專利名稱：促進再生的方法、組合物及設(shè)備的制作方法
促進再生的方法、組合物及設(shè)備
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2008年5月23日提交的申請?zhí)枮镹o. 61/055, 846、標題為“METHODS， COMPOSITIONS AND APPARATUS FOR FACILITATING REGENERATION” 的美國臨時申請的優(yōu)先 權(quán)，將上述申請通過引用的方式整體并入本文中。
關(guān)于聯(lián)邦政府資助研發(fā)的聲明
不適用。
通過引用將光盤上所提交的資料結(jié)合到本文中
不適用。技術(shù)領(lǐng)域
總體而言，本發(fā)明涉及一種用于促進組織和器官再生的方法、組合物及設(shè)備。具體 地說，本發(fā)明涉及阻止細胞抑制再生過程，從而獲得健康方面公認的益處以及與再生結(jié)果 相關(guān)的功能。
背景技術(shù)：
組織和器官再生的研究集中于通過用可溶因子活化干細胞來刺激再生的需求，或 通過破壞與損傷相關(guān)的交聯(lián)來處理具有部分功能或無功能的細胞以改善其功能的需求。上 述研究忽視了去除抑制效果的需求。
衰老由多種因素引起，但當且僅當再生干細胞是功能性干細胞的情況下，再生能 夠克服衰老的影響。干細胞在正常的損耗(normal wear-and-tear)后，對細胞進行替換、 使機體結(jié)構(gòu)重新生長并使機體組織更新，以生成替換細胞甚至替換結(jié)構(gòu)(如毛囊)。事實 上，如果機體內(nèi)所有干細胞都被破壞，幾天內(nèi)機體就會死亡。
然而，在多種疾病、機能失常(如男性型禿發(fā))及組織損傷中，當細胞受損或無功 能時，并未觀察到細胞類型被替換。對于上述情況，有人提出采取干細胞移植療法，盡管該 方法并不總能成功。
在本領(lǐng)域中留下了這樣的疑問，即機體具有再生機制時，為何還會屈從于損傷及哀老。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了將干擾再生過程的細胞去除的設(shè)備、組合物及方法，所述細胞通過 阻斷組織中的某些位置(在這些位置，干細胞后代可改善功能)來干擾再生過程。本發(fā)明 還降低了具有部分功能及無功能的細胞的比例，而不考慮其在組織中的位置。
本發(fā)明的功能性(functionality)被定義為在所選擇的健康個體中，相同類型的 細胞的運行狀態(tài)(state of operation)。
本發(fā)明的設(shè)備、組合物及方法反向地(inversely)基于所述細胞的功能性程度 (degree of functionality)，區(qū)別性地殺死細胞(即功能性越低，越可能被殺死)，以及采用該技術(shù)來促進再生過程。這一殺死細胞的技術(shù)優(yōu)先保留增殖細胞。舉例來說，可選取 脂褐質(zhì)(lipofuscin)、糖基化終產(chǎn)物或細胞硬度(cell stiffness)作為具有部分功能性 或無功能性的增殖維持的標記物。針對上述標記物的殺死細胞的技術(shù)分別包括激光/強 光、抗體及超聲。依照本發(fā)明，可通過例如物理技術(shù)、電磁技術(shù)、化學(xué)技術(shù)或生物技術(shù)殺死 細胞。所述物理技術(shù)包括但不限于用于擾亂細胞膜或結(jié)構(gòu)從而引起細胞死亡的超聲及其 它振動(oscillatory)方法。所述電磁技術(shù)包括但不限于致敏劑(例如吸收劑納米顆粒) EMF (參見例如Litovitz，美國專利No. 7，367，988關(guān)于EMF方法的記載)、高強度光、無線電 波微波(radio waves microwaves)、激光、磁以及電離輻射，并被上述技術(shù)作為目標。所述 化學(xué)技術(shù)包括但不限于毒性納米顆粒、化學(xué)毒素以及例如β -氨基丙腈等結(jié)構(gòu)去除化合物 (structure removal compounds)。所述生物技術(shù)包括但不限于針對具有部分功能或無功 能的細胞的抗體及其變種或修飾物，如毒素綴合物(toxin conjugates)以及經(jīng)過修飾以表 達靶特異性抗體的天然殺傷細胞。經(jīng)確認有效，可組合使用上述技術(shù)(如見McHale等，美 國專利No. 6，821，274關(guān)于通過EMF處理的超聲致敏的記載)。當監(jiān)測確定對促進再生有效 時，本發(fā)明的設(shè)備、方法及組合物可以順序使用，或同時組合使用。
優(yōu)選地，相對于相同細胞類型的功能細胞而言，所述設(shè)備、組合物及方法 選擇性地殺死具有部分功能和/或無功能的細胞，并達到下述程度一旦通過破碎 (disintegration)或清除(scavenging)將殺死的細胞去除，功能細胞就將部分功能和/或 無功能的細胞替換。本發(fā)明的殺死細胞的設(shè)備、組合物及方法必須優(yōu)先保留增殖的功能細 胞，同時必須在一定程度上避免過度的炎性反應(yīng)。
對于所需結(jié)果的改善或維持的評估，可用于指導(dǎo)再次應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備、組合物 及方法的頻率。所述應(yīng)用與再次應(yīng)用可根據(jù)逐漸改善的目標來確定，從而避免無法抵抗的 自然機制，比如通過清除性細胞(scavenging cell)去除細胞/碎片。


附圖表示依照本發(fā)明的設(shè)備。
具體實施方式
高等多細胞有機體表現(xiàn)為共同發(fā)揮作用的特化細胞的群體(community)，它們并 不保護每個單獨的細胞，而是將該有機體作為一個整體進行保護。在發(fā)育中的人體內(nèi)，發(fā)育 過程中的細胞通過程序性細胞死亡(即凋亡)去除，以使得組織、器官或整個有機體受益。 即使當有機體已到達了成熟期，具有一定損傷的細胞(例如損傷的血細胞)也會被機體破 壞，從而讓步于替換作用。所述替換細胞源自于干細胞。因此，在成熟的有機體中，細胞更 新(cell turnover)是維持年輕/有功能的整體的關(guān)鍵。
只要隨時間推移，該破壞作用不降低有機體的功能，所述更新便能以破壞功能細 胞為代價而進行。因此，上述破壞作用必須優(yōu)先靶向具有部分功能或無功能的非增殖細胞， 但并不需要完全避免殺死功能細胞和增殖細胞。目標在于保護細胞的群體(如有機體)，而 不是單獨的細胞。增殖的細胞包括兩種正在分裂的細胞；以及在刺激下正常分裂的細胞 (例如干細胞)。
當干細胞參與通常的組織替換時，損傷也可成為誘因從而釋放刺激干細胞增殖和分化的一個或多個因子。干細胞可以生成治愈損傷(例如，治愈上皮中的傷口)的細胞。
然而，在正常的細胞補充作用的存在下，干細胞的分裂和分化是不正常的，甚至可 引起腫瘤。因此，存在著阻止過度增殖的機制。例如，上皮中某位置存在細胞便阻止了在該 處的替換。該種現(xiàn)象的實例是接觸抑制(contact inhibition)，即當細胞與其它細胞接觸 時便停止增殖。所述現(xiàn)象可以歸納為如下規(guī)律，即，為了促進干細胞的增殖和分化以使細胞 在某位置再生，組織中在此位置不能存在細胞或結(jié)構(gòu)。
在某些情況下，人體既包括破壞結(jié)構(gòu)的細胞(如骨中的破骨細胞)，也包括構(gòu)建結(jié) 構(gòu)的細胞(如骨中的成骨細胞)。兩類細胞的活性之間的平衡決定了所得結(jié)構(gòu)的程度。在 這個意義上，如果任何內(nèi)在的機制均未去除細胞/結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)周期性的更新，本發(fā)明提供 了去除作用以促進再生。
處于抑制干細胞作用位置的細胞可以是全功能的、部分功能的或無功能的。死細 胞可被清除性巨噬細胞去除，從而使替換成為可能，但機能失常的細胞(malfunctioning cells)仍可能被保留，盡管這會對受試者(即，其是有機體的一部分)產(chǎn)生不良影響。具有 部分功能或無功能的細胞，即機能失常的細胞不能發(fā)生凋亡，因此也無法自發(fā)刺激巨噬細 胞的清除作用?？梢勒毡景l(fā)明殺死這種機能失常的細胞，從而實現(xiàn)利用機體的自然進程清 除所述細胞。
癌癥治療中治療性地殺死細胞的目的是針對增殖的細胞，與本發(fā)明剛好相反。依 照本發(fā)明，通過刺激干細胞增殖使得在細胞分裂中發(fā)揮功能的糾錯(error-correcting) 機制可糾正突變，否則所述突變可在非分裂的細胞中發(fā)生累積，由此提供了抗癌作用。
不加限制地，依照本發(fā)明的具有部分功能或無功能的細胞由于損傷(如自由基損 傷)或與糖反應(yīng)(即糖基化)引起的交聯(lián)不是全功能的。由于與受試者的干細胞享有相同 遺傳組成(genetic makeup)而具有部分功能或無功能的細胞，可被具有全功能遺傳組成的 外源干細胞替換。
通過組織中某位置的細胞或結(jié)構(gòu)阻斷干細胞的作用，干擾了內(nèi)源干細胞及移植干 細胞的作用。阻斷干細胞作用的結(jié)構(gòu)不需要是細胞。非細胞的物質(zhì)(如瘢痕組織)也可以 阻斷這種再生作用。這一點便可解釋再生及干細胞移植中的失敗。只要在給定情況下可行， 便可依照本發(fā)明去除非細胞的阻斷結(jié)構(gòu)。
去除阻斷的細胞物質(zhì)和/或非細胞物質(zhì)后，合適的再生細胞(如干細胞)被保留 或通過移植進行補充，從而使再生成為可能?！叭δ艿?fully functional)”定義如下 在進行干細胞移植或未進行干細胞移植的受試者體內(nèi)，可獲得的干細胞后代所展現(xiàn)出的特 定細胞類型的指定功能的程度中，程度更高的那種情況。
依照本發(fā)明的設(shè)備的實例如圖1所示。效應(yīng)器10是殺死細胞的裝置。效應(yīng)器10 可以是超聲儀器或抗體給予裝置(例如滴注設(shè)備)，但不限于此?？刂破?0是依照預(yù)設(shè)的 參數(shù)和/或為保證安全性或有效性而修改的參數(shù)，調(diào)控效應(yīng)器10運行的裝置?？刂破?0 可以是效應(yīng)器10的控制面板，但不限于此。在效應(yīng)器10應(yīng)用于受試者的條件下，監(jiān)測器30 提供關(guān)于炎性反應(yīng)的程度和/或其他重要因子的信息。來自監(jiān)測器30的信息可用于調(diào)節(jié) 控制器20，由此調(diào)節(jié)或改變效應(yīng)器10的運行。監(jiān)測器30可以是與控制器20相連的溫度 計，但不限于此。
與對功能細胞有很大影響的無差別殺滅作用(indiscriminate killing)相反，選擇依照本發(fā)明的技術(shù)，用以優(yōu)先殺死具有部分功能或無功能的細胞，或去除非細胞的組 成部分。通過對功能細胞和具有部分功能的細胞和/或無功能的細胞使用本發(fā)明的技術(shù)， 選擇濃度、強度以及例如波長、頻率、波形、連續(xù)性及處理的持續(xù)時間等特征，可選定這一技 術(shù)。相對于功能細胞，對具有部分功能和/或無功能的細胞可接受的選擇性的識別為基礎(chǔ)， 可選擇應(yīng)用于特定受試者的技術(shù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易獲取適當?shù)倪x擇方法及標準。所述選擇方法是相關(guān)領(lǐng)域技 術(shù)人員常規(guī)采用的方法，如選擇用于去除瘢痕(blemish)的激光治療水平、通過放射療法 治療癌癥、選擇單克隆抗體、選擇治療性使用的毒素及選擇用于治療的超聲波性質(zhì)。依照本 發(fā)明，所選擇的技術(shù)可以區(qū)分功能細胞以及與所述功能細胞的細胞類型相同的無功能的細 胞和/或具有部分功能的細胞。
依據(jù)具有部分功能或無功能的細胞與功能細胞間的差異發(fā)揮作用的技術(shù)，可以基 于與功能異常相關(guān)的細胞特性，例如，與新生細胞、分裂細胞或功能細胞相反，在老化細胞 或衰老細胞中的交聯(lián)、膜硬度和與脂褐質(zhì)相關(guān)的褐色著色。依照本發(fā)明，可以采用如超聲的 技術(shù)，其目標是交聯(lián)的細胞膜或組分的諧振頻率。同樣地，依照本發(fā)明，也可采用如激光或 強光的技術(shù)，所述激光或強光具有可優(yōu)先被具有部分功能或無功能的細胞吸收的波長。
依照本發(fā)明的技術(shù)可用于在需要的地方進行定點治療(localize therapy)。可以 通過計算機輔助斷層成像術(shù)、磁共振成像及正電子發(fā)射斷層成像術(shù)實現(xiàn)定位，但不限于這 些成像技術(shù)。更優(yōu)選地，依照本發(fā)明的技術(shù)可應(yīng)用于整個有機體而無需定位。
一旦選定了針對一個或多個靶的技術(shù)，所述技術(shù)可以周期性地使用，尤其可在低 強度或低濃度的條件下周期性使用，以維持或提高功能細胞與具有部分功能或無功能的細 胞間的正平衡。與急促的細胞殺傷相比，逐步的細胞殺傷能夠避免來自高水平的細胞破壞 產(chǎn)品的毒性影響和/或炎性反應(yīng)的有害影響。
除治療性的應(yīng)用之外，非治療性應(yīng)用、非人類應(yīng)用及工業(yè)化應(yīng)用也包括在本發(fā)明 的范圍內(nèi)?；瘖y品的應(yīng)用、診斷的應(yīng)用及獸醫(yī)的應(yīng)用也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在低水平下重 復(fù)實施本發(fā)明的方法可與監(jiān)測相結(jié)合，以確定改善的程度，作為比較受損細胞與遺傳因子 引起的疾病的組分的診斷測量。就組織和細胞培養(yǎng)物的應(yīng)用而言，例如，對阻斷細胞的破壞 可使得所得死細胞及碎片能夠被沖洗掉。以這種方式，可通過提高生產(chǎn)性細胞相對于非生 產(chǎn)性細胞的相對比例，來提高細胞及組織培養(yǎng)物的生產(chǎn)能力。
實施例
以下實施例僅用于說明的目的，不應(yīng)被理解為對所要求保護的發(fā)明的限制。對本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言，還存在多種可替代的技術(shù)和方法，所述技術(shù)和方法也可類似地使得本 領(lǐng)域的技術(shù)人員成功完成預(yù)期的發(fā)明。
實施例1
在本發(fā)明一個實施方式中，糖基化終產(chǎn)物、由糖與蛋白結(jié)合而產(chǎn)生的交聯(lián)被選作 與部分功能性或無功能性相關(guān)的細胞損傷累積的指標。依照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法， 可產(chǎn)生針對上述糖基化終產(chǎn)物的抗體(如Abed等，美國專利No 6，380，165 ；Bucala，美國 專利No 5，702，704)，還可依照公知的方法，制備注射用的保留了恒定區(qū)的人源化單克隆抗 體，所述人源化單克隆抗體使得通過免疫系統(tǒng)破壞靶細胞成為可能(如Basi等，美國專利 No. 7，256，273)。依照本發(fā)明，通過對抗體進行標記并分別應(yīng)用于未處理的細胞以及用糖(如核糖)培養(yǎng)的細胞(用于誘導(dǎo)形成糖基化終產(chǎn)物)，可對抗體的有效性進行篩選。與未 經(jīng)糖處理的細胞相反，抗體與事先用糖培養(yǎng)的細胞的結(jié)合性更高，表明優(yōu)先針對所選的靶 標發(fā)揮作用。
如上所述產(chǎn)生的抗體可通過靜脈給予受試者，通過監(jiān)測來確定例如發(fā)燒或腫脹等 的炎性反應(yīng)并未超過公認的安全極限。該過程可每隔一定時間重復(fù)進行，以維持再生的水 平。該過程可關(guān)注于去除特定位置的具有部分功能和/或無功能的細胞(如干細胞移植 靶向的位置)。
對于改善或維持的所需結(jié)果的評估，可用于指導(dǎo)依照本發(fā)明的抗體再次應(yīng)用的頻 率。所述應(yīng)用與再次應(yīng)用可根據(jù)逐漸改善的目標來確定，從而避免無法抵抗的自然機制，比 如通過清除性細胞去除細胞/碎片。
實施例2
在本發(fā)明另一個實施方式中，糖基化終產(chǎn)物、由糖與蛋白結(jié)合而產(chǎn)生的交聯(lián)被選 作與具有部分功能性或無功能性相關(guān)的細胞損傷的累積的指標。所述交聯(lián)以細胞的硬化顯 現(xiàn)出來。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解可以通過硬度將增殖細胞及非增殖細胞進行類型區(qū)分(如 Kas 等，美國專利 No. 6，067，859)。
依照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的實踐，可利用超聲裝置通過振動技術(shù)破壞細胞(如 Chapelon等，美國專利No. 5,601, 526)。依照本發(fā)明，可通過將超聲應(yīng)用于未處理的細胞以 及用糖(如核糖)孵育的細胞(用于誘導(dǎo)形成糖基化終產(chǎn)物)，針對選擇性破壞更硬的細胞 (stiffer cells)方面的有效性，對超聲參數(shù)(如頻率、功率和脈沖)進行篩選。依照本發(fā) 明，相比超聲引起的熱破壞，優(yōu)選超聲引起的振動破壞。所選的參數(shù)用于優(yōu)先破壞經(jīng)糖處理 的細胞，而不是事先未經(jīng)糖處理的細胞，表明本發(fā)明優(yōu)先針對所選的靶標發(fā)揮作用。
如上所述的超聲可應(yīng)用于受試者，通過監(jiān)測確定例如發(fā)燒或腫脹等的炎性反應(yīng)并 未超過公認的安全極限。該過程可每隔一定時間重復(fù)進行，以維持再生的水平。該過程可 關(guān)注于去除特定位置的具有部分功能或無功能的細胞(如干細胞移植靶向的位置)。
對于所需結(jié)果的改善或維持的評估，可用于指導(dǎo)依照本發(fā)明的超聲再次應(yīng)用的頻 率。所述應(yīng)用與再次應(yīng)用可根據(jù)逐漸改善的目標來確定，從而避免無法抵抗的自然機制，比 如通過清除性細胞去除細胞/碎片。
本發(fā)明從優(yōu)選實施方式的方面進行了描述，并不意味著本發(fā)明局限于此處所記載 的實施方式，相反，在合理解釋的情況下，本發(fā)明包括所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實施方 式。
權(quán)利要求
1.一種促進受試者體內(nèi)再生過程的方法，所述方法包括以下步驟a)選擇區(qū)別性地殺死細胞的技術(shù)，所述技術(shù)反向地基于所述細胞的功能性程度，并正 向地基于對受試者體內(nèi)非增殖細胞的優(yōu)先作用；以及b)應(yīng)用所述技術(shù)以提高具有所述功能性程度的細胞的比例。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)別性地殺死細胞包括對所述細胞施加超聲。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇的步驟包括選取抗-糖基化終產(chǎn)物的抗體 的劑量水平的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法進一步包括監(jiān)測炎性反應(yīng)的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇的步驟包括從基本上由以下技術(shù)組成的 組中進行選擇的步驟用于擾亂細胞膜或結(jié)構(gòu)從而引起細胞死亡的超聲及其它振動方法、 EMF、高強度光、無線電波、微波、激光、磁以及電離輻射、化學(xué)毒素、針對具有部分功能或無 功能的細胞的抗體、抗體-毒素綴合物以及經(jīng)過修飾以表達靶特異性抗體的天然殺傷細 胞。
6.一種用于促進再生過程的方法中的組合物，所述組合物的特征在于，當保護功能性 增殖細胞時，基于與所述細胞的功能性程度呈反向關(guān)系而區(qū)別性地殺死細胞。
7.如權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述組合物包括抗-糖基化終產(chǎn)物的抗體。
8.一種用于促進再生過程的方法中的設(shè)備，所述設(shè)備的特征在于，當保護功能性增殖 細胞時，基于所述細胞的功能性程度區(qū)別性地殺死細胞。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括破壞細胞的效應(yīng)器、檢測炎性反應(yīng)的 監(jiān)測器以及決定所述效應(yīng)器作用水平的控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除干擾再生過程的細胞的設(shè)備、組合物及方法。相對于功能細胞而言，所述設(shè)備、組合物及方法選擇性地殺死具有部分功能和/或無功能的細胞，同時保護功能性增殖細胞達到下述程度一旦通過破碎或清除來去除已經(jīng)殺死的細胞，功能細胞就替換所述具有部分功能或無功能的細胞。
文檔編號C12N1/06GK102037119SQ200980118817
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者劉易斯·S·格魯伯 申請人:Siwa有限公司