專利名稱：用于向大腦遞送治療劑的導(dǎo)管優(yōu)化配置的制作方法
用于向大腦遞送治療劑的導(dǎo)管優(yōu)化配置
背景技術(shù)：
增強(qiáng)傳送遞送(convection-enhanced delivery, CED)是間隙性中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS)遞送技術(shù)，還可在遞送藥劑到中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNQ中避開血腦屏障。大部分治療劑到腦部的常規(guī)局部遞送依賴于根據(jù)濃度梯度的擴(kuò)散。擴(kuò)散率與藥劑大小成反比，且通常慢于組織清除。因此，擴(kuò)散導(dǎo)致大部分遞送藥劑非均勻分布且局限于所述來源的幾毫米范圍內(nèi)。相反，CED采用在輸液管頂部建立的液壓梯度，整體流向胞外流動空間內(nèi)的傳送物質(zhì)。 CED使得胞外灌注的物質(zhì)能經(jīng)血管周隙進(jìn)一步傳送，血管的節(jié)律性收縮作為輸液的有效動力。因此，相較單一注射，可發(fā)現(xiàn)更高濃度的藥物在更大面積的靶向組織上更均勻分布。目前，CED在神經(jīng)退行性疾病如帕金森病(PD)和神經(jīng)腫瘤領(lǐng)域上進(jìn)行臨床測試。CED的實(shí)驗(yàn)室研究涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如遞送小分子、大分子、病毒顆粒、磁性納米顆粒和脂質(zhì)體。通過新型對比劑與治療劑共輸注輔助的CED顯示已在嚙齒類動物、非人靈長類 (NHP)和人中進(jìn)行研究。CED期間，給定藥劑的分布體積(Vd)取決于傳送組織的結(jié)構(gòu)特性， 如導(dǎo)水率、血管體積率和胞外流體分率。其還取決于輸注過程的技術(shù)參數(shù)，如套管設(shè)計(jì)、套管定位、輸注體積、和輸注率，用于提高遞送效率且同時(shí)努力限制治療劑擴(kuò)散到靶標(biāo)外區(qū)域。圖像指導(dǎo)的神經(jīng)導(dǎo)航利用立體定位原理。認(rèn)為腦部是可分成三個虛擬空間相交平面的幾何體積，所述平面基于笛卡兒坐標(biāo)系彼此正交(水平、正面、矢狀)。腦內(nèi)的任何點(diǎn)可通過測定其沿著這3個正交平面的距離來指定。神經(jīng)導(dǎo)航提供了精確的手術(shù)指導(dǎo)，這是通過參考此腦坐標(biāo)系與在計(jì)算機(jī)工作站控制臺上顯示的患者平行坐標(biāo)系的三維圖像數(shù)據(jù)，使得醫(yī)學(xué)圖像成為對應(yīng)腦內(nèi)實(shí)際位置的點(diǎn)對點(diǎn)圖(參見Golfinos等.，J Neurosurg 1995 ； 83 :197-205)。將功能性成像模式(具體是腦磁圖描記術(shù)(MEG))、機(jī)能性磁共振成像(fMRI) 和正電子成象術(shù)與神經(jīng)導(dǎo)航結(jié)合可在神經(jīng)病學(xué)上取得顯著進(jìn)展。本發(fā)明提供改善的套管定位方法。發(fā)明概述提供了方法和系統(tǒng)，通過將遞送套管定位成提供優(yōu)化配置來改善治療劑遞送到腦部靶向區(qū)域。本發(fā)明的套管定位指南避免了將治療劑遞送到腦中存在的“滲漏通路”，通過采用套管定位指南，獲得靶向腦區(qū)域中可重復(fù)的輸液分布，從而更有效遞送治療劑到腦中。 通常優(yōu)選滲漏通路與遞送尖端距離大于1mm。靶向的感興趣區(qū)域包括但不限于殼、丘腦、 腦干等。在一些實(shí)施方式中，接受者是靈長類動物，例如人和非人靈長類。提供了確定套管定位優(yōu)化配置的方法。在一些實(shí)施方式中，從實(shí)驗(yàn)上檢測配置，通過以下方法將顯像劑遞送到腦的靶向區(qū)域，檢測輸液分布，將套管配置位點(diǎn)與所需分布相關(guān)聯(lián)，其中優(yōu)化配置產(chǎn)生適當(dāng)包含的輸液，即所述輸液不擴(kuò)散到所需靶區(qū)域之外。在其它實(shí)施方式中，本文提供的所述定位配置用于通過3維建模技術(shù)從一個物種外推到另一物種。提供了將藥劑遞送到腦部的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括遞送管、配有優(yōu)化套管配置的定位坐標(biāo)的立體定位系統(tǒng)。本發(fā)明治療劑的給藥可通過能遞送治療劑的任何局部遞送系統(tǒng)進(jìn)行。這類遞送系統(tǒng)的示例包括但不限于CED和腦內(nèi)遞送，具體是CED。在一些實(shí)施方式中，所述遞送管是分段設(shè)計(jì)的套管，通過使初始液體回流超出所述段來減少沿著輸注裝置的回流。在這種方法中，本發(fā)明的配置坐標(biāo)使所述段和/或靶向組織內(nèi)輸液管尖端的最優(yōu)配置位點(diǎn)能防止治療劑遞送到腦中的滲漏通路，如作為腦中的滲漏通路的外周白質(zhì)束、血管、心室等。一方面，本發(fā)明提供治療特征為神經(jīng)元死亡和/或功能障礙的CNS失調(diào)患者的方法。在一個實(shí)施方式中，CNS失調(diào)是慢性疾病。在另一實(shí)施方式中，CNS失調(diào)是急性疾病。 通過本發(fā)明方法治療的感興趣CNS失調(diào)包括但不限于亭丁頓舞蹈癥、阿爾茨海默病、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)、帕金森病、中風(fēng)、顱腦損、脊髓損傷、多發(fā)性硬化癥、路易體癡呆、視網(wǎng)膜退化、癲癇、精神病、激素平衡失調(diào)、和耳蝸退行性病變。治療方法可包括預(yù)防性方法，例如涉及術(shù)前診斷。術(shù)前診斷可包括但不限于遺傳篩選、神經(jīng)成像等。神經(jīng)成像可包括功能性神經(jīng)成像或非功能性成像，例如PET、MRI和/或CT。另一方面，本發(fā)明提供治療具有CNS失調(diào)風(fēng)險(xiǎn)的病人的預(yù)防性方法。所述方法包括局部遞送藥物組合物給病人中的響應(yīng)CNS神經(jīng)元群，使用本發(fā)明的套管定位坐標(biāo)，其中給予這種生長因子可防止或延遲CNS失調(diào)發(fā)生，或一旦出現(xiàn)CNS失調(diào)則降低其嚴(yán)重性。本發(fā)明的這些和其它方面和實(shí)施方式以及制備和使用本發(fā)明的方法在圖片和發(fā)明的說明、實(shí)施例、權(quán)利要求及附圖中更詳細(xì)描述。附圖簡要說明

圖1 回流的空間坐標(biāo)和長度與殼中MRI示蹤物分布之間的關(guān)聯(lián)性。圖2 :(A)殼中分段套管定位示意圖。顯示各種情況下綠區(qū)、藍(lán)區(qū)和紅區(qū)中的導(dǎo)管分段和尖端。(B)顯示各區(qū)成功的分布，其定義為殼中的Vd相比總Vd(p < 0. 01)。(C)代表性MR圖像顯示綠區(qū)、藍(lán)區(qū)和紅區(qū)的殼中釓特醇分布。圖C、D和E顯示各區(qū)的套管定位和初始輸注。圖F、G和H顯示灌入各RGB區(qū)后腦中的釓特醇分布。注意到在G(藍(lán)色)的白質(zhì)束內(nèi)有微小滲漏，H(紅色)內(nèi)有顯著滲漏。綠區(qū)(F)內(nèi)的輸注僅形成在殼中的示蹤物分布。圖3 概況了 NHP的殼㈧和人殼⑶中各段的RGB區(qū)，這是基于NHP所得RBG參
數(shù)并用同一標(biāo)度比較。圖4 :3D重構(gòu)NHP (A和C)和人殼(B和C)中的綠區(qū)以及代表性“綠區(qū)”體積。從 MR圖像中定義綠色區(qū)為位于CC腹側(cè)至少3mm的體積，垂直距離AC至少6mm(從導(dǎo)管尖端到 AC的3mm加上尖端長度3mm)，側(cè)離EC超過2. 75mm，居中離IC大于3mm。圖5 代表性MR圖像顯示在小和大輸注體積MRI示蹤物時(shí)殼中釓特醇分布和白質(zhì)束內(nèi)的滲漏。圖6顯示丘腦中Gd的Vd相比丘腦和WMT中總Vd的百分?jǐn)?shù)。圖7顯示丘腦中的套管定位。圖8中繪制了丘腦內(nèi)所含輸注示蹤物百分?jǐn)?shù)相對進(jìn)入點(diǎn)的圖。圖9中繪制了丘腦內(nèi)所含輸注示蹤物百分?jǐn)?shù)相對外側(cè)緣的圖。圖10.導(dǎo)管段到中線的距離與丘腦容量相關(guān)。圖11. CED期間腦干中的釓特醇分布。圖12.測量腦干中套管段定位的參數(shù)。
圖13顯示相對測量參數(shù)的腦干容量。圖14顯示丘腦和腦干中的Vi與Vd。圖15.具有Gd RCD的Tl加權(quán)MR圖像與ROI的3D構(gòu)建。(a) - (e)是從開始輸注到NHP丘腦至結(jié)束的各個時(shí)間點(diǎn)所得一系列冠狀面中實(shí)時(shí)Tl加權(quán)MR圖像。對應(yīng)輸注時(shí)間點(diǎn)的輸液體積(Vi)示于各圖下方。比例尺=0.5cm。(f)顯示基于輸注結(jié)束后左丘腦中Gd 信號的ROI的3D重建。Gd分布體積(Vd)示于圖下方。RCD 實(shí)時(shí)傳送地送。ROI :感興趣區(qū)域。 圖16.用AAV2-GDNF/Gd輸注的NHP中Vi和Vd間的線性關(guān)系。圖顯示NHP (n = 5) 中Vi和Vd間的線性關(guān)系(R2 = 0. 904，P < 0. 0001)。平均比為4. 68士0. 33 (平均值士 SEM)。Vi 輸液體積。Vd =Gd的分布體積。圖17.具有雙側(cè)輸注AAV2-GDNF到丘腦中的靈長類#1中MRI與組織學(xué)的關(guān)聯(lián)性。 (a). Tl加權(quán)MR圖像顯示丘腦中的Gd分布，以綠色概括。將對應(yīng)組織切片的⑶NF染色陽性區(qū)域(以橙色概括)轉(zhuǎn)成MR圖像以便比較。由于左和右輸注在不同時(shí)間完成，各輸注的最終MR圖像系列裁切并合并于圖a。左和右腦的輸注體積示于圖[Vi(L)和ViO )]下方。 比例尺=0. 5cm。(b). a中成像的靈長類腦的冠狀組織切片，顯示⑶NF染色模式與用Gd的 MRI中所示類似。比例尺=lcm。(c)b中加框插入的高倍放大，顯示丘腦內(nèi)的GDNF陽性細(xì)胞。比例尺=50mm。(d)和(e)顯示一系列MR圖像中左(d)和右(e)側(cè)腦上的Gd分布和 ⑶NF表達(dá)區(qū)域。r.相關(guān)系數(shù)。圖18.具有單側(cè)AAV2-GDNF和AAV2-AADC共輸注到丘腦中的靈長類#2中MRI與組織學(xué)的關(guān)聯(lián)性。(a). Tl加權(quán)MR圖像顯示丘腦中的Gd分布，以綠色概述。將對應(yīng)組織切片的GDNF(以橙色概括)和AADC(以藍(lán)色概括)染色陽性區(qū)域轉(zhuǎn)成MR圖像以便比較。比例尺=0. 5cm。(b). a中成像的靈長類腦的冠狀組織切片，顯示⑶NF染色模式與用Gd的MRI 中所示類似。比例尺=lcm。(c)毗鄰b的AADC染色組織切片，顯示內(nèi)源和轉(zhuǎn)導(dǎo)的AADC表達(dá)。轉(zhuǎn)導(dǎo)AADC以藍(lán)色概括。(e)毗鄰c的AADC和TH共標(biāo)記組織切片，顯示棕色的AADC和紅色的酪氨酸羥化酶(TH)的共染色以區(qū)分內(nèi)源AADC/TH(深紅色)與轉(zhuǎn)導(dǎo)AADC(棕色)。 轉(zhuǎn)導(dǎo)AADC的表達(dá)模式與b中的⑶NF表達(dá)幾乎相同。(e)c中加框插入的高倍放大顯示黑質(zhì)中的內(nèi)源AADC陽性細(xì)胞。比例尺=200mm。(f) d中加框插入的高倍放大顯示黑質(zhì)中的 AADC/TH陽性細(xì)胞。比例尺=200mm。(g) c中加框插入的高倍放大顯示殼中的AADC陽性纖維。比例尺=200mm。(h) c中加框插入的高倍放大顯示殼中的AADC陽性細(xì)胞。比例尺= 200mm。(i) d中加框插入的高倍放大顯示丘腦中的AADC陽性細(xì)胞。比例尺=200mm。(j) 顯示一系列MR圖像中右側(cè)腦上的Gd、⑶NF和AADC分布區(qū)域。巧.Gd和⑶NF表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。r2. Gd和AADC表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。r3.⑶NF和AADC表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。圖19.具有雙側(cè)AAV2-GDNF和AAV2-AADC共輸注到丘腦中的靈長類#3中MRI與組織學(xué)的關(guān)聯(lián)性。(a). Tl加權(quán)MR圖像顯示丘腦中的Gd分布，以綠色概述。將對應(yīng)組織切片的GDNF(以橙色概括)和AADC(以藍(lán)色概括)染色陽性區(qū)域轉(zhuǎn)成MR圖像以便比較。比例尺=0. 5cm。(b). a中成像的靈長類腦的冠狀組織切片，顯示⑶NF染色模式與用Gd的MRI 中所示類似。比例尺=lcm。(c)毗鄰b的AADC和TH共標(biāo)記組織切片，顯示棕色的AADC和紅色的酪氨酸羥化酶(TH)的共染色。(d)和(e)顯示一系列MR圖像中左(d)和右(e)側(cè)腦上的Gd、⑶NF和AADC分布區(qū)域。IV Gd和⑶NF表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。r2. Gd和AADC 表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。r3.⑶NF和AADC表達(dá)區(qū)域間的相關(guān)系數(shù)。圖20A-D. CED的失敗是由于所述“綠色區(qū)”外的套管尖端定位。A.套管尖端位置太接近滲漏通路(軸突束)，導(dǎo)致輸注到前連合(B)而不是殼。C.套管尖端位置太接近滲漏通路(血管)，導(dǎo)致輸注到血管周隙(D)而不是殼。
具體實(shí)施例方式將腦治療劑如蛋白(包括生長因子)、多核苷酸、病毒載體等直接腦部遞送到靈長類動物腦部的最優(yōu)結(jié)果取決于整個靶區(qū)域的可重復(fù)分布。本文提供的配置坐標(biāo)定義輸注到非人靈長類內(nèi)和人腦靶向區(qū)域的最佳位置，所述配置坐標(biāo)可避開腦中的滲漏通路，例如放置成遞送尖端與滲漏通路間距離至少1mm、至少1. 5mm、至少2mm或更多。描述本發(fā)明前，應(yīng)理解本發(fā)明不限于所述具體實(shí)施方式
，因?yàn)檫@些當(dāng)然可以變化。 也應(yīng)理解本文所用術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施方式
的目的，而不是限制，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍僅通過所附權(quán)利要求限制。提供一定范圍的值時(shí)，應(yīng)理解除非上下文另有明確說明，還特定公開了該范圍上下限之間以下限單位十分之一為間隔的各值。本發(fā)明涵蓋了任何設(shè)定值或設(shè)定范圍的中間值與該設(shè)定范圍的任何其它設(shè)定或中間值之間的各個較小范圍。這些較小范圍的上和下限可獨(dú)立地包括于或排除于所述范圍中。本發(fā)明還涵蓋了其中任一、無一或2個界限都包括在較小范圍內(nèi)的各范圍，受制于所述設(shè)定范圍中排除的任何特定界限。所述設(shè)定范圍包括 1個或2個界限時(shí)，本發(fā)明也涵蓋排除其中任一或2個所含界限的范圍。除非另有定義，本文所用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解相同的涵義。盡管任何與本文所述類似或等價(jià)的方法和材料可用于實(shí)施或測試本發(fā)明，現(xiàn)在描述優(yōu)選的方法和材料。本文提及的所有發(fā)表物通過引用納入本文以公開和描述與所引用發(fā)表物相關(guān)的方法和/或材料。應(yīng)理解到了有矛盾的程度時(shí)，本文公開內(nèi)容取代任何納入發(fā)表物公開內(nèi)容。必須指出如本文和所附權(quán)利要求所用，單數(shù)形式“一個”、“一種”、“所述”包括復(fù)數(shù)參照物，除非上下文另有明確說明。因此，例如提及“個體”時(shí)包括一個或多個個體且提及 “所述方法”時(shí)包括涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的等價(jià)步驟和方法等。本文所討論的發(fā)表物僅提供其在本發(fā)明提交日期前的公開內(nèi)容。本文內(nèi)容不應(yīng)理解成許可當(dāng)前發(fā)明不能憑借先前發(fā)明而提前公布。此外，提供的發(fā)表物日期可以不同于實(shí)際發(fā)表日期，其可能需要單獨(dú)確認(rèn)。定義立體定位遞送一種用于腦中精確點(diǎn)定位的基于計(jì)算機(jī)的模式。立體定位方法可采用腦圖譜，其中許多可以數(shù)字形式獲得。例如，可獲得電子形式的 Talairach-Tournoux (TT)圖譜(綜述參見Nowinski (2005) Neuroinformatics3 :293-300)。 所述圖譜提供了腦的三維呈現(xiàn)用于快速和自動解讀圖像。立體定位遞送可采用框，其中框附于頭骨以提供固定的參照點(diǎn)。此點(diǎn)結(jié)合計(jì)算機(jī)和MRI掃描提供的腦三維圖形，可對靶向區(qū)域精確作圖并視覺化。用多種結(jié)合所述框的裝置可準(zhǔn)確導(dǎo)向靶位置。或者，通過用框取代“棍”、塑料導(dǎo)向器或紅外標(biāo)記產(chǎn)生的參照系統(tǒng)，無框的立體定位遞送可提供精確定位。功能性MRI (fMRI)可用于精確定位腦功能區(qū)。掃描MRI時(shí)，告知病人進(jìn)行一系列活動和運(yùn)動，如閱讀列表或輕叩手指。與這些運(yùn)動和活動相關(guān)的腦部區(qū)域在掃描中“點(diǎn)亮” 并產(chǎn)生圖像。此信息為手術(shù)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)用于設(shè)計(jì)切口、開顱和腫瘤移除以使神經(jīng)損傷最小。 計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)是結(jié)合X射線和計(jì)算機(jī)的掃描工具，用于產(chǎn)生詳細(xì)的腦圖像。成像。確定輸液體內(nèi)分布可通過在帶可檢測標(biāo)記的分子灌入腦部靶區(qū)域處成像， 經(jīng)MRI、正電子放射斷層造影術(shù)(PET)等測定腦內(nèi)擴(kuò)散。選定示蹤物的合適標(biāo)記包括可由光譜分析、光化學(xué)、免疫化學(xué)、電、光學(xué)或化學(xué)方法檢測的任何組合物。本發(fā)明的有用標(biāo)記包括放射性標(biāo)記(例如18F、3H、125I、35S、32P等)、酶、比色標(biāo)記、熒光染料等。檢測標(biāo)記的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。例如，可用成像技術(shù)、感光膠片或閃爍計(jì)數(shù)器檢測放射性標(biāo)記。在一些實(shí)施方式中，脂質(zhì)體用例如釓特醇標(biāo)記，通過MRI成像。參考坐標(biāo)。套管定位的X、Y和Z軸值通過成像例如磁共振成像測定，其中MR圖像在所有三維空間(軸、冠狀和矢狀)投射。為了方便和與常規(guī)方法一致，前連合-后連合 (AC-PC)連線的中點(diǎn)可指定為三維(3D)腦空間的零點(diǎn)(0，0，0)。AC-PC連線從前連合上面到后連合中央。在MRI正中矢狀面上測定AC-PC連線后，可檢測AC-PC連線中點(diǎn)。使用通過AC-PC連線中點(diǎn)的水平和垂直面，可展示所有3個面，獲得套管位置的X、Y和Z軸值可通過測量套管到冠狀MRI面上中線的距離(X值)、前面(或后面)到冠狀MRI面上AC-PC連線中點(diǎn)的距離(Y值)、結(jié)合MRI上AC-PC連線的軸面之上(或之下)的距離(Ζ值)。滲漏通路。本文所用的術(shù)語“滲漏通路”指中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具體是腦中轉(zhuǎn)運(yùn)可溶性藥劑的物理結(jié)構(gòu)。當(dāng)治療劑遞送到緊鄰這些滲漏通路的組織時(shí)，所述藥劑可能會不利地運(yùn)至非靶向區(qū)。提供CNS中滲漏通路的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)包括但不限于軸突束、血管、血管周隙和/ 腦室間隙。血腦屏障腦膜周邊的神經(jīng)和細(xì)胞形成的壁。此屏障具有保護(hù)功能，同時(shí)其還降低治療藥物有效到達(dá)腦部靶向區(qū)域的能力。殼位于前腦(端腦)基部的圓形結(jié)構(gòu)。所述殼和尾狀核一起形成背側(cè)紋狀體。 它也是包含基底神經(jīng)節(jié)的結(jié)構(gòu)之一。所述殼通過多種途徑與黑質(zhì)和蒼白球相關(guān)聯(lián)。所述殼的主要功能是調(diào)節(jié)運(yùn)動和影響各類學(xué)習(xí)。它采用多巴胺行使功能。所述殼還在退行性神經(jīng)疾病如帕金森病中起作用。腦干位于小腦前部的腦干連接小腦與脊髓并控制各種自動以及運(yùn)動功能。它由延髓、腦橋、和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。小腦位于腦后部的小腦控制身體活動，即平衡、行走等。大腦所述腦部最大的部分，可分成2部分左和右腦半球。這些半球通過胼胝體連接，胼胝體能使“信息”在2個半球間遞送。腦右側(cè)控制身體左側(cè)，反之亦然。各個半球還具有4個產(chǎn)生不同功能的葉額葉；顳葉；頂葉和枕葉。顱圍繞腦的骨覆蓋層。所述顱和面骨包括頭骨。下丘腦作為腦下垂體信使的腦部分；它還在體溫、睡眠、食欲和性行為中起關(guān)鍵作用。中腦腦干的一部分，它是控制眼運(yùn)動和眼瞼開啟的第三和第四顱神經(jīng)來源。腦橋此腦干部分是4對顱神經(jīng)的來源第五(臉部表情)；第六(眼運(yùn)動)；第七(味覺、面部表情、瞼閉)；和第八(聽覺和平衡)。后顱窩含有腦干和小腦的頭骨部分。丘腦從皮層往返傳送信息的腦部小區(qū)域。靈長類動物。靈長類動物是生物目靈長目的成員，所述組包含狐猴、狐猿、懶猴、夜猴、眼鏡猴、猴和猿，最后一個分類包括類人猿。靈長類分成原猴亞目和猿猴，其中猿猴包括猴和猿。猿猴分成2組闊鼻猴或新世界猴和非洲及東南亞狹鼻猴。新世界猴包括僧帽猴、 吼猴、松鼠猴，狹鼻猴包括丨日世界猴如狒狒和獼猴及猿。本發(fā)明的方法可用于所有靈長類動物。具體感興趣的是猿猴。在一些實(shí)施方式中， 所述方法用于人。在其它實(shí)施方式中，所述方法用于非人靈長類。評價(jià)包括任何測量形式，包括檢測某一元件存在與否。術(shù)語“檢測”、“測量”、“評估”、“評價(jià)”和“分析”可互換使用且包括定量和定性檢測。評價(jià)可以是相對或絕對的。“評價(jià)...的存在”包括檢測某事物存在的量，和/或檢測其是存在或是缺失。本文所用的術(shù)語 “檢測”、“測量”、“評估”、“評價(jià)”和“分析”可互換使用且包括定量和定性檢測。如本文所用，“治療”或“處理”指抑制疾病或失調(diào)進(jìn)展，或者延遲疾病或失調(diào)發(fā)生， 無論是物理上如可分辨癥狀的穩(wěn)定，或是生理上如物理參數(shù)的穩(wěn)定，或者兩者都有。本文所用的術(shù)語“治療”、“處理”等指獲得需要的藥理和/或生理效果。效果可以是預(yù)防性和/或治療性的，預(yù)防性是依據(jù)完全或部分防止疾病或病癥或其癥狀，治療性是依據(jù)部分或完全治愈疾病或失調(diào)和/或該疾病或失調(diào)引起的不良影響。如本文所用，“治療”涵蓋哺乳動物如人中任何疾病或失調(diào)治療，且包括降低由于疾病導(dǎo)致的死亡風(fēng)險(xiǎn)；在傾向于發(fā)生疾病但尚未診斷出患有該病的對象中預(yù)防發(fā)生所述疾病或失調(diào)，即抑制其發(fā)展(例如降低疾病進(jìn)展率)；緩解疾病，即使得疾病減輕。本發(fā)明的治療益處包括但不限于減少帕金森病相關(guān)疾病或病癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)或嚴(yán)重性。遞送管。如本領(lǐng)域已知，本發(fā)明的方法可準(zhǔn)確配置任何遞送管。例如，參見通過引用特定納入本文的綜述Fiandaca 等.Q008)Neurotherapeutics. 5 (1) 123-7 ；Hunter 等· (2004)Radiographics24(1) :257-85;和 Ommaya(1984)Cancer Drug Deliv. 1(2) 169-79。具體感興趣步驟的遞送管設(shè)計(jì)抗回流套管，其具體應(yīng)用于增強(qiáng)傳送遞送(CED)。這種套管描述于例如Krauze等.(2005) J Neurosurg. 103(5) :923-9和公開的專利申請US 2007-0088295 ；和US 2006-0135945，其各通過引用特定納入本文?？蓞⒖急疚牡目够亓魈坠芏ㄎ??；贛RI坐標(biāo)，所述套管裝于立體定位固定器，并引向腦部靶區(qū)域，例如通過先前放置的引導(dǎo)管。測量各輸液管的長度以確保遠(yuǎn)端延伸超過各引導(dǎo)管長度，例如約1mm、約2mm、約3mm等。這在導(dǎo)管尖端產(chǎn)生分段設(shè)計(jì)以使CED過程期間流體分布最大并使沿著套管的回流最小。此從尖端到外殼的轉(zhuǎn)變在本文中可稱為“段”。 定位數(shù)據(jù)任選獲自此步驟的位置，因?yàn)槠湓贛RI上清晰可見；或者套管尖端可用作參考點(diǎn)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解任何明確標(biāo)記可用于定位，這種標(biāo)記可在遞送管上提供，例如成像 “點(diǎn)”可納入套管設(shè)計(jì)。遞送裝置可包括滲透泵或輸液泵。滲透泵或輸液泵都從多個供應(yīng)商市售獲得，例如Alzet公司、漢密爾頓公司(Hamilton Corporation)、阿爾扎公司(Alza，he.，加利福尼亞州帕洛阿爾托)。
在一個實(shí)施方式中，所述套管與長期給藥相適。在另一實(shí)施方式中，所述分段設(shè)計(jì)套管與急性給藥相適。治療劑。本發(fā)明的方法可用于遞送治療劑到腦部靶向區(qū)域。感興趣的藥劑包括但不限于蛋白、藥物、抗體、抗體片段、免疫毒素、化合物、蛋白片段和毒素。本發(fā)明方法可采用的治療劑示例包括⑶NF家族配體、PDGF (血小板源生長因子) 家族配體、FGF (成纖維細(xì)胞生長因子)家族配體、VEGF (血管內(nèi)皮生長因子)和其同系物、 HGF(肝細(xì)胞生長因子)、中期因子、多效生長因子、雙調(diào)蛋白、血小板因子4、CTGF、白介素8、 Y干擾素、TGF-β家族成員、Wnt家族配體、WISP家族配體(Wnt誘導(dǎo)的分泌蛋白)、血小板反應(yīng)蛋白、TRAP (血小板反應(yīng)蛋白相關(guān)無名蛋白)、RANTES (正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子)、 備解素、F-脊椎蛋白、DPPWecapentaplegic)和Hh (Hedgehog)家族成員。感興趣的特定藥劑包括 GDNF、神經(jīng)秩蛋白、ART (artemin)、PSP (pers印hin)、NG、BDNF、NT3、IGF-I 和音速小子。還包括了可用于遞送遺傳構(gòu)建體的病毒載體，例如AAV載體、腺病毒載體、逆轉(zhuǎn)錄病毒載體等。治療劑以任何有效濃度給予。治療劑的有效濃度是引起具體藥理效果減少或增加的濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解如何根據(jù)本領(lǐng)域已知以及本文提供的方法測定有效濃度。治療劑和本發(fā)明促進(jìn)劑的劑量取決于待治療的疾病或病癥、個體對象狀態(tài)(例如物種、重量、疾病狀態(tài)等)。劑量也取決于給予的藥劑。這類劑量在本領(lǐng)域已知或可憑經(jīng)驗(yàn)測定。此外，可根據(jù)待治療的特定疾病或病癥的典型劑量調(diào)整所述劑量。通常，單一劑量足夠， 然而，如果需要可重復(fù)劑量。劑量不應(yīng)太大避免引起不良副作用。一般，劑量隨著患者年齡、 病癥、性別和疾病程度變化且可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)常規(guī)方法(參見例如Remington' s Pharmaceutical Sciences (《雷明頓藥物科學(xué)》))測定。若發(fā)生任何并發(fā)癥還可由單獨(dú)醫(yī)師調(diào)整劑量。本發(fā)明的治療劑和/或促進(jìn)劑通?？砂ㄓ行Я康母魉巹┙Y(jié)合藥學(xué)上可接受的運(yùn)載體，另外可包括其它藥用劑、藥物制劑、運(yùn)載體、佐劑、稀釋劑等?！八帉W(xué)上可接受”指非生物學(xué)或另外不需要的材料，即所述材料與選定藥劑一起給予個體而沒有引起任何不良生物效應(yīng)或以可有害方式與含有其的藥物組合物中任何其它組分相互作用。臨床試驗(yàn)這些研究包括測試新治療和療法的病人且是藥物批準(zhǔn)過程的一部分。 臨床試驗(yàn)通常有3個階段或3期，評估藥物的安全性、有效性、劑量要求和副作用。病人必須符合一定標(biāo)準(zhǔn)以招募到臨床試驗(yàn)中(其針對各單獨(dú)研究確定)，參與研究是自愿的。對各試驗(yàn)確定了一套規(guī)則或操作方案。術(shù)語“參考”和“對照”可互換使用，指可與觀察值作比較的已知值或一組已知值。 如本文所用，已知表示該值代表已理解參數(shù)，例如沒有接觸轉(zhuǎn)染劑時(shí)細(xì)胞毒性標(biāo)記基因的表達(dá)水平。使用方法在本發(fā)明的方法中，提供了配置坐標(biāo)以改善治療劑遞送到腦部靶向區(qū)域。坐標(biāo)與立體定位方法一起用于精確定位遞送導(dǎo)管。通過采用套管定位的坐標(biāo)和遞送角度，可實(shí)現(xiàn)輸液在腦部靶向區(qū)域的可重復(fù)分布，從而使治療劑更有效遞送到腦部。感興趣的靶向區(qū)包括但不限于殼、丘腦、腦干等。本發(fā)明的方法為遞送藥劑到“綠色區(qū)”提供了指導(dǎo)，“綠色區(qū)” 是離腦滲漏通路適當(dāng)距離的靶向區(qū)域中的分區(qū)。
通常，藥劑如下通過例如CED裝置遞送。將導(dǎo)管、套管或其它注射裝置插入選定對象的CNS組織。鑒于本文的教授內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員易確定哪塊CNS —般區(qū)域是合適的靶標(biāo)。立體定位圖和定位裝置可獲自例如密歇根州沃倫的高級科學(xué)儀器公司(ASI Instruments)。還可通過使用經(jīng)對象腦部CT和/或MRI成像獲得的解剖圖進(jìn)行定位，從而有助于引導(dǎo)注射裝置到選定靶標(biāo)。用本發(fā)明的配置指南檢測遞送管的確切位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解優(yōu)選在非人靈長類動物上經(jīng)實(shí)驗(yàn)對靶向區(qū)域坐標(biāo)作圖，然后從這些坐標(biāo)外推到包括人在內(nèi)的其它靈長類動物的所需坐標(biāo)。從實(shí)驗(yàn)上確定位置后，可采用實(shí)施例中所列方法。將顯像劑遞送到腦部靶向區(qū)域， 檢測輸液分布；將套管定位位置與所需分布相關(guān)聯(lián)，其中最優(yōu)位置的坐標(biāo)是產(chǎn)生適合包含輸液的坐標(biāo)，即所述輸液不擴(kuò)散到所需靶向區(qū)域外。感興趣的靶向區(qū)域包括殼；腦干；小腦；大腦；胼胝體；下丘腦；腦橋；丘腦等。在其它實(shí)施方式中，采用本文提供的坐標(biāo)通過三維建模技術(shù)從一個物種外推到另一物種。坐標(biāo)相對于參考點(diǎn)例如套管“分段”測量，其可以是套管尖端和外殼、套管尖端等之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員易外推以根據(jù)不同長度的尖端進(jìn)行調(diào)整，或其中參考點(diǎn)是除了分段外的目標(biāo)。套管定位和最優(yōu)立體定位坐標(biāo)的定義對于確保治療有效遞送到靶向腦區(qū)域具有重要意義。采用常規(guī)立體定位方法與本發(fā)明的坐標(biāo)可更有效遞送治療到腦部，且應(yīng)用于臨床療法。遞送治療劑到靈長類腦部的許多方法受益于所述藥劑到感興趣區(qū)域的有效定位。 例如，生長因子從靶向區(qū)滲漏掉可能具有雙重缺點(diǎn)減少靶向區(qū)存在的有效藥劑量，同時(shí)使非靶向區(qū)接觸藥劑。對于本發(fā)明的方法，靶向區(qū)通常是均勻的“灰質(zhì)”，由神經(jīng)元細(xì)胞體、神經(jīng)纖維網(wǎng)(樹突、軸突端和膠質(zhì)細(xì)胞突)、膠質(zhì)細(xì)胞(星形神經(jīng)膠質(zhì)和少突膠質(zhì)細(xì)胞)和毛細(xì)血管組成?；屹|(zhì)包括神經(jīng)元細(xì)胞?；屹|(zhì)分布在大腦表面(即大腦皮層)和小腦表面(即小腦皮層)以及大腦腹側(cè)區(qū)(例如紋狀體、尾、殼、蒼白球、伏隔核；隔核、底丘腦核)；丘腦和下丘腦的區(qū)域和核；小腦深部的區(qū)域和核(例如齒狀核、球狀核、栓狀核、頂核)及腦干的區(qū)域和核(例如黑質(zhì)、紅核、腦橋、橄欖核、腦神經(jīng)核)；和脊柱區(qū)(例如前角、側(cè)角、后角)，任何這些區(qū)域適合本發(fā)明方法靶向。本發(fā)明方法不靶向且傾向于與輸液不良擴(kuò)散相關(guān)的區(qū)域是滲漏通路，包括白質(zhì)。 白質(zhì)主要包含有髓的軸突束，例如胼胝體(CC)、前連合(AC)；海馬連合(HC)；外囊(EC)、內(nèi)囊(IC)和大腦腳(CP)。申請人:發(fā)現(xiàn)通過增強(qiáng)傳送遞送藥劑到灰質(zhì)靶向區(qū)遞送的輸液容量需要相對于滲漏通路的“綠色區(qū)”，如白質(zhì)或腦區(qū)域邊界，例如側(cè)邊界或中線，用于定位遞送套管。在本發(fā)明的方法中，遞送套管放置成使所述套管尖端位于綠色區(qū)內(nèi)，即靶向區(qū)內(nèi)含有輸注物質(zhì)的分區(qū)。通過磁共振成像(MRI)回顧性分析對比劑在靶向腦區(qū)域的分布，分析增強(qiáng)傳送遞送(CED)輸注。將輸入體積(Vi)與靶向區(qū)域內(nèi)的總分布體積(Vd)作比較。這些提供良好對比劑分布的輸注用于定義最優(yōu)靶體積，或“綠色”區(qū)。這些導(dǎo)致伴有滲漏到相鄰解剖結(jié)構(gòu)的部分至差分布的輸注用于分別定義不太理想的“藍(lán)色”和“紅色”區(qū)。通過將遞送套管置于所需坐標(biāo)內(nèi)，在靶向腦區(qū)域獲得至少約90%輸液、至少約95%輸液、至少約98%輸液或更多的定量控制。這些結(jié)果用于檢測定義輸注靈長類腦部靶向區(qū)最優(yōu)位置的定位標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)遞送套管位于綠色區(qū)時(shí)，靶區(qū)域內(nèi)的良好輸液容量可用小于約30μ 1體積的小體積、高至約100 μ 1的大體積、和約100 μ 1-約250 μ 1或更大體積獲得。相反，綠色區(qū)外的套管定位與輸液隨著輸注體積增長而增加相關(guān)聯(lián)。這些數(shù)據(jù)確認(rèn)最優(yōu)輸注可基于套管定位獲得。然后，綠色區(qū)是靶向區(qū)的三維集合，其中放置了遞送套管的尖端。綠色區(qū)是內(nèi)部區(qū)，圍繞有寬度足夠包含輸液的“殼”。一般，放置遞送套管尖端的“綠色區(qū)”充分位于靶向灰質(zhì)區(qū)以避免滲漏通路。例如，當(dāng)靶向區(qū)位于大腦如大腦皮層、紋狀體、殼、尾等時(shí)，定位坐標(biāo)可相對軸突束如胼胝體(CC)、前連合(AC)；外囊(EC)、和內(nèi)囊(IC)作圖，其中綠色區(qū)距離為至少約2mm、 至少約2. 5mm，通常至少約3mm，在足夠大小的靶區(qū)域，綠色區(qū)可以為至少約3. 5mm、至少約 4mm ；各距離從軸突束例如白質(zhì)開始測量，如實(shí)施例1所示。靶向區(qū)域是丘腦或下丘腦時(shí)，“綠色區(qū)”通過靶向區(qū)域邊緣定義，例如離進(jìn)入點(diǎn)至少2. 5mm、至少2. 8mm、至少3. Omm ；離側(cè)邊界至少1. 8、至少2. 0、至少2. 2mm ；離中線至少 4. 5mm、至少4. 75、至少5mm，如實(shí)施例2所示。靶向區(qū)域位于腦干如黑質(zhì)、紅核、腦橋、橄欖核、腦神經(jīng)核等時(shí)，“綠色區(qū)”通過靶向區(qū)域邊緣定義，例如離進(jìn)入點(diǎn)至少2. 8mm、至少3. 0mm、至少3. 5mm ；離腦干側(cè)邊界至少2. 5、 至少2. 75、至少2. 92mm ；離中線至少1. 25mm、至少1. 5、至少1. 6mm，如實(shí)施例2所示。套管尖端長度需要為至少約1mm、至少約1. 5mm、至少約2mm、至少約2. 5mm、至少約 3mm、至少約3. 5mm、至少約4mm、至少約4. 5mm、至少約5mm或更多。通過將遞送套管置于上面指定的坐標(biāo)，在靶向腦區(qū)域達(dá)到至少約90%輸液、至少約95%輸液、至少約98%或更多輸液的定量控制。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，提供精確定位藥物遞送套管到靶向腦區(qū)域的系統(tǒng)。 這類系統(tǒng)包括立體定位遞送系統(tǒng)中如本文所列的坐標(biāo)信息。這些系統(tǒng)還可包括一種或多種遞送套管；泵；和治療劑。分子和細(xì)胞生化的一般方法可參見標(biāo)準(zhǔn)教材如Molecular Cloning =A Laboratory Manual (《分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊》)第3版(Sambrook等，冷泉港實(shí)驗(yàn)室出版社(Harbor Laboratory Press) 2001) ；Short Protocol in Molecular Biology (〈〈精編分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》)，第4版(Ausubel等編，約翰威立出版公司(John ffiley&Sons) 1999)； Protein Methods (《蛋白質(zhì)方法》)(Bollag等，約翰威立出版公司1996) ；Nonviral Vectors for Gene Therapy (《基因治療的非病毒載體》)(Wagner等編，學(xué)術(shù)出版社(Academic Press) 1999) ；Viral Vectors (《病毒載體》)(Kaplift 和 Loewy 編，學(xué)術(shù)出版社 1995)； Immunology Methods Manual (《免疫學(xué)方法手冊》)(I. Lefkovits編，學(xué)術(shù)出版社1997)；和 Cell and Tissue Culture :Laboratory Procedures in Biotechnology (〈〈細(xì)胞禾口組織士音養(yǎng)生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室方法》)(Doyle和Griff iths，約翰威立出版公司1998)。本公開中所指的試劑、克隆載體和遺傳操作的試劑盒可獲自商業(yè)廠商如伯樂公司(BioRad)、司查塔基公司(Stratagene)、英杰公司Qnvitrogen)、西格瑪-奧德里奇公司(Sigma-Aldrich)和克隆泰克公司(ClonTech)。給出以下實(shí)施例以提供本領(lǐng)域普通技術(shù)人員關(guān)于如何制備和應(yīng)用本發(fā)明的完整公開和描述，且不用于限制發(fā)明者涉及其發(fā)明的范圍，也不代表以下實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行的所有或唯一實(shí)驗(yàn)。努力確保所用數(shù)字(例如量、溫度等)的準(zhǔn)確性，但應(yīng)考慮到一些實(shí)驗(yàn)誤差和偏差。除非另有說明，組成為重量分?jǐn)?shù)，分子量是平均分子量，溫度是攝氏度，壓力是大氣壓或接近大氣壓。本說明書引用的所有發(fā)表物和專利申請通過引用納入本文，就好像各單獨(dú)發(fā)表物或?qū)＠暾埻ㄟ^引用來特定和分別指明納入。本發(fā)明通過本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)或建議的具體實(shí)施方式
描述以包括實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解根據(jù)本公開內(nèi)容，可對示例性具體實(shí)施方式
作出許多修改和變化而不背離本發(fā)明的預(yù)期范圍。所有這些修改旨在包括于所附權(quán)利要求范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1在人和非人靈長類動物中圖像導(dǎo)向的增強(qiáng)傳送遞送治療的最優(yōu)殼區(qū)域材料和方法實(shí)驗(yàn)對象和研究設(shè)計(jì)。包括11只恒河猴(7雄4雌，年齡為8-18歲；平均年齡11. 9 歲，重4-9. 4kg)和2只食蟹獼猴(1雄1雌，年齡都為7歲；分別重5和Ag)的13只正常成年NHP是本研究的對象。根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院指導(dǎo)方針以及加州大學(xué)舊金山分校 (加利福尼亞州舊金山)動物保護(hù)和利用委員會批準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方案和山谷生物系統(tǒng)(Valley Biosystems，加利福尼亞州薩克拉門托)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。13只動物接受了總共25次顱內(nèi)灌注 GDL(2mM)或游離釓特醇OmM，普絡(luò)顯思(I^rohance)；新澤西州普林斯頓的博萊科診斷公司 (Bracco Diagnostics))到殼中。通過前已確立的 NHP 的 CED 技術(shù)(Bankiewicz，Eberling 等，2000)進(jìn)行灌注。如上所述制備 GDL(Fiandaca，Varenika 等.2008) (Krauze, McKnight 等.2005)。灌注過程。靈長類動物在手術(shù)前接受基線MRI以呈現(xiàn)解剖學(xué)標(biāo)志并產(chǎn)生各動物建議靶灌注位置的立體定位坐標(biāo)。NHP接受神經(jīng)外科手術(shù)以在殼上定位MRI相容性導(dǎo)管。各定制導(dǎo)管切成特定長度，通過頭骨中產(chǎn)生的手術(shù)轉(zhuǎn)孔立體定位導(dǎo)向其靶標(biāo)，經(jīng)牙用丙烯酸固定到頭骨。導(dǎo)管集合尖端用灌注期間類似接入的導(dǎo)管管芯螺栓加帽。動物恢復(fù)至少2周， 然后開始灌注過程。在實(shí)時(shí)MRI采集期間用異氟烷(艾思美(Aerrane)；新澤西州利伯蒂科納的歐美達(dá)醫(yī)藥產(chǎn)品分部(Ohmeda Pharmaceutical Products Division))麻醉動物。將各動物的頭部置于MRI相容性立體定位框內(nèi)，進(jìn)行基線MRI。在整個過程中監(jiān)控生命特征如心率和P02。簡言之，灌注系統(tǒng)由以下組成連接上樣線(含GDL或游離釓特醇)的熔石英抗回流套管(Fiandaca，Varenika 等.2008) (Krauze, McKnight 等.2005)，帶油的灌注線，帶臺盼藍(lán)溶液的另一灌注線。將1-ml注射器(填充有臺盼藍(lán)溶液)裝到微量注射泵(蜂窩 (BeeHive)，生物分析系統(tǒng)(Bioanalytical System)，印第安那州西拉法葉)上，調(diào)節(jié)通過系統(tǒng)的液流。基于MRI坐標(biāo)，將套管裝在立體定位固定器上并經(jīng)先前放置的導(dǎo)管手動導(dǎo)向腦部靶向區(qū)域。測量各灌注管長度以確保遠(yuǎn)端延伸超出各導(dǎo)管3mm。這在套管尖端產(chǎn)生了分段設(shè)計(jì)以使CED過程期間流體分布最大并使沿著套管的回流最小。我們把此從熔石英尖端到熔石英外殼的轉(zhuǎn)變稱為“段”，所有定位數(shù)據(jù)獲自此段的位置，因?yàn)槠湓贛RI上清晰可見。在固定灌注管位置后，開始CED過程，采集實(shí)時(shí)MRI數(shù)據(jù)(實(shí)時(shí)傳送遞送，RCD)。 我們對整個研究期間灌注的各NHP使用同一灌注參數(shù)。灌注率如下當(dāng)降低套管到靶向區(qū)域時(shí)應(yīng)用0. 1 μ 1/分鐘并以10分鐘間隔增加到0. 2,0. 5,0. 8,1. 0禾Π 2. 0 μ 1/分鐘。灌注后約15分鐘，從腦中取出套管。4只動物接受多次灌注。各動物在各灌注操作間有至少4 周的間隔。磁共振成像(MRI)。用氯胺酮(凱他舍(Ketaset)，7mg/kg，IM)和甲苯噻嗪(隆朋(Rompun)，;3mg/kg，IM)的混合物使NHP鎮(zhèn)靜。鎮(zhèn)靜作用后，將各動物置于MRI相容性立體定位框內(nèi)。記錄耳帶和眼帶測量，確立靜脈導(dǎo)管。然后獲得MRI數(shù)據(jù)，之后動物可在嚴(yán)密觀察下恢復(fù)直到能在其家籠中自我復(fù)正。在西門子1.5T Magnetom Avanto(西門子公司(Siemens AG)，德國慕尼黑)上獲取9只NHP的腦部MR圖像。獲得三維快速梯度回波 (MPRAGE)圖像，重復(fù)時(shí)間(TR) = 2110ms,回波時(shí)間(TE) = 3. 6ms，翻轉(zhuǎn)角為15°，激勵次數(shù) (NEX) = 1(重復(fù) 3 次)，矩陣=240XM0，視場(FOV) = 240XMOXM0，切片厚度=Imm0 這些參數(shù)產(chǎn)生1-mm3體素體積。掃描時(shí)間約為9分鐘。在1. 5-TSigma LX掃描儀(通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)(GE Medical Systems)，威斯康星州沃基肖)上獲取4只NHP的MR圖像， 對象頭部有5英寸表面線圈，與地面平行。擾相梯度回波(SPGR)圖像是Tl加權(quán)且用破壞性穩(wěn)態(tài)梯度回聚回波序列獲得，TR = 2170ms, TE = 3. 8ms，翻轉(zhuǎn)角為15°。NEX = 4，矩陣 =256X 192，F(xiàn)OV = 16cmX 12cm，切片厚度=1mm。這些參數(shù)產(chǎn)生0. 391mm3體素體積。掃描時(shí)間約為11分鐘。NHP腦部的體積和距離測量。從各實(shí)時(shí)傳送遞送(RCD)中獲得MR圖像，并用于測量從套管段到胼胝體(CC)、內(nèi)囊(IC)和外囊(EC)的距離。測量在蘋果Macintosh G4計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使用OsiriX 醫(yī)學(xué)成像軟件(2. 5. 1版)。OsiriX軟件從經(jīng)局部圖像存儲與傳輸系統(tǒng)(PACQ所得DICOM(醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通訊)模式的MR圖像中讀取所有數(shù)據(jù)說明。手動確定套管段到上述各結(jié)構(gòu)的距離，然后通過軟件計(jì)算。所有距離以相同方式在MRI切片上測量。綠色區(qū)中套管段位置的X、Y和Z軸值用OsiriX軟件產(chǎn)生的2D正交MR圖像測定， 其中MR圖像在所有三維空間(軸、冠狀和矢狀)投射。我們使用前連合-后連合(AC-PC) 連線的中點(diǎn)作為三維(3D)腦空間的零點(diǎn)(0，0，0)。簡言之，在MRI正中矢狀面繪出AC-PC 連線，確定AC-PC連線的中點(diǎn)。然后獲得通過AC-PC連線中點(diǎn)的水平和垂直面，它們可同時(shí)顯示在所有3個面上。然后，通過測量套管段到冠狀MRI面上中線的距離(X值)、前面(或后面)到冠狀MRI面上AC-PC連線中點(diǎn)的距離(Y值)、結(jié)合MRI上AC-PC連線的軸面之上 (或之下)的距離(Ζ值)，獲得套管段的Χ、Υ和Z軸值。各種情況下，所有距離以相同方式在MRI切片上測量(以毫米計(jì))。MR圖像還用于釓特醇分布的體積定量。還在蘋果Macintosh G4計(jì)算機(jī)上定量各對象腦中釓特醇的Vd。手動確定殼和白質(zhì)束中衍生的R0I，然后軟件計(jì)算各MR圖像的面積， 并根據(jù)確定的面積乘以切片厚度(PACS體積)，確立ROI體積。各分布的邊界以相同方式在MRI系列切片上確定。所分析具體分布的PACS ROI體積總和(評估的MRI切片數(shù))確定了所測結(jié)構(gòu)體積。確定的ROI體積可用BrainLAB軟件(博醫(yī)來公司(BrainLAB)，德國海姆斯特滕)進(jìn)行3D圖像重構(gòu)。由2個彼此毫不知情的獨(dú)立觀察者評估MRI和進(jìn)行所有測量。在2個觀察者測量NHP中距離的初步比較中，沒有獲得平均值間的顯著差異。統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)分段位于不同區(qū)時(shí)，比較對象組中所得的套管段到胼胝體、內(nèi)囊和外囊的距離，使用史蒂特氏t檢驗(yàn)。所有測試的統(tǒng)計(jì)顯著性標(biāo)準(zhǔn)為ρ < 0. 05。結(jié)果在此研究中，13只NHP接受25次殼灌注。NHP腦的實(shí)時(shí)MR圖像獲自各RCD以評估釓特醇分布，并基于套管段位置測量殼中從套管段到CC、IC、EC的距離。我們觀察到一些灌注導(dǎo)致殼內(nèi)示蹤物的差容量，伴有胼胝體(CC)和偶爾內(nèi)(IC)及外(EC)囊的相鄰白質(zhì)束(WMT)的顯著分布，而其它僅分散示蹤物到殼內(nèi)(表1)。如果殼內(nèi)所含灌注示蹤物的百分?jǐn)?shù)相對各變量作圖(圖1)，顯然沿著套管的回流與殼(PUT)內(nèi)輸液分布的顯著下降相關(guān)聯(lián)(圖1A)。可獲得95%過量的殼(PUT)內(nèi)示蹤物容量，逆流小于約5mm。這些實(shí)驗(yàn)中的尖端長度為3mm。PUT覆蓋和解剖學(xué)坐標(biāo)間的后續(xù)關(guān)聯(lián)性還顯示另一關(guān)鍵變量似乎是胼胝體(CC)到套管段的距離(圖1B)。在殼容量超過95%的8次灌注中，套管段至-CC的范圍為3. 14mm-3. 76mm,平均距離為3. 35 士0. 08mm,所述分段至-IC的范圍為 2. 13mm-5. 65mm，平均距離為4. 01 士 0. 42mm，所述分段至-EC的范圍為1. 98mm_3.沘讓，平均距離為 2. 75士0. 17mm。我們推斷，所述分段至-CC的距離應(yīng)超出殼內(nèi)輸液優(yōu)化容量約3mm。從套管段到 IC和EC的距離(圖1C、D)與殼容量相關(guān)性差。我們定義與基本上定量的示蹤物殼容量相關(guān)的空間區(qū)域?yàn)椤熬G色區(qū)”。對應(yīng)“藍(lán)色區(qū)”與79% -94%的示蹤物殼容量相關(guān)，平均為87% 士3%，指示有少量滲漏到CC內(nèi)，這也在4個實(shí)例中確定。因此，所述分段至-CC的范圍為 2. 74mm-2. 88mm，平均距離為2. 81 士0. 04mm ；所述分段至-IC的范圍為3. 26mm-4. 86mm，平均距離為4. 18士0. 37mm，所述分段至-EC為1. 92mm_3. 43mm，平均距離為2. 68士0. 36mm。類似地，在13個實(shí)例中確定了“紅色區(qū)”，其中示蹤物不太限于PUT，有31% -67% 在PUT，平均為49% 士0.05%，表明大量滲漏到CC、EC和IC中。在這些灌注中，所述分段至-CC的范圍為0. 12mm-1.99mm，平均距離為1.沈士0. 16mm ；所述分段至-IC的范圍為
0.65mm-4. 08mm，平均距離為2. 63 士0. 27mm，所述分段至-EC為0. 85mm_4. 25mm，平均距離為
1.88 士 0. 25mm。腦內(nèi)釓特醇分布的體積。當(dāng)所述分段在8個實(shí)例中置于“綠色區(qū)”時(shí)，在殼中獲得52. 9-174. Imm3的良好釓特醇Vd,平均體積為116. 4士0. 04mm3 (圖2A和2B)。發(fā)現(xiàn)2個實(shí)例在灌注結(jié)束時(shí)具有較少的釓特醇滲漏到CC中，其白質(zhì)束(WMT)中的Vd分別為2.7和 6. Imm30代表性MRI示于圖2C和圖2F。在所述分段置于藍(lán)色區(qū)的4個實(shí)例中，殼中釓特醇的Vd為40. 7-261. 9mm3,平均體積為139. 6士0.05mm3 (圖2A和2B)。發(fā)現(xiàn)所有4個實(shí)例中有滲漏到CC中。首次觀察到滲漏時(shí)，灌注體積為4. 7-10. 5 μ 1，平均體積為6. 9士0. 9 μ 1。WMT中的終Vd為6. 3-40. 7mm3, 平均體積為19. 4士0. 01mm3。代表性MRI示于圖2D和2G?！凹t色區(qū)”內(nèi)所述分段的定位在13個實(shí)例中產(chǎn)生17. 7-97. 5mm3的釓特醇Vd，平均體積為62. 1 士0. Olmm3(圖2A和2B)。發(fā)現(xiàn)所有13個實(shí)例中有顯著的滲漏到CC內(nèi)，IC和 EC中的滲漏可變。首次觀察到滲漏時(shí)，灌注體積為1. 6-21. 8 μ 1，平均體積為7. 9士 1. 7μ 1。WMT中的終Vd為26. 7-152. 2mm3，平均體積為66. 8士0. Olmm30在CED期間有相對較大滲漏的17個實(shí)例中，在所有17個實(shí)例中發(fā)現(xiàn)滲漏到CC內(nèi)(100% )，3個實(shí)例有IC內(nèi)滲漏 (17. 6% ),1個實(shí)例有EC內(nèi)滲漏(5.9% )0代表性MRI示于圖2E和2H。NHP的3D腦空間的殼內(nèi)綠色區(qū)的坐標(biāo)。AC-PC連線中點(diǎn)定義為3D腦空間的零點(diǎn) (0,0,0).基于通過MRI的套管段坐標(biāo)計(jì)算，殼內(nèi)綠色區(qū)的靶標(biāo)范圍為側(cè)面9. 57-14. 95mm, 平均距離為11. 85士0. 56mm(X坐標(biāo))、前面到AC-PC中點(diǎn)為5. 88-8. 93mm,平均距離為 7. 36 士0. 49mm (Y 坐標(biāo))、上面到 AC-PC 軸面為 1. 64-4. 47mm，平均距離為 3. 62 士0. 40mm (Z 坐標(biāo))°用于NHP殼內(nèi)套管段的RGB區(qū)?；谶@些分析，我們確定了殼灌注的坐標(biāo)，其鑒定優(yōu)選套管特征和離腦中主要結(jié)構(gòu)的最優(yōu)距離(RBG區(qū))?！熬G色區(qū)”定義為位于CC腹側(cè)至少 3mm的體積，垂直距離AC至少6mm(從套管尖端到AC的3mm加上尖端長度3mm)，側(cè)離EC超過2. 75mm，居中離IC大于3mm。如果包括蒼白球，則離IC的最優(yōu)距離大于4. 01mm?！八{(lán)色區(qū)”定義為圍繞“綠色區(qū)”的厚殼，“藍(lán)色區(qū)”的外輪廓離綠色區(qū)的外緣約0. 5mm。最后，“紅色區(qū)”定義為從藍(lán)色區(qū)外輪廓到殼邊緣的區(qū)域?；谶@些參數(shù)，在MRI上確定NHP殼中用于套管定位的RBG區(qū)(圖3A)。其次，我們還概括了單獨(dú)“綠色區(qū)”，然后計(jì)算的綠色區(qū)體積為 10. 3mm3,前-后長度為 8. 5mm (圖 4A)。NHP殼中的容量與分布。在上述研究中，灌注極少量(< 30μ 1)示蹤物足以記錄相對分到PUT、CC、IC和/或EC中的輸液。然而，我們希望能顯示綠色區(qū)內(nèi)的較大體積灌注會準(zhǔn)確地分布到PUT中而沒有不適宜的非殼分布?；仡櫃z測NHP中的其它殼灌注，我們發(fā)現(xiàn)套管定位在綠色區(qū)的動物中，在小(< 30 μ 1)和大(> 100 μ 1)體積時(shí)觀察到PUT內(nèi)良好的輸液容量(圖幻。相反，藍(lán)色區(qū)中的套管定位與WMT內(nèi)輸液分布隨著輸液體積增長而增加相關(guān)聯(lián)。這些代表性數(shù)據(jù)證明，通過確定的RBG區(qū)系統(tǒng)，我們可僅基于最優(yōu)套管定位來鑒定最優(yōu)灌注。人腦中殼的RBG區(qū)。我們采用獲自NHP的RBG區(qū)的參數(shù)以預(yù)測人腦中殼的RBG區(qū) (圖:3B，圖4)，其在局部治療如基因轉(zhuǎn)移或蛋白給予轉(zhuǎn)化成臨床治療時(shí)用作人PUT中RBG區(qū)的導(dǎo)引。我們還劃出了 MR系列圖像上的綠色區(qū)，然后從各MR圖像計(jì)算面積以預(yù)測綠色區(qū)體積為239. 5mm3,前-后距離為19. 7mm。用于NHP和人中PUT的套管段的RBG區(qū)也如圖3 所示以同一尺度作比較。本研究中，我們將NHP的PUT中輸液管的準(zhǔn)確立體定位與MRI示蹤物分布到PUT內(nèi)的效率相關(guān)聯(lián)。顯然，一些灌注與良好的示蹤物容量相關(guān)，另一些效率較低且顯示某些回流跡象。然而，許多灌注在PUT內(nèi)包含較差，且與示蹤物滲漏主要在胼胝體WMT內(nèi)相關(guān)。分析這些數(shù)據(jù)(圖1)表明殼容量的最具決定性變量是套管尖端長度和套管段到胼胝體的距離。 所述段到內(nèi)及外囊的距離與容量的相關(guān)性較弱。套管立體定位坐標(biāo)和所得示蹤物PUT:WMT 分離間的關(guān)聯(lián)性使我們能定義殼“綠色區(qū)”，其是套管定位最優(yōu)且輸液到殼的傳送最優(yōu)的3D 空間。類似地，“藍(lán)色區(qū)”定義為次優(yōu)但仍能在一些情況下接受，“紅色區(qū)”與不能接受的結(jié)果相關(guān)。另外，我們顯示“綠色區(qū)”預(yù)測有效的PUT內(nèi)Vd，其中可避免輸液不適宜地滲漏到 WMT 中?；亓鞯教坠軐?dǎo)致壓力梯度受到破壞，其削弱PUT中輸液的分布，引起Vd減少。輸液滲漏到CC中最普遍，其取決于所述段毗鄰CC，如我們在此報(bào)道中所示。如果所述段靠近CC，加上套管軸貫穿其，回流通常在套管軸方向發(fā)生。我們使用NHP “綠色區(qū)”預(yù)測人PUT中的對應(yīng)區(qū)。我們的計(jì)算分析顯示人相較NHP 具有成比例更大的綠色區(qū)，綠色區(qū)體積的23倍差異是由于NHP和人PUT間的大小差異，如前所示(Yin等.2009J Neurosci Methods 176(2) :200-5)。除了明顯的大小差異，綠色區(qū)的整體形態(tài)非常類似。此知識對于在病人殼中獲得良好治療Vd而沒有顯著滲漏到周圍解剖學(xué)結(jié)構(gòu)來說關(guān)鍵。如前所述已在治療人神經(jīng)疾病中更廣泛使用CED^berling等2008Neurology 70(21) :1980-3)，腦結(jié)構(gòu)內(nèi)治療劑的受控分布對于采用基因或分子治療的任何方法關(guān)鍵。 這對于優(yōu)化涵蓋整個靶向治療體積的效力而同時(shí)避免相鄰腦區(qū)域或CSF途徑是重要的。非常難以預(yù)測CED遞送的治療劑分布，這是由于缺乏對這些情況下最優(yōu)套管定位的理解。這適用于將化療劑遞送到腦腫瘤，在PD病人中注入生長因子、酶和病毒載體。出現(xiàn)用于功能性神經(jīng)外科手術(shù)治療干預(yù)的實(shí)時(shí)影像的MRI技術(shù)，如PD中MRI導(dǎo)向的 DBS 刺激電極定位(Larson 等· 2008Stereotact Funct Neurosurg 86(2) :92-100; Martin等.2009 Top Magn Reson Imaging 19(4) :213-21)，是腦中圖像導(dǎo)向治療應(yīng)用的另一示例。準(zhǔn)確靶向CED的“綠色區(qū)”可通過使用裝有瞄準(zhǔn)裝置和iMRI單元的頭骨來完成。除了呈現(xiàn)灌注管精確定位，所需治療劑分布可通過呈現(xiàn)CED和隨后的控制灌注過程來獲得。
總之，本發(fā)明提供通過MRI的第一定量分析套管定位和釓特醇分布，引入NHP殼中的RBG區(qū)定義。此外，通過MRI實(shí)時(shí)呈現(xiàn)套管定位和隨后的準(zhǔn)確控制釓特醇分布程度，涉及重要的安全問題，特別是當(dāng)需要薄壁組織灌注大體積且滲漏或過量分布可能不利時(shí)。從我們轉(zhuǎn)化的非人靈長類研究開發(fā)的RBG區(qū)套管定位對于臨床試驗(yàn)具有重要意義，所述試驗(yàn)對于PD以殼內(nèi)各種治療劑的CED為特征。類似的RBG區(qū)也可對其它腦區(qū)域定義，如丘腦和腦干，從而確立可靠的坐標(biāo)用于臨床中治療劑的外科手術(shù)灌注。
權(quán)利要求
1.一種遞送治療劑到靈長類動物腦部靶向區(qū)域的方法，所述方法包括 選擇套管插入的位置，其中所述尖端位置離滲漏通路至少約Imm距離；和通過所述遞送管遞送所述治療劑到所述靶向區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述治療劑通過增強(qiáng)傳送遞送來遞送。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述遞送管是抗回流分段插管。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述靈長類動物是非人靈長類。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述靈長類動物是人。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述腦部靶向區(qū)域在大腦內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述遞送管定位選擇為離滲漏通路至少約2mm ο
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述遞送管定位選擇為離滲漏通路至少約3mm ο
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述滲漏通路是選自以下的軸突束胼胝體 (CC)、前連合(AC)；外囊(EC)、和內(nèi)囊(IC)。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述腦部靶向區(qū)域選自紋狀體、尾、殼、蒼白球、伏隔核、隔核和底丘腦核。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述靶向區(qū)域是殼。
12.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述腦部靶向區(qū)域是丘腦或下丘腦。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述遞送管尖端定位選擇為離進(jìn)入點(diǎn)至少2. 5mm ；離側(cè)邊界至少1. 8mm ；離中線至少4. 5mm。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述遞送管定位尖端選擇為離進(jìn)入點(diǎn)至少3mm ；離側(cè)邊界至少2. 2mm ；離中線至少5mm。
15.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述腦部靶向區(qū)域在腦干內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述遞送管尖端定位選擇為離進(jìn)入點(diǎn)至少2. 8mm ；離側(cè)邊界至少2. 5mm ；離中線至少1. 25mm。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述遞送管尖端定位選擇為離進(jìn)入點(diǎn)至少3. 5mm ；離側(cè)邊界至少2. 92mm ；離中線至少1. 6mm。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述靶向區(qū)域選自黑質(zhì)、紅核、腦橋、橄欖核、和腦神經(jīng)核。
19.一種治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)的方法，所述方法包括通過權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法給予治療劑。
20.一種遞送治療劑到靈長類腦部的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括將插管定位到離滲漏通路至少約Imm距離的立體定位系統(tǒng)，其中所述立體定位系統(tǒng)包括一組坐標(biāo)用于將遞送管定位到先前已確定的區(qū)域內(nèi)以便在所述靈長類動物所述靶向區(qū)域中提供輸液定量容量。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括遞送管。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述治療劑通過增強(qiáng)傳送遞送來遞送。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遞送管是抗回流分段插管。
24.一種確定靈長類動物腦部靶向區(qū)域中用于遞送管定位的綠色區(qū)的方法，其中位于所述綠色區(qū)內(nèi)的遞送管在所述靶向區(qū)域中提供輸液定量容量，所述方法包括通過遞送管將顯像劑遞送到腦部靶向區(qū)域； 確定灌注的顯像劑分布；將遞送管定位位置與所需分布相關(guān)聯(lián)，其中最優(yōu)定位的坐標(biāo)系是產(chǎn)生合適包含輸液的坐標(biāo)系。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過三維建模確定不同靈長類物種的對應(yīng)所述腦部靶向區(qū)域的綠色區(qū)。
全文摘要
提供了改善藥劑遞送到腦部靶向區(qū)域的方法和系統(tǒng)，使用提供最優(yōu)遞送管定位的位置坐標(biāo)。通過優(yōu)化套管定位，獲得在靶向腦部區(qū)域中可重復(fù)的輸液分布，從而能更有效遞送治療劑到腦部。
文檔編號A61M25/00GK102573979SQ201080046521
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者K·S·班基維茨, 殷大力 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會