СПОСОБЫ, КОМПОЗИЦИИ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ
METHODS, COMPOSITIONS AND INSTRUMENTS FOR FACILITATION OF REGENERATION

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки США №61/055846 METHODS, COMPOSITIONS AND APPARATUS FOR FACILITATING REGENERATION, поданной 23 мая 2008 и полностью включенной в виде ссылки.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится в общем к методам, композициям и приборам для обеспечения регенерации тканей и органов и в частности для предотвращения ингибирования регенеративных процессов клеток для получения очевидных преимуществ в состоянии здоровья и функции, ассоциированной с результатами регенерации.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Исследования регенерации тканей и органов были сфокусированы на необходимости стимуляции регенерации путем активации стволовых клеток растворимыми факторами или лечения частично или полностью нефункционирующих клеток для улучшения их функции, например, путем разрушения сшивок, связанных с повреждением. Такие исследования упускали из виду необходимость устранения ингибирующих эффектов.
Старение возникает в результате комбинации факторов, но регенерация может превзойти эффекты старения, если и до такой степени, до которой регенерирующие стволовые клетки являются функционирующими. Стволовые клетки, которые заменяют клетки, регенерируют структуры и обновляют ткани тела после обычного изнашивания, дают заменяющие клетки и даже структуры, как волосяные фолликулы. Действительно, если все стволовые клетки в организме были разрушены, смерть наступает через несколько дней.
Однако, при множестве заболеваний, нарушениях функций (таких как мужское облысение) и повреждениях тканей при повреждении или отсутствии функции не наблюдается замены типов клеток. Для таких состояний предложено лечение трансплантацией стволовых клеток, хотя оно не всегда является успешным.
В области техники остается вопрос, почему организм подвергается повреждению и старению, когда он имеет механизм регенерации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает прибор, композиции и способы для удаления клеток, которые вмешиваются в регенеративные процессы путем блокады мест в ткани, в которых предшественники стволовых клеток могут исправить функцию. Настоящее изобретение также уменьшает долю частично и полностью нефункционирующих клеток вне зависимости от локализации в ткани.
Функциональность по настоящему изобретению определяют как работоспособное состояние клетки того же типа у выбранного здорового человека.
Приборы, композиции и способы по настоящему изобретению обеспечивают регенеративные процессы путем дифференциального уничтожения клеток, обратно пропорционально степени функционирования клеток (т.к. чем ниже функционирование, тем больше вероятность уничтожения), и затем применения такой методики. Такая методика уничтожения клеток сохраняет пролиферирующие клетки. Например, любое из липофусцина, конечных продуктов гликирования или жесткости клеток может быть выбрано в качестве маркера сохранения пролиферации частичного или полного нефункционирования. Методики уничтожения клеток, направленные против таких маркеров, могут включать, соответственно, лазеры/интенсивное излучение, антитела и ультразвук. Клетки могут быть уничтожены в соответствии с настоящим изобретением путем, например, физических, электромагнитных, химических или биологических методик. Физические методики включают без ограничения ультразвуковой и другие осцилляционные методы для разрушения мембран или структур клеток, приводя к смерти клеток. Электромагнитные методики включают, без ограничения, и нацеливаются с помощью сенсибилизаторов (таких как наночастицы абсорбента, например) EMF (см., например, Litovitz, патент США №7367988 для методов EMF), свет высокой интенсивности, радиоволновые микроволны, лазеры, магнитные явления и ионизирующее излучение. Химические методики включают без ограничения токсичные наночастицы, химические токсины и соединения, удаляющие структуру, такие как β-аминопропионитрил. Биологические методики включают без ограничения антитела к частично функционирующим и нефункционирующим клеткам и их варианты и модификации, такие как конъюгаты токсинов и клетки натуральные киллеры, модифицированные для экспрессии целеспецифичных антител. Методики могут быть скомбинированы, если определена эффективность (например, см. McHale et al., патент США №6821274 для сенсибилизации к ультразвуку путем обработки EMF). Приборы, способы и композиции по настоящему изобретению могут быть использованы последовательно или одновременно в комбинации, которая определяется при контроле, как эффективная для обеспечения регенерации.
Предпочтительно, приборы, композиции и способы селективно уничтожают частично и/или полностью нефункционирующие клетки по сравнению с функционирующими клетками того же типа клеток до такой степени, что после удаления уничтоженных клеток путем разрушения или поглощения, их заменяют функционирующие клетки. Прибор, композиции и способы для уничтожения клеток по настоящему изобретению должны предпочтительно сохранять пролиферирующие, функционирующие клетки и должны иметь степень, способствующую избеганию избыточного воспалительного ответа.
Оценка улучшения или поддержания желаемого результата может быть использована для регуляции частоты повторного применения прибора, композиций и способов по настоящему изобретению. Применение и повторное применение могут быть определены с целью постепенного улучшения во избежание подавления естественных механизмов, таких как удаление клеток/обломков клетками-уборщиками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Чертеж иллюстрирует прибор по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Высшие многоклеточные организмы ведут себя как сообщества специализированных клеток, которые работают вместе, не сохраняя каждую отдельную клетку, но сохраняя организм в целом. У людей во время развития клетки, которые находятся «на пути» развития, удаляются программируемой клеточной смертью, апоптозом для пользы тканей, органов или организма в целом. Даже когда организм достигает зрелости, определенные поврежденные клетки, такие как поврежденные клетки крови, разрушаются организмом для создания возможности замены. Заменяющие клетки происходят из стволовых клеток. Соответственно в зрелом организме оборот клеток является ключом к поддержанию молодого/функционирующего целого.
За счет такого кругооборота может происходить разрушение функционирующих клеток до такой степени, пока разрушение с течением времени не нарушает функции организма. Следовательно, такое разрушение должно предпочтительно иметь целью непролиферирующие клетки, которые являются частично или полностью нефункционирующими, однако нет необходимости абсолютно избегать уничтожения функционирующих и пролиферирующих клеток. Целью является сохранение сообщества клеток (например, организма), а не отдельных клеток. Пролиферирующие клетки включают и клетки, которые делятся, и клетки, такие как стволовые клетки, которые в норме делятся при стимуляции.
Тогда как стволовые клетки участвуют в замене обычных тканей, повреждение может также быть причиной для высвобождения фактора или факторов, стимулирующих пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток. Стволовые клетки дают клетки, которые заживляют повреждение, например, заживляют порез эпителия.
Однако деление и дифференцировка стволовых клеток могут быть неправильными, даже канцерогенными в присутствии нормального комплекта клеток. Соответственно, существуют механизмы для предотвращения избыточной пролиферации. Например, присутствие клетки на месте в эпителии предотвращает замещение в этом положении. Примером такого вида феномена является контактное ингибирование, когда клетки перестают пролиферировать, когда они приходят в контакт с другими клетками. Феномен может быть обобщен до правила, что для облегчения пролиферации и дифференцировки стволовых клеток для регенерации клеток в определенном месте, в указанном месте в ткани не может быть клетки или структуры.
В некоторых случаях человеческий организм включает клетки для разрушения структуры, такие как остеокласты в кости, а также клетки для построения структуры, такие как остеобласты в кости. Существует баланс между активностью двух типов клеток, который определяет вид полученной структуры. При условии, что какие-либо внутренние механизмы не удаляют клетки/структуру для периодического обновления, настоящее изобретение обеспечивает удаление для обеспечения регенерации.
Клетки на месте, которые ингибируют действие стволовых клеток, могут быть полностью функционирующими, частично функционирующими или полностью нефункционирующими. Мертвые клетки могут быть удалены очищающими макрофагами, таким образом, позволяя замену, но неправильно функционирующие клетки могут оставаться, несмотря на повреждающие эффекты для пациента (т.е. организм, частью которого они являются). Частично или полностью нефункционирующие клетки, т.е. неправильно функционирующие клетки, не могут подвергаться апоптозу и, следовательно, не могут сами по себе стимулировать расщепление макрофагами. Такие неправильно функционирующие клетки уничтожаются в соответствии с настоящим изобретением для удаления с помощью естественных процессов организма.
Терапевтическое уничтожение клеток в терапии рака нацелено против пролиферирующих клеток, четко противоположно настоящему изобретению. В соответствии с настоящим изобретением действие против рака обеспечивается путем стимуляции пролиферации стволовых клеток так, что механизмы, корректирующие ошибки, которые действуют во время деления клеток, могут корректировать мутации, которые в ином случае могут накапливаться в неделящихся клетках.
Без ограничения частично или полностью нефункционирующие клетки по настоящему изобретению не могут быть полностью функционирующими из-за повреждения, такого как повреждение свободными радикалами, или сшивка в результате реакции с сахарами, т.е. гликирование. Клетки, которые являются частично или полностью нефункционирующими из-за генетической структуры, которую разделяют стволовые клетки пациента, могут быть заменены экзогенными стволовыми клетками, имеющими полностью функционирующую генетическую структуру.
Блокада действия стволовых клеток клеткой или структурой на месте в ткани влияет на действие эндогенных и трансплантированных стволовых клеток. Структура, которая блокирует действие стволовых клеток, необязательно является клеткой. Неклеточный материал, такой как рубцовая ткань, может блокировать такую регенерацию. Это может объяснить неудачи в регенерации и в трансплантации стволовых клеток. В рамках, допустимых в заданной ситуации, неклеточные блокирующие структуры могут быть удалены в соответствии с настоящим изобретением.
При удалении блокирующих клеточных и/или неклеточных материалов, соответствующие регенерирующие клетки, такие как стволовые клетки, сохраняют или дополняют путем трансплантации с целью осуществления регенерации. «Полностью функционирующий» определяют как степень специфической функции для определенного типа клеток, проявляемой доступным предшественником стволовых клеток у пациента с или без трансплантации стволовых клеток, что бы ни было больше.
Пример прибора по настоящему изобретению проиллюстрирован на чертеже.
Эффектор 10 представляет собой устройство для уничтожения клеток. Эффектор 10 может быть, без ограничения, ультразвуковым оборудованием или устройством для введения антител, таким как капельница. Контрольное устройство 20 представляет собой устройство для регуляции действия эффектора 10 в соответствии с установленными параметрами и/или как модифицировано для обеспечения безопасности или эффективности. Без ограничения, контрольное устройство 20 может быть контрольной панелью эффектора 10. Монитор 30 обеспечивает информацию, касающуюся степени воспалительного ответа и/или других важных факторов в состоянии пациента, у которого применяют эффектор 10. Информация с монитора 30 может быть использована для регуляции контрольного устройства 20 и таким образом для регуляции или изменения характеристик эффектора 10. Монитор 30 может быть, без ограничения, термометром, соединенным с контрольным устройством 20.
Методику по настоящему изобретению выбирают для предпочтительного уничтожения частично функционирующих или полностью нефункционирующих клеток или для удаления неклеточных композиций, в противоположность беспорядочному уничтожению, что оказывает большой эффект на функционирующие клетки. Методика может быть выбрана в соответствии с настоящим изобретением путем воздействия методики на функционирующие и частично функционирующие и/или полностью нефункционирующие клетки и выбора концентраций, интенсивности и характеристик, таких как длина волны, частота, форма волны, непрерывность и продолжительность лечения. Методика, применяемая у определенного пациента, может быть выбрана на основании определения приемлемой селективности для частично функционирующих и/или полностью нефункционирующих клеток по сравнению с функционирующими клетками.
Подходящие методы и критерии выбора являются легкодоступными специалисту в области техники. Такие способы выбора обычно применяются специалистом в определенной области техники для выбора уровня лечения лазером для удаления повреждений, лечения рака лучевой терапией, выбора моноклональных антител, выбора токсинов для терапевтического использования и выбора ультразвуковых характеристик для лечения, например. В соответствии с настоящим изобретением, выбранные методики различают функционирующие от нефункционирующих и/или частично функционирующих клеток того же типа клеток, как функционирующие клетки.
Методики, которые действуют на основании различий между функционирующими и частично или полностью нефункционирующими клетками, могут быть основаны на свойствах клеток, ассоциированных с дисфункцией, таких как сшивки, жесткость мембраны и коричневая окраска, ассоциированная с липофусцином, в старых и стареющих клетках в противоположность к рождающимся, делящимся или функционирующим клеткам. Методики, такие как ультразвук, нацеленный на гармонические частоты сшитых клеточных мембран или компонентов, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. Аналогично этому, методики, такие как лазеры или интенсивное излучение с длиной волны, предпочтительно абсорбируемой частично функционирующими или полностью нефункционирующими клетками, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением.
Методики по настоящему изобретению могут быть использованы для локализации терапии при необходимости. Локализация может быть осуществлена посредством, без ограничения, компьютерной томографии, магнитно-резонансной терапии и позитронно-эмиссионной терапии. Наиболее предпочтительно, методики по настоящему изобретению могут применяться к целому организму без необходимости локализации.
Тогда как методики выбирают для одной или более целей, методики могут применяться периодически, особенно при низкой интенсивности или концентрации для поддержания или увеличения положительного баланса между функционирующими по сравнению с частично или полностью нефункционирующими клетками. Плавное по сравнению со стремительным уничтожение клеток может помочь избежать токсических эффектов высокого уровня продуктов распада клеток и/или вредоносных эффектов воспалительного ответа.
В добавление к терапевтическому применению считают, что в рамки настоящего изобретения включают нелечебное, нечеловеческое и промышленное применение. Также предусматривают косметическое применение, диагностическое применение и ветеринарное применение. Повторное применение метода по настоящему изобретению на низком уровне может быть сочетано с контролем для определения степени улучшения, как диагностической меры компонента состояния из-за поврежденных клеток по сравнению с генетическими факторами. В отношении применения в тканях и культурах клеток, например, деструкция блокирующих клеток может позволить удалить полученные мертвые клетки и обломки. Таким образом, продуктивность культур клеток и тканей может быть увеличена путем повышения относительной доли продуктивных клеток по сравнению с непродуктивными клетками.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры предназначены только для целей иллюстрации и не должны расцениваться как ограничения заявленного изобретения. Существует множество альтернативных методик и процедур, доступных специалисту в области техники, которые подобным образом позволят специалисту успешно осуществить предназначенное изобретение.
ПРИМЕР 1
В одном варианте осуществления настоящего изобретения конечные продукты гликирования, сшивки, созданные сахарами, связанными с белками, выбирают как показатель накопления повреждения клеток, коррелирующий с частичным или полным отсутствием функционирования. Антитела к таким конечным продуктам гликирования могут быть индуцированы в соответствии со способами, хорошо известными специалисту в области техники (например, Abed et al., патент США №6380165; Bucala, патент США №5702704) и гуманизированные моноклональные антитела, сохраняющие постоянные участки, которые позволяют разрушать целевые клетки иммунной системой, могут быть получены путем инъекции, также в соответствии с хорошо известными способами (например, Basi et al., патент США №7256273). Антитела могут быть скринированы в отношении эффективности по настоящему изобретению путем их метки и применения отдельно к необработанным клеткам по сравнению с клетками, инкубированными с сахаром, таким как рибоза, используемым для индукции образования конечных продуктов гликирования. Связывание антител с более высокой степенью с клетками, ранее инкубированными с сахарами, в противоположность клеткам, не обработанным сахаром, показывает предпочтительный эффект в отношении выбранной цели.
Антитела, полученные, как описано выше, могут вводиться пациенту внутривенно под контролем для определения, что воспалительные ответы, такие как лихорадка или потливость, не превосходят пределов, хорошо известных как безопасные. Такой процесс может быть повторен с интервалами для поддержания уровня регенерации. Процесс может быть сфокусирован для удаления частично и/или полностью нефункционирующих клеток в определенном положении (например, когда предполагается трансплантация стволовых клеток).
Оценка улучшения или поддержания желаемого результата может быть использована для определения частоты повторного применения антител по настоящему изобретению. Применение и повторное применение может быть определено с целью постепенного улучшения во избежание нарушения натуральных механизмов, таких как удаление клеток/обломков клетками-уборщиками.
ПРИМЕР 2
В другом варианте осуществления настоящего изобретения конечные продукты гликирования, сшивки, созданные сахарами, связанными с белками, выбирают как индикаторы накопления повреждения клеток, коррелирующие с частичным или полным отсутствием функционирования. Такая сшивка проявляет саму себя в повышении жесткости клеток. Специалист в области техники понимает жесткость для различия типов пролиферирующих по сравнению с непролиферирующими клетками (например, Kas et al., патент США №6067859).
Ультразвуковой прибор может быть использован в соответствии с практиками, хорошо известными специалисту в области техники для разрушения клеток с помощью вибрационных методик (например, Chapelon et al., патент США №5601526). Ультразвуковые параметры (например, частота, сила и пульсация) могут быть оценены в отношении эффективности в селективном разрушении более жестких клеток в соответствии с настоящим изобретением путем применения к необработанным клеткам по сравнению с клетками, инкубируемыми с сахаром, таким как рибоза, используемым для индукции образования конечных продуктов гликирования. Вибрационное по сравнению с термическим разрушением ультразвуком является предпочтительным в соответствии с настоящим изобретением. Параметры, выбранные для предпочтительного разрушения клеток, обработанных сахаром, в противоположность клеткам, ранее не обработанным сахаром, показывает предпочтительный эффект в отношении выбранной цели.
Ультразвук, как описано выше, может быть применен у пациента с контролем, чтобы воспалительные ответы, такие как лихорадка или потливость, не превосходили пределов, хорошо известных как безопасные. Такой процесс может быть повторен с интервалами для поддержания уровня регенерации. Процесс может быть сфокусирован для удаления частично и/или полностью нефункционирующих клеток в определенном месте (например, когда целью является трансплантация стволовых клеток).
Оценка улучшения или поддержания желаемого результата может быть использована для регуляции частоты повторного применения ультразвука в соответствии с настоящим изобретением. Применение и повторное применение могут быть определены с целью постепенного улучшения во избежание преодоления естественных механизмов, таких как удаление клеток/обломков клетками-уборщиками.
Тогда как настоящее изобретение описано в отношении предпочтительных вариантов осуществления изобретения, нет необходимости, чтобы настоящее изобретение было ограничено вариантами, описанными в настоящем описании, но, скорее, настоящее изобретение включает все варианты осуществления изобретения в рамках приложенной формулы изобретения, как рассматривают соответствующим образом.
ПРИМЕР 3
В другом варианте осуществления гуманизированное антитело к КПГ в соответствии с настоящим изобретением может иметь следующую аминокислотную последовательность константной области человека:
Указанное антитело может иметь следующие области, определяющие комплементарность:
CDR1H (тяжелая цепь): SYTMGVS
CDR2H (тяжелая цепь): TISSGGGSTYYPDSVKG
CDR3H (тяжелая цепь): QGGWLPPFAX
CDR1L (легкая цепь): RASKSVSTSSRGYSYMH
CDR2L (легкая цепь): LVSNLES
CDR3L (легкая цепь): QHIRELTRS.