(57)【要約】  小型の体外診断（ＩＶＤ）装置を用いて、体外モデルベースの診断およびモデルベースの治療計画の基礎を提供する。ＩＶＤ装置および関連する処置を用いて、患者の心筋細胞または任意の細胞の電気生理学的表現型に対する薬物の効果を評価してもよい。効果を診療環境において評価してもよい。評価された患者の情報を患者の臨床データと組み合わせてもよく、データベースに提供してもよい。データベースは評価の結果および複数の患者から臨床患者データを収集してもよい。データベースの情報を用いて、将来の患者のための治療計画を援助してもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル病を体外診断する方法であって、
体外で膜電位または電流測定装置を用いて、１または複数の患者由来の細胞に対する１または複数の薬物の効果を評価することであって、前記薬物は前記患者の医療治療に用いられる可能性があると考えられることと、
前記評価した効果に基づく患者特有情報を提供することと、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記膜電位または電流測定装置はパッチクランプ装置を備える、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記パッチクランプ装置の複数の細胞を独立して制御される流体力学的低圧を用いて固定および接触させ、それによって前記複数の細胞を自動的に体外で前記パッチクランプ装置を用いて評価することをさらに備える、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記患者特有情報を用いて、前記患者の医療治療計画を計画することができる、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は、患者特有人工多能性幹細胞由来の心筋細胞を備える、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記評価された効果は、前記患者由来の任意の前記細胞の電気生理学的表現型の効果の評価を備える、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は心筋イオンチャネルの遺伝子変異を備える、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記薬物の少なくとも１つはＦＤＡ承認薬物を備える、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記薬物の少なくとも１つは実験的薬物を備える、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記効果は細胞内膜電位測定を用いて評価される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記効果は細胞内膜電流測定を用いて評価される、方法。
【請求項１２】
体外診断の方法であって、
体外でパッチクランプ装置を用いて、患者由来の１または複数の細胞に対する１または複数の薬物の効果を評価することであって、前記薬物は前記患者の医療治療に用いられる可能性があると考えられることと、
前記評価された効果と前記患者の臨床データとの相関を評価することと、
前記相関に基づいて、前記患者の１または複数の可能性のある治療計画を生成することと、
を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は、患者特有人工多能性幹細胞由来の心筋細胞を備える、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記評価された効果は、前記患者由来の任意の前記細胞の電気生理学的表現型の効果の評価を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は心筋イオンチャネルの遺伝子変異を備える、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、前記臨床データは前記患者の医療履歴および遺伝的背景を備える、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法であって、前記処置の少なくとも１つは、前記患者に対する投薬治療を備える、方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法であって、前記パッチクランプ装置の複数の細胞を独立して制御される流体力学的低圧を用いて固定および接触させ、それによって前記複数の細胞を自動的に体外で前記パッチクランプ装置を用いて評価することをさらに備える、方法。
【請求項１９】
チャネル病を患う患者の可能性のある治療を生成する方法であって、
体外でパッチクランプ装置を用いて、１または複数の患者由来の細胞の電気生理学的表現型を評価することと、
データベースからデータにアクセスすることであって、前記データは、複数の患者の臨床データおよび薬物相互作用データを備え、前記薬物相互作用データは、１または複数の前記複数の患者由来の細胞に対する１または複数の薬物の効果を体外で評価したデータを備えることと、
前記評価された電気生理学的表現型および前記アクセスしたデータの分析に基づいて、前記患者に可能性のある治療を生成することと、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記複数の患者由来の１または複数の細胞に対する１または複数の薬物の前記効果を前記体外で評価したデータは、１または複数のパッチクランプ装置を用いて取得される、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記患者に前記可能性のある治療を生成することは、前記患者と類似する電気生理学的表現型および臨床データを有する複数の患者から選択された患者に対し、前記データベースからのデータにアクセスすることを備える、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、前記患者に前記可能性のある治療を生成することは、前記データベースの前記データから生成される治療および／または診断アルゴリズムに基づいて、前記可能性のある治療を決定することを備える、方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、前記パッチクランプ装置は自動パッチクランプ装置を備える、方法。
【請求項２４】
体外診断の方法であって、
体外で、１または複数の患者由来の細胞に対する１または複数の薬物の効果を評価することと、
前記評価された効果に基づいて患者特有情報を提供することと、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は体外診断装置および方法に関する。より具体的には、本発明は、心筋チャネル病などのチャネル病に対する治療の効果を評価するための体外診断装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャネル病は、イオンチャネル遺伝子、イオンチャネル関連遺伝子の変異、またはイオンチャネルの機能不全によって生じる疾患である。心筋チャネル病は、これらの種類の疾患のうち特に潜行性の形態である。心筋チャネル病は、心臓突然死の原因となることもあり、ＱＴ延長症候群（ＬＱＴＳ）、ＱＴ短縮症候群（ＳＱＴＳ）、ブルガダ症候群（ＢｒＳ）、およびカテコラミン誘発性多型性心室頻拍（ＣＰＶＴ）などの疾患を含むこともある。心筋チャネル病の一般的な形態はＬＱＴＳであり、心拍のＱＴ相として知られものが延長される。ＬＱＴＳの保因者は不整脈および心臓突然死を起こしやすいこともある。このように、死亡率の増加は変異に関連する。１６０以上ものＱＴを延長する薬物があり、ＬＱＴ症候群の患者には危険な薬物と考えられている。
【０００３】
異なる浸透度と追加の危険因子を持つ遺伝的多様性についてますます明らかになっており、これらの危険因子には、有害薬物反応、副作用、または一般集団と比較して共存性の悪化などが含まれる。このため、疾患の診断、危険性層別化、および治療を妨げることもある。大きな問題は、安全上の理由から（チャネル病の患者に有害反応を起こす可能性があるため）新規の重要な薬物が市場に導入されることはほとんどなく、多くのチャネル病は薬物開発に考慮されないという事実にある。その一方、チャネル病保因者を含むすべての集団を適切に考慮にいれることが望ましい。
【０００４】
心筋チャネル病に関するさらなる情報に対する必要性は高い。２０００人に１人が心筋チャネル病を患う可能性があり、所定の薬物開発においては考慮されず、すべてを考慮することができない多くの様々な潜在的な変異があるためである。高い安全基準が所定の薬物開発では必要なため、これが新規の重要な薬物の販売可能性の妨げとなることもある。この特定の心筋チャネル病患者を保護するために、繊細で明確な診断および危険性層別化が必要である。
【０００５】
ただし、個人の変異は固有であることが多く、個人の遺伝的背景に基づいて同じ変異でも異なる効果をもたらすこともあるため、遺伝子検査のみでは解決にはならない。チャネル病の遺伝子検査モデルは科学的に有用であることもあるが、遺伝子検査モデルは確率的性質をもち、機械主義的ではなく、直接的な相関に基づくものではないため、生命維持の治療戦略では適用が限定される。非特許文献１は、本明細書に参照によりその全体が組み込まれる刊行物である。同文献は遺伝子検査は、チャネル病疾患の診断、予測および治療に対して十分な証拠を提供しないと述べている。
【０００６】
このように、より予測的な診断および体外での個人の互換性検査に対する必要性がある。特に、すでに使用している治療および薬物を体外で検査する必要性がある。このような検査の結果として、有用な情報を提供し、さらに良い治療を決定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＨＲＳ／ＥＨＲＡ  ｅｘｐｅｒｔ  ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ  ｓｔａｔｅｍｅｎｔ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｇｅｎｅｔｉｃ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃｈａｎｎｅｌｏｐａｔｈｉｅｓ  ａｎｄ  ｃａｒｄｉｏｍｙｏｐａｔｈｉｅｓ」（Ａｃｋｅｒｍａｎｎら著、Ｅｕｒｏｐａｃｅ２０１１年８月発行；１３（８）１０７７−１０９０）
【発明の概要】
【０００８】
一定の実施形態では、小型の体外診断（ＩＶＤ）装置を用いて、体外モデルベースの診断およびモデルベースの治療計画の基礎を提供する。ＩＶＤ装置および関連する処置を用いて、患者の同質心筋細胞心筋細胞または任意の患者由来の細胞の変異イオンチャネルまたは活動電位に対する、薬物または複合薬物の効果を評価してもよい。一定の実施形態では、効果は診療環境で評価される。一定の実施形態では、評価された患者の情報（たとえば、患者について得たゲノム薬理学知識）は評価結果のデータベースに提供される。データベースは複数の患者の評価結果および患者の他のデータ（たとえば、医療履歴、遺伝的背景など）を収集し、将来の治療決定（たとえば、モデルベースの治療計画）に役立つように用いてもよい。
【０００９】
一定の実施形態では、ＩＶＤ装置はパッチクランプ器具に基づく。たとえば、ＩＶＤ装置はＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）（Ｃｙｔｏｃｅｎｔｒｉｃｓ社）パッチクランプ器具に基づいてもよい。一定の実施形態では、ＩＶＤ装置を用いて薬物または複合薬物が患者に与えうる効果を、パッチクランプ診断処置を用いて診断し、患者特有人工多能性幹細胞（患者由来ｉＰＳ細胞）から由来する心筋細胞（ＣＭ）の電気生理学的表現型に対する薬物または複合薬物の効果を体外で評価してもよい。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置および診断処置を用いて、患者由来ｉＰＳ細胞に由来するＣＭの体外電気生理学的表現型と患者の臨床的症状および／または医療履歴との相関を評価する。
【００１０】
本発明の方法および機器の特徴および有利点は、添付図とあわせて本発明による以下の好ましいが例示的な本実施形態の詳細な説明を参照することによって、より完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】体外診断処置の実施形態のフローチャートを表す。
【図２】代表的なコンピュータシステムの一実施形態のブロック図を表す。
【図３】コンピュータにアクセス可能な記憶媒体の一実施形態のブロック図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は様々な修正および代替形を取ることが可能であり、その特定の実施形態を一例として図に示し、詳細を説明する。図は縮尺通りではないこともある。図および詳細な説明は、開示する具体的な形状に本発明を限定することを意図するものではなく、反対に、添付請求項が画定する本発明の精神と範囲内のすべての修正、同等物および代替を網羅することを目的とすることを理解されたい。
【００１３】
本明細書で使用する見出しは、編成を目的としているのみであり、本明細書の範囲を限定することを意図するものではない。本出願を通じて用いられるように、「ｍａｙ」という用語は強制的な意味（つまり、必須を意味する）ではなく、許可の意味で用いられる（つまり、可能性があることを意味する）。「ｉｎｃｌｕｄｅ」「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」という用語は制限のない関係を意味し、したがって、含むが限定されないことを意味する。同様に、「ｈａｖｅ」「ｈａｖｉｎｇ」および「ｈａｓ」という用語も制限のない関係を意味し、したがって、有するが限定されないことを意味する。本明細書で用いる「第１の」「第２の」「第３の」等の用語は先行する名詞を説明するために用いられ、任意の種類の順序付け（たとえば、空間、時間、理論など）を示唆しない。ただし、別途明白にそのような順序付けが明示される場合を除く。たとえば、「モジュール基板に電気的に接続する第３の金型」は、特別の定めがない限り、「モジュール基板に電気的に接続する第４の金型」が第３の金型より前に接続するような想定も排除しない。同様に、特別の定めがない限り、「第２の」特徴は「第１の」特徴が「第２の」特徴の前に実装されることを必要としない。
【００１４】
様々な部品が１または複数のタスクを実行するように「構成される」と記載されてもよい。この文脈では、「構成される」は、一般に、１または複数のタスクを操作中に実行する「構造を有する」という広い意味を持つ。このように、部品が現在そのタスクを実行していない場合であっても、部品はタスクを実行するように構成されえる。（たとえば、伝導体のセットは、２つのモジュールが接続していないときでも、電気的にモジュールを別のモジュールに接続するように構成されてもよい。）一部の文脈では、「構成される」は、一般に、１または複数のタスクを操作中に実行する「回路を有する」という広い意味を持っていてもよい。このように、部品が現在スイッチが入っていなくても、部品を構成して、タスクを実行することができる。一般に、「構成される」に対応する構造を形成する回路は、ハードウェア回路を含んでいてもよい。
【００１５】
説明を分かりやすくするために、様々な部品が１または複数のタスクを実行すると記載されてもよい。このような説明は、「構成される」という語句を含むと解釈されるべきである。１または複数のタスクを実行するように構成される部品への言及は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２章（ｆ）項、部品の解釈に違反しないように明白に意図されなければならない。
【００１６】
本開示の範囲は、（明示または暗示のどちらであれ）本明細書に開示する任意の特徴または特徴の組み合わせを含み、またはそれらの任意の一般化を含む。それらが本明細書で対処する問題のいずれかまたはすべてを緩和するかいなかは問わない。したがって、新規の請求項はそれらの特徴の任意の組み合わせに対して、本出願（または優先権を主張する出願）の手続き中に考案されてもよい。具体的には、添付請求項を参照して、従属請求項の特徴は独立請求項の特徴と組み合わせてもよく、それぞれの独立請求項の特徴は、添付請求項に列挙される特定の組み合わせにおいてのみではなく、適切な方法で組み合わせられてもよい。
【００１７】
薬物または複合薬物の効果をモデルベースで体外診断することは、投薬の必要性の前に用いてもよい。患者は生命維持（たとえば、救命）に必要な投薬を必要とすることもあるが、確率的推定（たとえば、遺伝子検査モデル）にのみ基づいて投薬を行うと、未知の事前条件または症状のために命にかかわることもある。モデルベースの体外診断を用いて、患者に投薬する前に患者に対する投薬の効果を評価するための機械主義的手法を提供することによって投薬を改善した様式で行ってもよい。このように、モデルベースの体外診断を用いることによって、重い副作用および／または死の可能性を低減することもある。一部の実施形態では、複数の投薬物および／または投薬物の組み合わせの効果をモデルベースの体外診断を用いて投薬物を施す前に評価する。
【００１８】
図１は体外診断処置１００の実施形態のフローチャートを表す。一定の実施形態では、体外診断処置１００を心筋チャネル病を持つ患者の治療用診断に用いてもよい。処置１００は患者の鑑別診断の後に用いてもよい。鑑別診断によって、患者が心筋チャネル病を持っている可能性が高いことが示されてもよい。一定の実施形態では、診断後に、１０２において心筋細胞（ＣＭ）を患者特有人工多能性幹細胞（患者由来ｉＰＳ細胞）から得てもよい。心筋細胞を患者由来ｉＰＳ細胞から得る方法の一例は「Ｐａｔｉｅｎｔ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ  ｓｔｅｍ−ｃｅｌｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｌｏｎｇ−ＱＴ  ｓｙｎｄｒｏｍｅ」Ｍｏｒｅｔｔｉら著、Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ２０１０年１０月７日；３６３（１５）１３９７−１４０９に開示されており、同文献は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１９】
患者由来ｉＰＳ細胞を患者から直接得てもよい。一定の実施形態では、患者由来ｉＰＳ細胞は患者から臨床状況（たとえば、診療所、病院、または臨床検査室）で採取してもよい。心筋細胞は患者由来ｉＰＳ細胞に由来するため、心筋細胞もまた患者特有であり、患者由来ｉＰＳ細胞の心筋細胞である（ｐｓ−ｉＰＳ細胞−ＣＭ）。一部の実施形態では、心筋細胞は患者特有ではない細胞系（たとえば、患者ＤＮＡを一過性に導入した幹細胞系）の変異遺伝子の一過性導入から由来する。一部の実施形態では、患者の１つまたは複数の関連遺伝子のみが発現細胞系に安定してまたは一過性に発現し、これらの患者特有遺伝子の電気生理学的表現型を評価する。
【００２０】
心筋細胞の導出後、心筋細胞の電気生理学的表現型を体外で１０４において評価してもよい。一定の実施形態では、体外診断（ＩＶＤ）装置を用いて、心筋細胞の電気生理学的表現型を評価する。電気生理学的表現型の評価は膜電位および／または膜電流の測定を含んでいてもよい。たとえば、ＩＶＤ装置は心筋細胞の電気生理学的表現型を評価するための膜電位測定装置であってもよい。
【００２１】
一定の実施形態では、ＩＶＤ装置（たとえば、膜電位測定装置）はパッチクランプ装置である。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は自動パッチクランプ装置であり、たとえば、ＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具（たとえば、ＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具の修正版）である。ＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具およびＣｙｔｏｃｅｎｔｅｒｉｎｇ（商標）技法（方法）はＳｔｅｔｔらに対する米国特許第７,３６１,５００に開示されている。同特許は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２２】
ＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具およびＣｙｔｏｃｅｎｔｅｒｉｎｇ（商標）技法によって、混濁液から個々の細胞を少なくとも１つの基準（たとえば、細胞パラメータ）にしたがって選択することができる。選択された個々の細胞は測定部位（たとえば、開口位置）に配置し、混濁液から固定化されてもよい。固定化は（たとえば、吸着チャネルの流体力学的低圧を用いて）吸着チャネルによって、および／または機能的被膜によって行われてもよい。固定化細胞は電極を用いて電気的に接触されてもよい。固定化細胞に接触するために、流体力学的低圧が生成され、開口に突出する接触端を通じて細胞膜に作用する。吸着チャネルの流体力学的低圧および細胞膜（たとえば、接触チャネル）に作用する流体力学的低圧を独立して制御してもよい。吸着チャネルおよび接触チャネル内の圧力は独立して制御されるため、細胞の配置（および固定化）および／または接触は自動化されてもよく、多細胞（たとえば、複数の細胞）は自動的に体外でＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具およびＣｙｔｏｃｅｎｔｅｒｉｎｇ（商標）技法を用いて評価されてもよい。一部の実施形態では、複数の細胞をＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具で固定化し、接触することは、複数のパッチピペット上で流体力学的低圧を独立して制御することを含む。各パッチピペットは吸着ピペットに囲まれ、ＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具を用いて複数の細胞を体外で自動的に評価する。
【００２３】
一定の実施形態では、ＩＶＤ装置はＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）パッチクランプ器具であり、使用者が使いやすいように修正されている（たとえば、診療環境において診療関係者が使用するのに適している）。１０４において、ＩＶＤ装置パッチクランプ技法（たとえば、パッチクランプ方法）を実行し、心筋細胞の電気生理学的表現型を評価してもよい。一定の実施形態では、ＩＶＤ装置は前述のＣｙｔｏｃｅｎｔｅｒｉｎｇ（商標）技法（Ｃｙｔｏｃｅｎｔｒｉｃｓ社）の実施形態を実行し、心筋細胞の電気生理学的表現型を評価してもよい。
【００２４】
心筋細胞の電気生理学的表現型の評価に続き、１０６においてＩＶＤ装置を用いて、薬物または複合薬物の心筋細胞の電気生理学的表現型に対する相関または効果を評価してもよい。薬物または複合薬物はアメリカ食品医薬物品局（ＦＤＡ）承認（たとえば、許可または認可）および／または未承認（未認可、臨床段階、または再開発）薬物または特定のチャネル病または現在の患者の臨床的症候群以外の適応（使用）に許可されたＦＤＡ承認薬物（たとえば、使用許可外）を含んでいてもよい。ＩＶＤ装置で検査される薬物または複合薬物は、他の要因（たとえば、心筋チャネル病誘発疾患の患者を助けるための他の診断または全身治療計画）に基づいて決定されてもよい。一部の実施形態では、検査をされる薬物または複合薬物は新開発薬物（たとえば、臨床検査段階の薬物）を含んでいてもよい。
【００２５】
ＩＶＤ装置を用いることによって、薬物または複合薬物の効果を体外で評価することができる。たとえば、心筋細胞の電気生理学的表現型の薬物理学または心筋細胞の電気生理学的表現型の薬物理学的調節は体外でＩＶＤ装置を用いて評価される。一定の実施形態では、ＩＶＤ装置は心筋細胞のイオンチャネルに対する薬物または複合薬物の効果を評価する。たとえば、ＩＶＤ装置は心筋イオンチャネル電流内の薬物または複合薬物の効果を評価してもよい。心筋イオンチャネル電流はＩｃａ、ＩＮａｖピークおよび遅延、Ｉｋｒ、Ｉｋｓ、Ｉｔｏ、およびＩｋ１などを含むがこれらに限定されない。
【００２６】
一定の実施形態では、ＩＶＤ装置は電気生理学的変動を用いて、薬物または複合薬物の患者特有および変異特有の効果を評価する。電気生理学的変動は、振幅、テール活性化、電圧依存性、テール脱活性化、リアルタイムＩＶ（体外）プロット／動的ランプ、用量反応曲線、および活動電位での電流固定を含んでいてもよいが、これらに限定されない。一定の実施形態では、心筋チャネル病の変異特有の変化は、従来示されてきたイオンチャネル内の変異特有の変化を含む。たとえば、ＨＥＲＧ（ＩＫｒ）イオンチャネルおよび心筋カリウムイオンチャネル遺伝子（ＫＣＮＱ１）（ＩＫｓ）の変異特有の変化が従来より示されてきた。
【００２７】
一部の実施形態では、薬物または複合薬物の効果を細胞内膜電位測定および／または細胞内膜電流測定を用いて評価する。一部の実施形態では、薬物または複合薬物の効果を細胞外フィールド電位測定を用いて評価する。さらに、他の技法を用いて、薬物または複合薬物の効果を評価してもよい。技法の例は、ＭＥＡ（微小電極アレイ）技術、インピーダンス測定、光学測定（たとえば、蛍光光学測定、膜電位感受性色素測定、または光遺伝学的可能測定）、および表面センサ法を含むが、これらに限定されない。
【００２８】
心筋細胞の電気生理学的表現型に対する薬物または複合薬物の効果の評価によって、特定の患者の心筋チャネル病を治療する際の薬物または複合薬物の効果を示してもよい。たとえば、ＩＶＤ装置が提供するデータまたは情報を用いて、特定の患者の心筋チャネル病の治療に対する特定の薬物または複合薬物の相互作用および効果を評価してもよい。ＩＶＤ装置は薬物または複合薬物を患者（または家族など類似する特徴を持つ患者）に実施に用いる前に、薬物または複合薬物の相互作用の評価を提供する。このように、ＩＶＤ装置が提供する評価によって、所望しない有害反応（たとえば、患者の死）を回避することができる。たとえば、薬物の選択および用量の選択を、薬物を患者に与える前に、ＩＶＤ装置を用いて患者に対して評価してもよい。
【００２９】
一定の実施形態では、１０８において、１０６で評価した心筋細胞の電気生理学的表現型に対する薬物効果と臨床データ間の相関を評価する。臨床データは、患者特有データ、患者の医療履歴、患者の症状、および患者の遺伝的背景を含んでいてもよいが、これらに限定されない。１０８において評価した相関は個々の患者の科学的根拠に基づく診断および治療評価を提供してもよい。１０８において評価した相関は、１０６において評価する体外薬物理学に基づく患者特有の表現型同質遺伝子特性と関連する。一定の実施形態では、コンピュータプロセッサを用いて１０８の相関評価を実行する。コンピュータプロセッサはＩＶＤ装置を備えていてもよく、またはＩＶＤ装置に接続してＩＶＤ装置から情報を受領してもよい。
【００３０】
一定の実施形態では、評価１０６および／または評価１０８からのデータをデータベース１１０に提供する。データベース１１０は評価１０６および／または評価１０８からの特定の患者の情報を記憶してもよい。このように、データベース１１０は、特定の患者の心筋細胞の電気生理学的表現型に対する薬物または複合薬物の効果に関する情報および特定の患者の臨床データを含む。この情報を用いて、特定の患者または類似する特徴を持つ患者に対する療法（治療）計画を策定してもよい。
【００３１】
一定の実施形態では、処置１００を異なる特徴（たとえば、表現型、遺伝子、チャネル病など）を有する少なくとも複数の患者複数の患者に繰り返す。評価１０６および／または評価１０８の各患者に対するデータをデータベース１１０に提供してもよい。このように、データベース１１０は異なる患者の複数のデータを含む。データベース１１０の情報を分析して（評価して）、様々な患者に治療および／または診断アルゴリズムを生成してもよい。データベース１１０のデータも分析して、心筋チャネル病の治療に有用な傾向または他のデータアルゴリズムを評価してもよい。たとえば、体外電気生理学的表現型（および薬物または複合薬物との相互作用）を臨床的データと一緒に分析し、データベース内の一定の種類の患者またはすべての患者に対して、ＩＶＤ装置で検査する薬物または複合薬物の危険性の層別化に対する基礎を提供してもよい。
【００３２】
一定の実施形態では、特定の患者のモデルベースの治療計画をデータベース１１０の情報に基づいて決定する。たとえば、患者の体外電気生理学的表現型を（たとえば、図１の評価１０４を用いて）評価し、および患者の臨床データを用いて、データベース１１０の情報に基づいて患者の治療（治療）計画１１２をモデリングしてもよい。一部の実施形態では、治療計画１１２は、患者をデータベース１１０の情報で別の（マッチした）患者とマッチングすることに基づく。マッチした患者は、治療計画の患者と類似の電気生理学的表現型および臨床データを有する。一部の実施形態では、治療計画１１２は、データベース１１０の情報から生成される治療および／または診断アルゴリズムに基づいて決定される。
【００３３】
治療計画１１２が薬物または複合薬物を特定の患者の治療に用いることを含む場合は、処置１００を用いて治療計画に含まれる薬物または複合薬物の効果を評価（検査）してもよい。たとえば、処置１００を用いて、薬物または複合薬物がどのように患者特有心筋細胞と相互作用するか、および心筋細胞の電気生理学的表現型に影響するかを検査してもよい。治療計画１１２をモデルベースで生成することによって、薬物（投薬物）を提供する必要が生じる前に薬物の効果をモデルベースで体外診断できる。さらに、治療計画１１２のモデルベースを生成すると、一般的な薬物治療の代わりに患者特有薬物治療を提供することによって、薬物治療の適用が改善される。一般的な薬物治療は危険であることもあり、さらには患者の事前条件によっては致命的なこともありえる。
【００３４】
処置１００および心筋細胞の電気生理学的表現型をＩＶＤ装置で評価することによって、心筋チャネル病の体外臨床的診断および臨床患者に可能性のある治療を提供する。遺伝子検査モデルは患者内の遺伝子データとＥＣＧデータの比較に基づくが、処置１００はｐｓ−ｉＰＳ細胞−ＣＭ内の心拍様活動電位記録を用いて個々の患者に機械主義的手法を提供する。したがって、療法の選択肢（たとえば、薬物治療）の結果は、患者に適用する前には予測することができないだけではなく、体外で検査することもできなかった。処置１００およびＩＶＤ装置は、治療計画を改善することによって、患者の心臓に関する危険性を低減することができる。現在、高い危険性を持つ患者の標準的な治療となっているように、患者自身が集中治療で心臓モニタを受けながら異なる薬物を試す必要はない。処置１００およびＩＶＤ装置は科学的根拠に基づく治療決定を医療専門家に提供する。さらに、健康保険システムは、モニタを受けるために入院する患者が減少し、薬物の有害反応が減少するため、費用を抑えることができる。
【００３５】
処置１００は長期にわたり使用され、データベース１１０の患者情報は増加するため、データベースが大きくなることによって使いやすく、治療計画１１２の予測値も増加する。一部の事例では、データベース１１０が確立されると、インシリコモデリング手法において薬学分野で役立ち、将来の薬物開発費用を削減することもある。
【００３６】
さらに、処置１００およびＩＶＤ装置によって、心筋チャネル病誘発疾患を患う患者の治療に除細動器を用いることを減少することができる。心筋チャネル病誘発疾患の現在の患者のほとんどが、７年ごとに交換が必要な埋め込み型除細動器を備えている。除細動器の最初の埋め込みおよび交換には手術が必要であり、合併症および有害効果の危険性が増加する。処置１００およびＩＶＤ装置によって、改善した診断およびより良い治療計画を通じて除細動器の必要性が低減することもある。
【００３７】
さらに、ＩＶＤ装置でＣｙｔｏＰａｔｃｈ（商標）技術を用いれば、手動で非常に時間がかかっていた処置が自動化できる。手動処置は、何か月も特別に手動パッチクランプ（ＭＰＣ）の訓練を受けた電気生理学者によって行われる。訓練を受けた技術者がＩＶＤ装置を操作し、電気生理学者は時間がかかり、非常にもどかしい手動の研究作業から解放され、実験データ分析に集中することができる（たとえば、データベース１１０の分析）。
【００３８】
一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は心筋活動電位シミュレータを含む。心筋活動電位シミュレータを用いて、一定のイオンチャネル伝導性における患者特有の欠損または改変を評価してもよい。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は変調電流を復元するために検査される化合物または薬物を提案することができてもよい。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は電流帰還アルゴリズム（たとえば、動的クランプ）を用いて、改変電流を体外で復元してもよい。電流帰還アルゴリズムを用いることで、イオンチャネル伝導性の欠損の追加の証拠を提供してもよく、および／またはイオンチャネル伝導性の欠損の数学的一致を提供してもよい。
【００３９】
一部の実施形態ではＩＶＤ装置は単一イオンチャネル記録技法を用いる。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は容量測定を用いて細胞パラメータを評価する。一部の実施形態では、ＩＶＤは心筋細胞の収縮をパッチクランプと共に光学的に評価する。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は細胞（心筋細胞）の電気生理学的表現型機能を細胞内または細胞外緩衝を記録中に変化させることで、評価する。一部の実施形態では、ＩＶＤ装置は細胞の浸透圧耐性を評価する。たとえば、ＩＶＤ装置は、緩衝内の浸透圧の変化に誘発される細胞の収縮または拡張を光学的に、または容量測定によって評価してもよい。
【００４０】
一部の実施形態では、ＩＶＤ装置はクラスタ戦略を含んでいてもよい（たとえば、異なるＩＶＤ装置からのデータをクラスタする）。クラスタ戦略によって、電気生理学者は複数の場所からのデータでさえも遠隔分析することができる。ＩＶＤ装置は複数の専門分野（たとえば、内科医、心臓内科医、腫瘍学者など）間でネットワーク化した連携を提供してもよい。
【００４１】
処置１００およびＩＶＤ装置を、病院の個人的な診断診療から、スポーツ選手の心臓死危険性層別化までの領域で心筋チャネル病に適用してもよく、また乳幼児突然死症候群（ＳＩＤＳ）予防改善のために適用してもよい。プロのスポーツ選手が「仕事」中にチャネル病を患い、したがって、たとえば、ＬＱＴを患う危険性は、比較的高い（２００人に１人）。新生児の心筋細胞を臍帯血から出生前または出生後に検査し、心筋チャネル病によるＳＩＤＳの危険性を評価してもよい。
【００４２】
一定の実施形態では、本明細書に記載する１または複数のプロセス（処置）段階は、１または複数のプロセッサ（たとえば、コンピュータプロセッサ）が非一時的コンピュータ可読媒体に記憶される指示を実行して、実施してもよい。たとえば、図１に示すＩＶＤ装置または処置１００は、１または複数の段階を有していてもよい。１または複数の段階は、コンピュータ可読記憶媒体（たとえば、非一時的コンピュータ可読記憶媒体）にプログラム指示として記憶されている指示を実行する１または複数のプロセッサによって実施されてもよい。
【００４３】
図２は、代表的なコンピュータシステム４１０の一実施形態のブロック図を表す。代表的なコンピュータシステム４１０を用いて、本明細書に記載する１または複数の実施形態を実装する。一部の実施形態では、コンピュータシステム４１０はユーザが操作可能であり、図１に示す処置１００などの、本明細書に記載する１または複数の実施形態を実装する。図２の実施形態では、コンピュータシステム４１０はプロセッサ４１２、メモリ４１４、および様々な周辺機器４１６を含む。プロセッサ４１２はメモリ４１４と周辺機器４１６とを接続する。プロセッサ４１２は、ソフトウェア内にあってもよい処置１００の指示を含み、指示を実行するように構成される。様々な実施形態では、プロセッサ４１２は任意の所望する指示セット（たとえばＩｎｔｅｌ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ−３２（ＩＡ−３２、ｘ８６としても既知）、６４ビット拡張を備えるＩＡ−３２、ｘ８６−６４、ＰｏｗｅｒＰＣ、Ｓｐａｒｃ、ＭＩＰＳ、ＡＲＭ、ＩＡ−６４など）を実装してもよい。一部の実施形態では、コンピュータシステム４１０は２以上のプロセッサを含んでいてもよい。さらに、プロセッサ４１２は１または複数のプロセッサまたは１または複数のプロセッサコアを含んでいてもよい。
【００４４】
プロセッサ４１２はメモリ４１４と周辺機器４１６を任意の所望する様式で接続してもよい。たとえば、一部の実施形態では、プロセッサ４１２はメモリ４１４および／または周辺機器４１６を様々な相互接続で接続してもよい。代替的にまたは追加して、１または複数のブリッジチップを用いてプロセッサ４１２、メモリ４１４、および周辺機器４１６を結合してもよい。
【００４５】
メモリ４１４は任意の種類のメモリシステムを備えていてもよい。たとえば、メモリ４１４はＤＲＡＭ、より具体的にはダブルデータレート（ＤＤＲ）ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭなどを備えていてもよい。メモリ４１４と接合するためにメモリコントローラが含まれていてもよく、および／またはプロセッサ４１２はメモリコントローラを含んでいてもよい。メモリ４１４は、使用中にプロセッサ４１２が実行する指示、使用中にプロセッサによって操作されるデータなどを記憶してもよい。
【００４６】
周辺機器４１６は、コンピュータシステム４１０に含まれてもよく、またはコンピュータシステム４１０に結合する任意の種類のハードウェア装置を表してもよい。（たとえば、ＩＶＤ装置、記憶装置であって、図３に示すコンピュータアクセス可能な記憶媒体５００、映像ハードウェア、音声ハードウェア、ユーザインタフェース装置、ネットワークハードウェアなどなど他の出入力（Ｉ／Ｏ）装置を選択的に含む）。
【００４７】
ここで図３を参照すると、コンピュータアクセス可能記憶媒体５００の一実施形態のブロック図が示される。本実施形態は、ＩＶＤ装置に関連するデータまたは入力を表すおよび１または複数のデータ構造と、処置１００を表す１または複数のコードシーケンスを含む。各コードシーケンスは１または複数の指示を含んでいてもよい。コンピュータのプロセッサによって実行されるとき、指示は対応するコードシーケンスのために記述された操作を実行する。一般的には、コンピュータアクセス可能記憶媒体は、使用中にコンピュータがアクセス可能であり、コンピュータに指示および／またはデータを提供する任意の記憶媒体を含んでいてもよい。たとえば、コンピュータアクセス可能記憶媒体は、磁気または光学媒体、たとえば、ディスク（固定または取り外し可能）、テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、またはＢｌｕ−Ｒａｙなどの非一時的記憶媒体を含んでいてもよい。記憶媒体はさらに、ＲＡＭ（たとえばシンクロナス動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、Ｒａｍｂｕｓ  ＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）など）、ＲＯＭ、またはフラッシュメモリなどの揮発性または非揮発性メモリ媒体を含んでいてもよい。記憶媒体は、記憶媒体が指示／データを提供するコンピュータ内に物理的に含まれてもよい。代替的に、記憶媒体はコンピュータに接続されてもよい。たとえば、記憶媒体はコンピュータにネットワークまたは無線リンクを通じて、ネットワーク接続記憶媒体として接続されてもよい。記憶媒体はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの周辺インタフェースを通じて接続されてもよい。一般的には、コンピュータアクセス可能記憶媒体５００はデータを非一時的形式で記憶してもよい。この関連において、非一時的は指示／データを信号で送信しないことを指してもよい。たとえば、非一時的記憶は揮発性であっても（記憶した指示／データは電源を切ると失われることもある）または非揮発性であってもよい。
【００４８】
本発明は記載した特定のシステムに限定されないことを理解されたい。記載した特定のシステムはもちろん、変形してもよい。また、本明細書で用いる用語は具体的な実施形態のみを記載するために用いたものであり、限定を意味するものではないことも理解されたい。本明細書で用いるように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、別段明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。このように、たとえば、「１つの装置」という言及には、２以上の装置の組み合わせが含まれ、「１つの薬物」という言及には、混合薬が含まれる。
【００４９】
本特許では、一定の米国特許、米国特許出願、および他の資料（たとえば、記事）が参照により組み込まれている。ただし、このような米国特許、米国特許出願、および他の資料の本文は、本明細書に記載する文章、その他記述および図と矛盾しない範囲で参照により組み込まれる。そのような矛盾が生じる場合は、米国特許、米国特許出願、および他の資料を参照して組み込まれた任意のそのような矛盾する文章は、本特許において参照により明確に組み込まれない。
【００５０】
本発明の様々な態様のさらなる修正および代替実施形態は、本明細書に照らし、当業者には明白であろう。したがって、本明細書は例示として、および当業者に一般的な方法で本発明を実施する教示を目的としてのみ解釈されるべきである。本明細書に示し、記載する本発明の形式は現在の好ましい実施形態であることを理解されたい。要素および素材は本明細書に例示し、記載したものと置換してもよく、部品およびプロセスは逆にしてもよく、本発明の一定の特徴は独立して用いてもよく、これらすべては本発明の本明細書の恩恵を受けた当業者には明らかであろう。本明細書に記載する要素は、下記請求項に記載する本発明の精神および範囲から逸脱せずに、変更されてもよい。
【図１】
2017530351.tif 000003
【図２】
2017530351.tif 000004
【図３】
2017530351.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月24日(2017.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル病を体外診断する方法であって、
体外で膜電位または電流測定装置を用いて、１または複数の患者由来の細胞に対する１または複数の薬物の効果を評価することであって、前記薬物は前記患者の医療治療に用いられる可能性があると考えられることと、
前記評価した効果に基づく患者特有情報を提供することと、
を備える、方法
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は、患者特有人工多能性幹細胞由来の心筋細胞を備える、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記評価された効果は、前記患者由来の任意の前記細胞の電気生理学的表現型の効果の評価を備える、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法であって、前記患者由来の前記細胞は心筋イオンチャネルの遺伝子変異を備える、方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法であって、前記評価される効果は細胞内膜電位測定を用いて評価される、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法であって、前記評価される効果は細胞内膜電流測定を用いて評価される、方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の体外診断の方法であって、
体外でパッチクランプ装置を用いて、前記患者由来の前記１または複数の細胞に対する１または複数の薬物の前記効果を評価することであって、前記薬物は前記患者の前記医療治療に用いられる可能性があると考えられることと、
前記評価された効果と前記患者の臨床データとの相関を評価することと、
前記相関に基づいて、前記患者の１または複数の可能性のある治療計画を生成することと、
を備える、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記臨床データは前記患者の医療履歴および前記患者の遺伝的背景を備える、方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の方法であって、前記可能性のある処置計画の少なくとも１つは前記患者に対する投薬治療を備える、方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１つに記載の方法であって、前記パッチクランプ装置の複数の細胞を独立して制御される流体力学的低圧を用いて固定および接触させ、それによって前記複数の細胞を自動的に体外で前記パッチクランプ装置を用いて評価することをさらに備える、方法。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の体外診断の方法であって、
体外でパッチクランプ装置を用いて、１または複数の前記患者由来の前記細胞の電気生理学的表現型を評価することと、
データベースのデータにコンピュータプロセッサを用いてアクセスすることであって、前記データは、複数の患者の臨床データおよび薬物相互作用データを備え、前記薬物相互作用データは、１または複数の前記複数の患者由来の細胞に対する１または複数の薬物の効果を体外で評価したデータを備えることと、
前記評価された電気生理学的表現型および前記アクセスしたデータの分析に基づいて、前記患者に可能性のある治療をコンピュータプロセッサを用いて生成することと、
を備える、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記複数の患者由来の１または複数の細胞に対する１または複数の薬物の前記効果を前記体外で評価したデータは、１または複数のパッチクランプ装置を用いて取得される、方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の方法であって、前記患者に前記可能性のある治療を生成することは、複数の患者から選択された患者に対し、前記データベースのデータにアクセスすることを備え、前記選択された患者は前記患者と類似する電気生理学的表現型および臨床データを有する、方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の方法であって、前記患者に前記可能性のある治療を生成することは、前記データベースの前記データから生成される治療および／または診断アルゴリズムに基づいて、前記可能性のある治療を決定することを備える、方法。
【請求項１５】
請求項７〜１４のいずれか１つに記載の方法であって、前記パッチクランプ装置は自動パッチクランプ装置を備える、方法。
【国際調査報告】
2017530351.tif 000006
2017530351.tif 000007
2017530351.tif 000008