上および医学的な各考慮事項に沿うように、１以上の、外部装置１５０、ネットワーク１６０、および遠隔装置１７０内に配分される。
【０２３７】
ユーザ入力デバイス３５４は、１以上の遺伝子制御シグナルを伝達するといった、生物学的な治療の伝達を制御するために、ユーザおよび／または患者からの各コマンドを受け取るものである。表示デバイス３５６のディスプレイまたはその代替品は、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０によって得られた各パラメータ、および／または埋め込み型ＣＲＭ装置３１０により検出された各事象に関する情報を表示するものである。外部コントローラ３５８は、外部システム１５５の動作を制御するものである。
【０２３８】
一実施形態では、外部コントローラ３５８は、事象検出器２１３によって生成され、遠隔伝送リンク１４０を介して伝送された、虚血警告シグナルを受け取る虚血警告シグナルレシーバを含む。表示デバイス３５６は、上記虚血警告シグナルに対応して警告シグナルおよび／または警告メッセージを表示する。具体的な一実施形態においては、表示デバイス３５６は、上記虚血警告シグナルに対応した警告シグナル音および／または警告メッセージ音を生成するためのスピーカを含む。
【０２３９】
上記警告シグナル音および／または警告メッセージ音は、患者や医者や他の介護者の注意を直ちに喚起する。さらに他の具体的な一実施形態では、表示デバイス３５６は、また、警告シグナルおよび／または警告メッセージを視覚的に表示するためのディスプレイを含む。一実施形態においては、外部コントローラ３５８は、さらに、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０の各動作を自動制御する機能を提供するものであってもよい。
【０２４０】
一実施形態では、ユーザ入力デバイス３５４は、表示デバイス３５６により表示された各パラメータおよび／または各異常状態の各検討結果に基づいてユーザによって入力された遺伝子制御コマンドを受け取るためのものである。他の実施形態においては、ユーザ入力デバイス３５４は、患者が直ちに遺伝子制御治療が必要なことを示す症状を患者自身が肉体的に感知したとき、または、患者が直ちに生物学的治療が必要なことを示す症状を患者の近くの人が観察したときに入力される遺伝子制御コマンドを受け取るためのものである。
【０２４１】
さらなる実施形態では、外部コントローラ３５８は、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０によって、得られた各シグナルおよび／または埋め込み型ＣＲＭ装置３１０により検出された各事象を自動的に分析し、その分析結果に基づき必要と考えられたとき、遺伝子制御コマンドを生成するものである。
【０２４２】
遠隔伝送リンク１４０は、埋め込み型の遠隔伝送モジュール３１６と外部遠隔伝送モジュール３５２とによってサポートされた、無線の二方向データ伝送リンクである。一実施形態においては、遠隔伝送リンク１４０は、２つの各コイルが互いに近くにそれぞれ配置されたときに生じる誘導性結合であって、一方のコイルが埋め込み型の遠隔伝送モジュール３１６に接続され、他方のコイルが外部遠隔伝送モジュール３５２に接続されている。他の実施形態では、遠隔伝送リンク１４０は、少なくとも１０フィートの遠隔伝送範囲にて、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０と外部システム１５５とを通信させる、遠方界用の無線周波数での遠隔伝送リンクである。
【０２４３】
図４は、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０を説明する各実施形態としての埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置４３０Ａおよび埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置４３０Ｂを図示するものである。埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置４３０Ａは、心臓内用リード４０８Ａの末端に結合され、心臓１０１の損傷した心筋領域４０３Ａ上の心室（例えば、図示されているＲＶ）の内部に配置されている。
【０２４４】
埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置４３０Ｂは、心臓上用リード４０８Ｂの末端に結合され、心臓１０１の損傷した心筋領域４０３Ｂ上の心臓上に配置され得るものである。各リード４０８Ａ、４０８Ｂは、それぞれ、リードシステム１０８のリードの具体的な実施形態である。
【０２４５】
一実施形態では、各リード４０８Ａ、４０８Ｂは、それぞれ、各埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置４３０Ａ、４３０Ｂの制御に加えて、１以上の、生理学的な信号を感知し、ペーシング用の各パルスを伝達し、心臓除細動用の各ショック信号を伝達し、および医薬品または他の物質を伝達するものの少なくとも１つであってもよい。
【０２４６】
図５は、遺伝子制御システム５００および上記システム５００が使用される環境の各部分を図示するものである。システム５００は、埋め込み型システム１０５、外部システム１５５、遠隔伝送リンク１４０、および外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０を含む。
【０２４７】
図５に図示されている実施形態においては、システム５００は、埋め込み型システム１０５と外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０との間を通信することを提供する遠隔伝送リンク５４２、および、外部システム１５５と外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０との間を通信することを提供する遠隔伝送リンク５４４も含む。
【０２４８】
他の各実施形態では、システム５００は、各遠隔伝送リンク５４２、５４４の何れか一方を含むか、または双方とも含まない場合もある。一実施形態においては、ケーブルなどの有線での電気的接続を、外部システム１５５と外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０との間を通信するために設けている。
【０２４９】
図５に示されているように、システム５００は、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０に代えて、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０が、１以上の遺伝子制御シグナルを出力することにより生物学的な治療を伝達すること以外、システム１００と同様なものである。種々な各実施形態では、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、肌に付着させるパッチとして、携帯型装置として、ベッドや椅子に内蔵されて装置として、または、衣服に組み込まれた、または取り付けられた装置として構築されていてもよい。一実施形態においては、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、心臓１０１上の身体１０２の肌上に配置されるといった、心臓１０１の近くに、生物学的な治療のために配置、または保持されるべきものである。
【０２５０】
図６は、埋め込み型ＣＲＭ装置３１０、リードシステム３０８Ｂ、外部システム１５５、および外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０を含むシステム５００の各部の回路の実施形態を示すブロック図である。図６の回路は、埋め込み型遺伝子制御シグナル伝達装置１３０に置き換えられた外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０以外、図３に示す回路と同様なものである。
【０２５１】
図６に図示された実施形態では、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、ＥＭフィールド発生器６３２、熱放射器６３４、および伝達装置遠隔伝送モジュール６４６を含む。種々な各実施形態においては、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、ＥＭフィールド発生器６３２、および熱放射器６３４の何れか、または双方、かつ、必要の応じて伝達装置遠隔伝送モジュール６４６を含む。
【０２５２】
ＥＭフィールド発生器６３２は、ＥＭ感応性転写制御要素を制御するために選択された周波数のおよび強度の各パラメータを有するＥＭフィールドを発生し、出力するものである。一実施形態では、ＥＭフィールド発生器６３２は、誘導性コイルを含む。電磁気フィールドの強度は、上記コイルに印加される電圧および／または上記誘導性コイルに流れる電流を制御することによって制御される。
【０２５３】
一実施形態においては、ＥＭフィールドの周波数は、約３０ＨＺから３００Ｈｚまでの範囲内であり、具体例では、約６０Ｈｚである。ＥＭフィールドの強度は、１ｍガウスから１０００ｍガウスまでの範囲内であり、具体例では、約８０ｍガウスである。具体的な一実施形態においては、上記強度は、肌および他の組織を通して心臓１０１の部分に対して、要求される、または所望されるＥＭエネルギーの量を伝送するために調節される。
【０２５４】
熱放射器６３４は、フィールド感応性転写制御要素を制御するために、組織温度を、好適な温度範囲または温度点に変化させる熱的エネルギーを放射するものである。一実施形態では、熱放射器６３４は、抵抗要素を含む。抵抗要素は、上記抵抗要素に電圧が印加されたときに上記抵抗要素に電流が流れるとき加熱される。上記組織温度は、電流や電圧の大きさを制御することによって制御される。
【０２５５】
一実施形態においては、熱放射器６３４は、組織部分の温度を、約０℃から８℃までに上げることができるものである。熱放射器６３４は、心臓１０１の部分を、要求される、または所望される温度にまで加熱するために、肌および他の組織を通して熱エネルギーを伝送する。
【０２５６】
図６にて図示された実施形態では、伝達装置遠隔伝送モジュール６４６は、各リンク５４２、５４４をサポートしている。このサポートは、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０が、遺伝子制御コントロールモジュール３２５により発生される遺伝子制御シグナルに対応した、または、外部システム１５５から受け取った遺伝子制御コマンドに対応した、１以上の遺伝子制御シグナルを伝達することを可能にする。
【０２５７】
他の実施形態においては、システム５００は、遠隔伝送リンク５４４を含まない。遺伝子制御コントロールモジュール３２５は、事象検出器２１３により検出された所定の事象に対応した、または、コマンドレシーバ３２６によって受け取った遺伝子制御コマンドに対応した、遺伝子制御シグナルを発生する。その後、上記遺伝子制御シグナルは、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０に対して、遠隔伝送リンク５４２を介して伝送されて１以上の遺伝子制御シグナルの伝達が行われる。
【０２５８】
他の実施形態では、システム５００は、遠隔伝送リンク５４２を含まない。外部システム１５５は、医者、他の介護者または患者といったユーザにより入力されたコマンドに対応して、あるいは事象検出器２１３による所定の状態の検出を示す検出信号の受け取りに対応して、遺伝子制御コマンドを出力する。その後、上記遺伝子制御コマンドは、遠隔伝送リンク５４４を介して外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０に伝送され、１以上の遺伝子制御シグナルの伝達が生じる。
【０２５９】
他の実施形態においては、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、外部システム１５５から遺伝子制御コマンドをケーブルといった電気的な接続を通して受け取る。他の実施形態では、外部遺伝子制御シグナル伝達装置５３０は、ユーザにより直接的に制御されることにより、各リンク５４２、５４４の少なくとも一方の必要性を低減することができる。
【０２６０】
一実施形態においては、本発明のシステムは、ＥＭまたは熱の刺激を提供する各装置と、ＨＳＰ７０の転写制御領域のＥＭおよび／または熱に感応性を示す各要素（図７）を含む遺伝子材料類を用いる。ＨＳＰ７０は、熱およびＥＭの各シグナルを含む、種々なストレス刺激に対応して発現される。発現カセット内のＨＳＰ７０プロモータは、上記プロモータが上記各シグナルの一方に、または双方に応答するように設計されてもよい。重要な応答性配列（−ｎＣＴＣＴｎ−）は、ＨＳＰ７０プロモータ中でのＥＭ応答性要素（ＥＭＲＥ）として同定されている。遺伝子工学的な構築物中の上記ＥＭＲＥの反復は、ＥＭ応答性を増強するので、治療効果およびＥＭフィールド強度を、量的に制御する方法を提供する。
【０２６１】
一実施形態では、虚血／心筋梗塞によって損傷した心臓領域に伝達された発現カセット中のＨＳＰ７０プロモータにリンクされたＡｋｔの発現は、磁気刺激または熱刺激の一方により制御され得、その結果、危険な状態の心筋の存命を長くすることを招来する。他の例としては、哺乳類内での埋め込み型の装置は、虚血を検出し、その後、熱エネルギーまたはＥＭエネルギーを出力し、そのエネルギーによりプロモータからの発現を誘起し、その結果、Ａｋｔの有効量（例えば、心臓を保護する量）を得ることができる。
【０２６２】
他の実施形態においては、心拍調整の異常な活動により特徴付けられる心臓の状態を有する哺乳類を、ＥＭフィールドの感応性（応答性）のプロモータに対して、発現可能にリンクされた過分極作動性のペースメーカチャンネルプロテイン（ＨＣＮ）をコードする翻訳領域を有する、遺伝子治療用のベクターまたは遺伝子工学的に修飾されたドナー細胞類と接触させる。一実施形態では、ベクターまたは遺伝子工学的に修飾されたドナー細胞類は、上記心臓の１以上の領域に投与される。センサ付きの埋め込み型の装置は、哺乳類内の心拍調整の減少した活動度を検出し、上記ＨＣＮの翻訳領域にリンクされたプロモータから発現を誘起する周波数および強度のＥＭエネルギーを出力する。心臓組織内でのアップレギュレートされたＨＣＮの発現は、各心臓細胞において心拍調整の活動度を増強する結果が得られる。
【０２６３】
さらに他の実施形態においては、傷治療、骨成長、または神経再生は、本発明のシステムを有する哺乳類において増強され得る。例えば、傷治療を増強するために、例えば、ケラチン細胞類、結合組織形成細胞類といったドナー細胞類を、成長因子を発現するように、生体外にて遺伝子工学的に修飾される。熱感応性（熱応答性）のプロモータを介して成長因子を発現する上記遺伝子工学的に修飾された細胞類は、傷治療が必要な哺乳類内のエリアに、例えば局所的または内部サイトに導入される。外部または埋め込みの何れかの本発明のシステムは、熱を出力し、上記遺伝子工学的に修飾されたドナー細胞類内の成長因子が、十分に有効な量にて発現される。
【０２６４】
本明細書にて引用された全ての各刊行物、各特許公報、各特許出願は、本明細書に組み入れられる。上記明細書では、本発明は、本発明に関する好ましい各実施形態に関係付けて、図に基づき詳細に説明されているが、当業者にとって、本発明は、本発明の原理から離れない範囲にて、さらなる実施形態を許容され、かつ、他の変形例も考慮されることは明らかであろう。それゆえ、本発明の権利範囲は、添付された各請求項が付与する各同等品の権利範囲の全てと共に、添付された各請求項により決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】遺伝子制御システム、およびシステムが使用される環境の各部分の一実施形態を示す概略正面図である。
【図２】図１に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】図１に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の、他の一実施形態を示すブロック図である。
【図４】図１に示したような遺伝子制御システムの、移植可能な遺伝子制御シグナル伝達装置の例となる実施形態を示す断面図である。
【図５】他の遺伝子制御システムおよびシステムが使用される環境の各部分の、一実施形態を示す概略正面図である。
【図６】図５に示したような遺伝子制御システムの各部分における回路の一実施形態を示すブロック図である。
【図７】電磁場的シグナルまたは熱的シグナルに応答するＨＳＰ７０プロモータにおける転写制御要素の位置の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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