JP2010512232A - Near-infrared electromagnetic modification of cell steady-state membrane potential. - Google Patents

Near-infrared electromagnetic modification of cell steady-state membrane potential. Download PDF

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Abstract

近赤外線光エネルギー及び線量測定を適用して、すべての照射された細胞の生体エネルギー論的な定常状態の膜貫通及びミトコンドリアポテンシャル(ΔΨ−steady)を、光による脱分極効果によって変えるためのシステム及び方法をここに開示する。この脱分極は、照射されたミトコンドリア及び原形質膜の膜貫通ポテンシャルΔΨの絶対値の付随的な減少を引き起こす。多くの細胞の同化作用反応及び薬物耐性機構は、膜ポテンシャルΔΨの減少、プロトン起動力Δpの密接に関連する弱化、及び関連する低下したリン酸化ポテンシャルΔGpによって一層機能的でなくされ且つ/又は弱められうる。照射露出領域内では、膜ポテンシャルΔΨの減少が、細菌、真菌及び哺乳動物細胞中で同時に起きる。この膜の脱分極は、標的とされた望ましくない細胞のみに対して、抗菌剤、抗真菌剤及び/又は抗新生物剤を強化する能力を与える。  A system for applying near-infrared light energy and dosimetry to alter the bioenergetic steady-state transmembrane and mitochondrial potential (ΔΨ-steady) of all irradiated cells by light depolarization effects; and A method is disclosed herein. This depolarization causes a concomitant decrease in the absolute value of the transmembrane potential ΔΨ of irradiated mitochondria and plasma membrane. Many cellular anabolic reactions and drug resistance mechanisms are made less functional and / or weakened by a decrease in membrane potential ΔΨ, a closely related weakening of proton activation force Δp, and an associated reduced phosphorylation potential ΔGp. Can be. Within the irradiated area, a decrease in membrane potential ΔΨ occurs simultaneously in bacterial, fungal and mammalian cells. This depolarization of the membrane provides the ability to enhance antibacterial, antifungal and / or anti-neoplastic agents only to the targeted and unwanted cells.

Description

本発明は、一般に、選択したエネルギーでの赤外線放射の発生及び線量測定のための方法及びシステムであって、照射された細胞の生体エネルギー論的定常状態の膜貫通及びミトコンドリアのポテンシャルを、脱分極によって改変する当該方法及びシステムに関し、一層詳細には、抗細菌性及び抗真菌性化合物を、標的細菌及び/又は真菌及び/又は癌細胞において強化するための膜の脱分極のための方法及びシステムに関するものである。   The present invention generally relates to a method and system for the generation and dosimetry of infrared radiation at a selected energy, which depolarizes the bioenergetic steady state transmembrane and mitochondrial potential of irradiated cells. More particularly, the method and system for membrane depolarization to enhance antibacterial and antifungal compounds in target bacteria and / or fungi and / or cancer cells It is about.

抗菌剤に耐性の細菌、真菌、及び他の微生物汚染の世界的増加は、人類社会に大きな脅威を与えている。サルファ剤(スルファニルアミド、1936年に初めて用いられた)及びペンシリン(1942年、Pfizer Pharmaceuticals)の出現以来、この惑星を横切るすべての種類の有意の量の抗菌性薬剤の開発が、耐性汚染菌及び病原体の出現及び拡大のための強力な環境を造った。ある種の耐性汚染菌は、病院及び一般的環境において優勢であるので、疫学的に並外れて重大なものである。抗生物質の広範な使用は、耐性細菌例えばメチシリン耐性の黄色ブドウ球菌(MRSA)及びバンコマイシン耐性の腸球菌(VRE)の生成を促進するだけでなく、真菌性微生物例えばカンジダの感染(真菌症)に好都合な条件をも造っている。   The worldwide increase in bacterial, fungal, and other microbial contamination that is resistant to antibacterial agents poses a major threat to human society. Since the advent of sulfa drugs (sulfanilamide, first used in 1936) and pencillin (1942, Pfizer Pharmaceuticals), the development of all kinds of significant amounts of antibacterial drugs across this planet has led to resistant pollutants and pathogens Built a powerful environment for the appearance and expansion of. Certain resistant contaminants are exceptionally epidemiologic because they dominate in hospitals and the general environment. The widespread use of antibiotics not only promotes the production of resistant bacteria such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and vancomycin-resistant enterococci (VRE), but also in the infection of fungal microorganisms such as Candida (mycosis). It also has favorable conditions.

殺微生物剤である強力な抗真菌剤(例えば、アンホテリシンB(AmB))が存在しても、カンジダ血症の死亡率は、依然として、約38%のままである。幾つかの症例では、薬物耐性の真菌を処置するためには、高投与量のAmBを投与しなければならず、これは、しばしば、腎毒性及び他の有害な影響を生じる。その上、抗ミコバクテリア剤及び抗生物質の使いすぎは、生きている生物体における生体内蓄積を引き起こしえて、これは、哺乳動物細胞に対しても細胞傷害性でありうる。増大する世界人口及び薬物耐性の細菌及び真菌の普及を仮定すると、細菌又は真菌感染症の発病率の上昇は、予見できる未来について減っていないことが予想される。   Even in the presence of potent antifungal agents that are microbicides (eg, amphotericin B (AmB)), mortality from candidemia remains at about 38%. In some cases, high doses of AmB must be administered to treat drug-resistant fungi, often resulting in nephrotoxicity and other deleterious effects. Moreover, overuse of anti-mycobacterial agents and antibiotics can cause bioaccumulation in living organisms, which can be cytotoxic to mammalian cells as well. Given the growing global population and the spread of drug-resistant bacteria and fungi, it is expected that the increase in the incidence of bacterial or fungal infections has not diminished for the foreseeable future.

最近、細菌及び真菌感染症に対して利用可能な治療は、抗細菌剤及び抗真菌剤の投与を含み、幾つかの症例では、感染領域の外科的な壊死組織切除法の適用を含む。特に、新たに出現した薬物耐性病原体及び高度に変形させる外科治療の極度の罹患率の故に、抗細菌性及び抗真菌性治療単独では、めったに効かないので、微生物感染を治療し又は予防する新しいストラテジーを開発することは避けられないものである。   Recently, available treatments for bacterial and fungal infections include the administration of antibacterial and antifungal agents, and in some cases, the application of surgical debridement of the infected area. In particular, new strategies to treat or prevent microbial infections because antibacterial and antifungal treatments alone are rarely effective due to the extreme prevalence of newly emerging drug resistant pathogens and highly deformed surgical treatments. Developing is inevitable.

それ故、細菌及び真菌感染のリスクを、所定の標的部位で、標的細菌及び真菌(生物学的夾雑物)以外の生物学的部分(例えば、哺乳動物の組織、細胞又はある種の生化学的調製物例えばタンパク質調製物)に対する過度のリスク及び/又は有害な影響なしで、減じる方法及びシステムに対する要求がある。   Therefore, the risk of bacterial and fungal infections is reduced at a given target site by biological parts other than the target bacteria and fungi (biological contaminants) (e.g. mammalian tissues, cells or certain biochemicals). There is a need for methods and systems that reduce without undue risk and / or adverse effects on preparations (eg, protein preparations).

本発明は、微生物及び/又は新生物関連の病状を減じ又は排除するのに必要とされる抗菌性分子(抗菌剤)及び/又は抗新生物性分子(抗新生物剤)の最少阻止濃度(MIC)を減じるための方法及びシステムであって、それらなしでは、もはや安全なヒト投与量では機能的でない薬剤が補助的治療として再び有用になる方法及びシステムに向けられている。本発明の方法及びシステムによれば、近赤外線の選択したエネルギーでの照射及び線量測定(ここでは、「近赤外線による微生物排除システム」を表すNIMELSとして知られる)が、照射された領域内のすべての膜の脱分極を引き起こすために利用され、それは、照射された細胞の膜電位ΔΨの絶対値を変えるであろう。   The present invention provides a minimum inhibitory concentration of antimicrobial molecules (antimicrobial agents) and / or anti-neoplastic molecules (anti-neoplastic agents) required to reduce or eliminate microbial and / or neoplastic related pathologies ( Methods and systems for reducing MIC) are directed to methods and systems that, without them, drugs that are no longer functional at safe human dosages will be useful again as an adjunct therapy. In accordance with the method and system of the present invention, irradiation and dosimetry at a selected energy in the near infrared (here known as NIMELS, which stands for “microbe elimination system by near infrared”), all within the irradiated area. Which will change the absolute value of the membrane potential ΔΨ of the irradiated cells.

本発明の他の特徴及び利点は、後記の具体例の詳細な説明において示され、部分的には、その記載から明白であり、又はこの発明の実施により知ることができる。この発明のかかる特徴及び利点は、詳細な説明及び添付の請求の範囲において特に指摘されたシステム、方法及び装置により理解され、確認される。
この発明の局面は、下記の説明を添付の図面と一緒に読むことにより一層完全に理解することができるが、これらは、例証とみなすべきであり、決して制限するものではない。これらの図面は、必ずしも縮尺は揃っておらず、強調は、この発明の原理に基いてなされている。これらの図面において:
Other features and advantages of the present invention are set forth in the detailed description of the specific examples which follow, and are in part apparent from the description, or may be learned by practice of the invention. Such features and advantages of the present invention will be understood and confirmed by the systems, methods and apparatus particularly pointed out in the written description and appended claims.
Aspects of the invention can be more fully understood by reading the following description in conjunction with the accompanying drawings, which are to be regarded as illustrative and not limiting in any way. These drawings are not necessarily to scale, and the emphasis is on the principles of the present invention. In these drawings:

典型的なリン脂質二重層を示した図である。FIG. 2 shows a typical phospholipid bilayer. リン脂質の化学構造を示した図である。It is the figure which showed the chemical structure of the phospholipid. リン脂質二重層膜における双極子効果(Ψd)を示した図である。It is the figure which showed the dipole effect (Ψd) in the phospholipid bilayer membrane. NIMELS照射前の定常状態の膜貫通ポテンシャルを有する細菌の原形質膜、哺乳動物のミトコンドリア膜、又は真菌のミトコンドリア膜におけるリン脂質二重層を示した図である。FIG. 2 shows a phospholipid bilayer in a bacterial plasma membrane, a mammalian mitochondrial membrane, or a fungal mitochondrial membrane with a steady-state transmembrane potential prior to NIMELS irradiation. NIMELS照射後の、細菌の原形質膜、哺乳動物のミトコンドリア膜、又は真菌のミトコンドリア膜における過渡的状態の原形質膜のポテンシャルを示した図である。FIG. 5 shows the potential of the transient plasma membrane in bacterial plasma membrane, mammalian mitochondrial membrane, or fungal mitochondrial membrane after NIMELS irradiation. 膜貫通タンパク質を内部に埋め込んで有するリン脂質二重層を示した図である。It is the figure which showed the phospholipid bilayer which has a transmembrane protein embedded inside. 電子伝達及びプロトンポンプの一般的描写を示した図である。FIG. 2 shows a general depiction of electron transfer and proton pump. ΔΨ−mito−fungi又はΔΨ−mito−mamに対応する真菌及び哺乳動物細胞のミトコンドリア膜の一般的概観を示した図である。FIG. 2 shows a general overview of mitochondrial membranes of fungal and mammalian cells corresponding to ΔΨ-mito-fungi or ΔΨ-mito-mam. 対照及びレーザーをあてた試料において緑色蛍光放射強度により測定したMRSA膜貫通ポテンシャルにおけるNIMELS照射の効果(単一線量測定で)を、レーザー照射後の時間(分)の関数として示した図である。FIG. 5 shows the effect of NIMELS irradiation (in single dose measurement) on MRSA transmembrane potential measured by green fluorescence emission intensity in a control and lasered sample as a function of time (minutes) after laser irradiation. レーザーをあてた試料における緑色蛍光放射強度の対照と比較した低下パーセントにより測定したC.アルビカンスの膜貫通ポテンシャルに対するNIMELS照射の効果を(様々な線量測定で)示した図である。FIG. 6 shows the effect of NIMELS irradiation (at various dose measurements) on the transmembrane potential of C. albicans measured by percent reduction compared to a control of green fluorescence emission intensity in a lasered sample. 対照及びレーザーをあてた試料において赤色蛍光放射強度により測定したC.アルビカンスのミトコンドリア膜ポテンシャルに対するNIMELS照射の効果(単一線量測定で);及び対照及びレーザーをあてた試料において赤色蛍光対緑色蛍光の比として測定したC.アルビカンスのミトコンドリア膜ポテンシャルに対するNIMELS照射の効果(単一線量測定で)を示した図である。Effect of NIMELS irradiation (on single dosimetry) on the mitochondrial membrane potential of C. albicans measured by red fluorescence emission intensity in control and lasered samples; and red vs. green fluorescence in control and lasered samples FIG. 5 shows the effect of NIMELS irradiation (in single dosimetry) on the mitochondrial membrane potential of C. albicans measured as a ratio. 対照及びレーザーをあてた試料において赤色蛍光放射強度により測定したヒト胎児腎臓細胞のミトコンドリア膜ポテンシャルに対するNIMELS照射の効果(単一線量測定で);及び対照及びレーザーをあてた試料において赤色蛍光対緑色蛍光の比として測定したヒト胎児腎臓細胞のミトコンドリア膜ポテンシャルに対するNIMELS照射の効果(単一線量測定で)を示した図である。Effect of NIMELS irradiation on mitochondrial membrane potential of human fetal kidney cells measured by red fluorescence emission intensity in control and lasered samples (in single dosimetry); and red vs. green fluorescence in control and lasered samples It is the figure which showed the effect (by single dosimetry) of NIMELS irradiation with respect to the mitochondrial membrane potential of the human embryonic kidney cell measured as ratio. MRSA中の全グルタチオン濃度の減少を、それがNIMELS照射の結果(幾つかの線量測定で)としてのこれらの細胞における反応性酸素種(ROS)生成と相関するので示した図である(レーザーをあてた試料におけるグルタチオン濃度の減少を、対照に対するパーセンテージとして示してある)。FIG. 6 shows the reduction in total glutathione concentration in MRSA as it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in these cells as a result of NIMELS irradiation (at some dosimetry) (laser The decrease in glutathione concentration in the applied sample is shown as a percentage of the control). C.アルビカンス中の全グルタチオン濃度の減少を、それがNIMELS照射の結果(幾つかの線量測定で)としてのこれらの細胞における反応性酸素種(ROS)生成と相関するので示した図である(レーザーをあてた試料におけるグルタチオン濃度の減少を、対照に対するパーセンテージとして示してある)。C. The decrease in total glutathione concentration in C. albicans is shown as it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in these cells as a result of NIMELS irradiation (at some dosimetry) ( The decrease in glutathione concentration in the lasered sample is shown as a percentage of the control). ヒト胎児腎臓細胞中の全グルタチオン濃度の減少を、それがNIMELS照射の結果(幾つかの線量測定で)としてのこれらの細胞における反応性酸素種(ROS)生成と相関するので示した図である(レーザーをあてた試料におけるグルタチオン濃度の減少を、対照に対するパーセンテージとして示してある)。FIG. 6 shows a decrease in total glutathione concentration in human fetal kidney cells as it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in these cells as a result of NIMELS irradiation (at some dosimetry). (The decrease in glutathione concentration in the lasered sample is shown as a percentage of the control). NIMELSとメチシリンの、MRSAコロニーの成長阻止における相乗効果を示した図である(データは、メチシリンが準致死的NIMELS線量測定によって強化されていることを示している)。FIG. 5 shows the synergistic effect of NIMELS and methicillin in inhibiting growth of MRSA colonies (data shows that methicillin is enhanced by quasi-lethal NIMELS dosimetry). NIMELSとバシトラシンの、MRSAコロニーの成長阻止における相乗効果を示した図である(矢印は、示した2つの試料におけるMRSAコロニーの成長又はその欠如を示している)(像は、バシトラシンが準致死的NIMELS線量測定によって強化されていることを示している)。FIG. 2 shows the synergistic effect of NIMELS and bacitracin in inhibiting growth of MRSA colonies (arrows indicate growth of MRSA colonies in the two samples shown or lack thereof) (image shows that bacitracin is quasi-lethal It is enhanced by NIMELS dosimetry). 実験データにより示されるように、NIMELSの、MRSAコロニーの成長阻止における、メチシリン、ペニシリン及びエリスロマイシンとの相乗効果を描いた棒グラフを示した図である。FIG. 5 is a bar graph depicting the synergistic effect of NIMELS with methicillin, penicillin and erythromycin in inhibiting growth of MRSA colonies, as shown by experimental data. この発明の方法によって治療された典型的な爪甲真菌症患者の爪の外観の経時的改善を示している合成写真である。パネルAは、基準としての、治療前の感染した足指の爪を示しており;パネルBは、治療後60日目の足指の爪を示しており;パネルCは、治療後80日目の足指の爪を示しており;そしてパネルDは、治療後100日目の足指の爪を示している。2 is a composite photograph showing the improvement in nail appearance over time of a typical onychomycosis patient treated by the method of the present invention. Panel A shows infected toenails before treatment as a baseline; Panel B shows toenails 60 days after treatment; Panel C shows 80 days after treatment Panel D shows the toenails 100 days after treatment. 準致死的NIMELS照射により大腸菌において減少した膜ポテンシャルの検出を例証した図である。FIG. 5 illustrates the detection of decreased membrane potential in E. coli by quasi-lethal NIMELS irradiation. 準致死的NIMELS照射により大腸菌において増大したグルタチオンの検出を例証した図である。FIG. 6 illustrates the detection of increased glutathione in E. coli by quasi-lethal NIMELS irradiation.

特定の具体例について図面に描いて説明したが、当業者は、描かれた具体例が説明のためのものであること及び示したものの変形物並びにここに記載の他のものも、構想して実施することができ、本発明の範囲内にあることを認めるであろう。   While specific embodiments have been illustrated and described in the drawings, those skilled in the art will envision that the illustrated embodiments are for illustration purposes and variations of those shown, as well as others described herein. It will be appreciated that it can be implemented and is within the scope of the present invention.

この明細書で用いる場合、単数形は又、内容が明らかに別の意味を示す場合を除いて、その用語の複数形をも包含する。例えば、「NIMELS波長」は、記載された複数のNIMELS波長並びにかかる複数の波長の組合せを包含することができる。   As used in this specification, the singular also includes the plural of that term unless the context clearly indicates otherwise. For example, “NIMELS wavelengths” can encompass a plurality of NIMELS wavelengths as well as combinations of such wavelengths.

ここで用いる場合、特に別途示さない限り、「又は」なる語は、「及び/又は」の「非排他的な」意味で用いられ、「何れかの/又は」の「排他的な」意味ではない。   As used herein, unless otherwise indicated, the word “or” is used in the “non-exclusive” sense of “and / or” and in the “exclusive” sense of “any / or”. Absent.

用語「約」は、ここでは、ほぼ、大体の範囲、又は近傍を意味するために用いられる。用語「約」が数値範囲と共に用いられる場合には、それは、その範囲を、示した数値の上限と下限を伸ばすことによって改変している。一般に、用語「約」は、ここでは、述べられた数値を上下に20%の変動により改変するために用いられる。   The term “about” is used herein to mean approximately the approximate range or neighborhood. When the term “about” is used in conjunction with a numerical range, it modifies that range by extending the upper and lower limits of the numerical value indicated. In general, the term “about” is used herein to modify the stated numerical value by a variation of 20% up and down.

本発明は、微生物及び/又は新生物関連病原体を減じ又は排除するのに必要な抗菌性分子(薬剤)及び/又は抗新生物性分子(薬剤)の最少阻止濃度(MIC)を減じるための方法及びシステムであって、それらによらなければ、安全なヒト投与量ではもはや機能的でない抗菌剤が該方法及びシステムによって補助的治療として再び有用となる当該方法及びシステムに向けられている。本発明の方法及びシステムによれば、選択したエネルギーの近赤外線照射及び線量計測(ここでは、「近赤外線による微生物排除システム」を表すNIMELSとして知られる)は、照射領域内の膜の脱分極を引き起こすために用いられ、それは、照射された細胞の膜電位ΔΨの絶対値を変えるであろう。   The present invention relates to a method for reducing the minimum inhibitory concentration (MIC) of antibacterial molecules (drugs) and / or anti-neoplastic molecules (drugs) required to reduce or eliminate microorganisms and / or neoplastic-related pathogens. And systems, which otherwise would be directed to such methods and systems that are no longer functional at safe human dosages and that are again useful as adjunctive treatment by the methods and systems. In accordance with the method and system of the present invention, near-infrared irradiation and dosimetry at a selected energy (herein known as NIMELS, which stands for “Near-Infrared Microbial Exclusion System”), depolarization of the film in the irradiated region. Used to cause, it will change the absolute value of the membrane potential ΔΨ of irradiated cells.

この変化されたΔΨは、プロトン起動力(motive force)Δpの密接に関連した弱化、及びすべての影響された膜のバイオエナジェティックスを引き起こすであろう。従って、NIMELS照射の効果(NIMELS効果)は、ヒト宿主に感染して害悪を生じさせる微生物に対する既存の抗菌性分子を強化することができる。これらの効果は、多くの細胞の同化作用反応(例えば、細胞壁の形成)の機能及び薬物耐性機構(機能するために化学浸透圧的電気化学エネルギーを必要とする)を低下させるであろう。それ故、任意の膜に結合した細胞耐性機構又は同化作用反応(膜電位ΔΨ、プロトン起動力Δp、又はそれらの機能的エネルギー要求のためのリン酸化ポテンシャルΔGpを利用する)は、本発明の方法及びシステムによって影響を受けるであろう。   This altered ΔΨ will cause a closely related weakening of the proton motive force Δp and the bioenergetics of all affected membranes. Therefore, the effect of NIMELS irradiation (NIMELS effect) can reinforce existing antibacterial molecules against microorganisms that infect human hosts and cause harm. These effects will reduce the function of many cellular anabolic reactions (eg, cell wall formation) and drug resistance mechanisms (requiring chemo-osmotic electrochemical energy to function). Therefore, any membrane-bound cell resistance mechanism or anabolic reaction (using membrane potential ΔΨ, proton activation force Δp, or phosphorylation potential ΔGp for their functional energy requirements) is a method of the invention. And will be affected by the system.

本発明の方法及びシステムは、光照射を利用して抗細菌性及び又は抗真菌性薬物を、望ましくない標的細胞(例えば、MRSA又は皮膚のカンジダ感染)に対してだけ強化し、哺乳動物細胞は一般に、細菌又は真菌細胞を傷害することを意図した(分子又は薬物による)処理に影響されないという事実によって可能にされる選択性を有する。   The methods and systems of the present invention utilize light irradiation to enhance antibacterial and / or antifungal drugs only against undesired target cells (e.g., MRSA or Candida infection of the skin) In general, it has the selectivity enabled by the fact that it is not affected by treatment (with molecules or drugs) intended to damage bacterial or fungal cells.

典型的具体例において、本発明の方法及びシステムに従って用いられる適用される光照射は、上記のように、NIMELS線量測定にて約850〜900nmに及ぶ一種以上の波長を含む。一面において、約865〜875nmの波長が、用いられる。他の面において、かかる適用される照射は、NIMELS線量測定にて約905〜945nmの波長を有する。一面において、かかる適用される光照射は、約925〜935nmの波長を有する。特別の面において、930nmの波長(又は、該波長を含む狭い波長範囲)を用いることができる。本発明の幾つかの面において、多数の波長範囲は、それぞれ、870nm及び930nmを含む。   In an exemplary embodiment, the applied light irradiation used in accordance with the methods and systems of the present invention includes one or more wavelengths ranging from about 850 to 900 nm in NIMELS dosimetry, as described above. In one aspect, a wavelength of about 865 to 875 nm is used. In another aspect, such applied irradiation has a wavelength of about 905-945 nm in NIMELS dosimetry. In one aspect, such applied light radiation has a wavelength of about 925-935 nm. In a special aspect, a wavelength of 930 nm (or a narrow wavelength range including the wavelength) can be used. In some aspects of the invention, the multiple wavelength ranges include 870 nm and 930 nm, respectively.

生体エネルギーシステムが本発明によるNIMELSによって影響を受けうる微生物病原体には、微生物例えば細菌、真菌、糸状菌、マイコプラズマ、原生動物、及び寄生虫が含まれる。   Microbial pathogens whose bioenergy systems can be affected by NIMELS according to the present invention include microorganisms such as bacteria, fungi, filamentous fungi, mycoplasma, protozoa, and parasites.

一具体例において、本発明の方法及びシステムは、皮膚感染又は創傷感染を引き起こすことが知られている感染性存在物例えばブドウ球菌及び腸球菌を処理し、減じそして/又は排除する際に用いられる。ブドウ球菌及び腸球菌の感染は、身体の殆ど任意の皮膚表面を含みえて、皮膚病例えば、せつ、癰、水疱性膿痂疹、鱗状皮膚を引き起こすことが知られている。黄色ブドウ球菌は又、ブドウ球菌による食中毒、腸炎、骨髄炎、毒素性ショック症候群、心内膜炎、髄膜炎、肺炎、膀胱炎、敗血症及び手術の傷からの感染症の原因でもある。ブドウ球菌の感染は、患者が病院又は長期の介護施設にいても受けうる。閉じ込められた集団及び抗生物質の広範な使用は、抗生物質耐性の黄色ブドウ球菌株の発生へと導いた。これらの株は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)と呼ばれている。MRSAにより引き起こされる感染症は、しばしば、広範な抗生物質(特に、β−ラクタム系抗生物質)に耐性であって、非MRSA微生物により引き起こされた感染症より有意に高率の罹患率及び死亡率、一層高いコスト、及び一層長い病院滞在期間と関係している。病院におけるMRSA感染のリスクファクターは、鼻腔のコロニー形成、外科手術、以前の抗菌剤治療、集中医療への入場、MRSAコロニー形成した患者又は健康管理者にさらされること、48時間より長時間病因にいること、及び留置カテーテル又は他の皮膚を通過する医用機器を有することを含む。   In one embodiment, the methods and systems of the present invention are used in treating, reducing and / or eliminating infectious entities known to cause skin infections or wound infections, such as staphylococci and enterococci. . Staphylococcal and enterococcal infections can involve almost any skin surface of the body and are known to cause skin diseases such as erosion, hemorrhoids, bullous impetigo, scaly skin. Staphylococcus aureus is also responsible for infections from staphylococcal food poisoning, enteritis, osteomyelitis, toxic shock syndrome, endocarditis, meningitis, pneumonia, cystitis, sepsis and surgical wounds. Staphylococcal infection can be received even when the patient is in a hospital or long-term care facility. The confined population and widespread use of antibiotics has led to the development of antibiotic-resistant S. aureus strains. These strains are called methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Infections caused by MRSA are often resistant to a wide range of antibiotics (especially β-lactam antibiotics) and have significantly higher rates of morbidity and mortality than infections caused by non-MRSA microorganisms. Associated with higher costs and longer hospital stays. Risk factors for MRSA infection in hospitals include nasal colonization, surgery, previous antimicrobial treatment, entry to intensive care, exposure to MRSA colonized patients or health care, etiology for longer than 48 hours And having an indwelling catheter or other medical device that passes through the skin.

他の具体例において、本発明の方法及びシステムは、皮膚のカンジダ症として知られる感染性存在物を処置し、減じそして/又は排除する際に用いられる。これらのカンジダ感染は、皮膚を含み、そして身体の殆ど任意の皮膚表面を占めることができる。しかしながら、最もよく出現するのは、暖かく、湿った、又はしわになった領域(例えば、腋窩及び鼠径部)である。皮膚カンジダ症は、非常に一般的なものである。カンジダは、おむつかぶれの最も一般的な原因であり、おむつ内部の暖かく湿った条件がカンジダに有利になっている。これらの感染症を引き起こす最も一般的な真菌類は、カンジダ・アルビカンスである。カンジダ感染は又、糖尿病及び肥満の個人においても非常に一般的である。カンジダは又、爪甲真菌症と呼ばれる爪の感染、爪の周囲の皮膚の感染(爪甲周囲炎)及び口角周囲の感染(口角糜爛症と呼ばれる)をも引き起こしうる。   In other embodiments, the methods and systems of the present invention are used in treating, reducing and / or eliminating an infectious entity known as cutaneous candidiasis. These Candida infections include the skin and can occupy almost any skin surface of the body. However, the most common are warm, moist or wrinkled areas (eg, axilla and groin). Cutaneous candidiasis is very common. Candida is the most common cause of diaper rash, and the warm and moist conditions inside the diaper favor Candida. The most common fungus that causes these infections is Candida albicans. Candida infection is also very common in individuals with diabetes and obesity. Candida can also cause nail infection called onychomycosis, infection of the skin around the nail (peritonitis), and infection around the corner of the mouth (called stomatitis).

用語「NIMELS線量測定」は、パワー密度(W/cm2)及びエネルギー密度(J/cm2)(ここに、1ワット=1ジュール/秒)の値を示し、その値で、この発明の主題の波長が反応性酸素種(「ROS」)を生成することができ、それにより、標的部位における生物学的夾雑物のレベルを低下させるものである。この用語は又、細胞を照射して、生物学的夾雑物の感受性を、抗菌剤及び抗新生物剤のROSの付随的生成を伴ってΔΨを低下させることにより、増大させること(ΔΨを低下させなければ、該夾雑物は、薬剤に耐性である)も包含する。この方法は、該生物学的夾雑物以外の宿主患者組織に許容できないリスク及び/又は副作用を伴わずに効果的でありうる。 The term “NIMELS dosimetry” refers to the values of power density (W / cm 2 ) and energy density (J / cm 2 ) (where 1 watt = 1 joule / second), which is the subject of the present invention. Can generate reactive oxygen species ("ROS"), thereby reducing the level of biological contaminants at the target site. The term also increases the sensitivity of biological contaminants by reducing ΔΨ with concomitant production of ROS, an antibacterial and anti-neoplastic agent (irradiating cells). If not, the contaminants are also resistant to drugs). This method may be effective without risks and / or side effects that are unacceptable to host patient tissues other than the biological contaminants.

抗真菌若しくは抗細菌剤又は抗新生物剤の「強化作用」とは、真菌、細菌、又は癌における耐性機構を、該剤が該真菌、細菌又は癌の成長及び/又は増殖を、この発明の方法及びシステムのない場合よりも一層低濃度で阻止するのに十分なだけ打ち消す、この発明の方法及びシステムを意味する。耐性が本質的に完全な場合即ち薬剤が細胞に対して全く効果を有しない場合には、強化作用は、薬剤が病原性細胞の成長及び/又は増殖を阻止し、それにより、病状を、治療上許容しうる投薬量で治療することを意味する。   The “enhancing action” of an antifungal or antibacterial agent or an anti-neoplastic agent refers to the resistance mechanism in fungi, bacteria, or cancer, the growth and / or proliferation of the fungus, bacteria or cancer of the present invention. It means the method and system of the present invention that counteracts enough to block at even lower concentrations than without the method and system. If the resistance is essentially complete, i.e. if the drug has no effect on the cells, the potentiation action prevents the growth and / or proliferation of the pathogenic cells, thereby treating the disease state. It means to be treated with an upper acceptable dosage.

ここで用いる場合、用語「微生物」は、顕微鏡的で、定義により、ヒトの眼で見るには小さすぎる生物体を指す。この発明の目的に関して、微生物は、細菌、真菌、古細菌、原生生物などであってよい。微生物学的なる語は、微生物に属するか又は関係するとして定義される。   As used herein, the term “microorganism” refers to an organism that is microscopic and by definition too small to be seen by the human eye. For the purposes of this invention, the microorganism may be a bacterium, fungus, archaea, protist, or the like. The term microbiology is defined as belonging to or related to a microorganism.

ここで用いる場合、用語「細胞膜(又は、原形質膜又はミトコンドリア膜)」は、半透性の脂質二重層を指し、これは、すべての生細胞において共通構造を有している。それは、主として、無数の重要な細胞過程に関与するタンパク質及び脂質を含む。本発明の標的である細胞膜は、1より大きいタンパク質/脂質比を有している。別の言い方をするならば、夾雑物(又は部分、即ち、宿主組織)の標的膜の何れも、乾燥重量で、49.99%より多くの脂質を含まない。   As used herein, the term “cell membrane (or plasma membrane or mitochondrial membrane)” refers to a semi-permeable lipid bilayer, which has a common structure in all living cells. It mainly contains proteins and lipids that are involved in a myriad of important cellular processes. The cell membrane that is the target of the present invention has a protein / lipid ratio greater than 1. Stated another way, none of the target membrane of the contaminant (or part, ie host tissue) contains more than 49.99% lipid by dry weight.

ここで用いる場合、用語「ミトコンドリア」は、殆どの真核細胞(哺乳動物細胞及び真菌)において見出される膜で囲まれたオルガネラを指す。ミトコンドリアは、殆どの真核細胞の要求するATP(細胞の化学エネルギー源として利用される)を生成しているので、「細胞内の発電所」である。ミトコンドリアは、リン脂質二重層及びタンパク質よりなる内膜及び外膜を含む。しかしながら、これら2種の膜は、異なる特性を有している。ミトコンドリア外膜は、オルガネラ全体を囲んでいて、真核生物の原形質膜に類似したタンパク質対リン脂質比を有しており、ミトコンドリア内膜は、クリスタとして知られる内部画分を形成し、原核生物の原形質膜と類似したタンパク質対リン脂質比を有している。これは、シトクロムなどのタンパク質に直接的に且つ効率的に機能するための一層大きいスペースを与えている。電子伝達系(「ETS」)は、このミトコンドリア内膜上に配置されている。ミトコンドリア内膜内には、代謝産物をこの膜を超えて輸送する高度に制御されたトランスポートタンパク質もある。   As used herein, the term “mitochondrion” refers to an organelle surrounded by a membrane found in most eukaryotic cells (mammalian cells and fungi). Mitochondria produce ATP (used as a chemical energy source for cells) required by most eukaryotic cells, and are therefore “intracellular power plants”. Mitochondria include an inner and outer membrane composed of a phospholipid bilayer and a protein. However, these two membranes have different characteristics. The outer mitochondrial membrane surrounds the entire organelle and has a protein-to-phospholipid ratio similar to that of the eukaryotic plasma membrane, and the inner mitochondrial membrane forms an internal fraction known as the crystal, It has a protein to phospholipid ratio similar to that of the organism's plasma membrane. This gives more space to function directly and efficiently for proteins such as cytochromes. The electron transport system (“ETS”) is located on this inner mitochondrial membrane. There are also highly controlled transport proteins within the mitochondrial inner membrane that transport metabolites across this membrane.

ここで用いる場合、用語「流動モザイクモデル」は、広く支持されている、膜を横切る輸送を助成する多様な埋め込まれたタンパク質を有する、構造的及び機能的に非対称な脂質二重層としての生物学的膜の概念化を指す。この流動モザイクモデルは、リン脂質が膜内で殆どやすやすと位置を変えること(流動)と、膜内に存在するすべてのリン脂質、タンパク質及び糖タンパク質の組合せが細胞に外側からモザイクイメージを与えるので、そう呼ばれている。このモデルは、熱力学の注意深いバランスと機能的考察に基づいている。膜の熱力学の変化は、膜の機能に影響を与える。   As used herein, the term “flow mosaic model” refers to biology as a structurally and functionally asymmetric lipid bilayer with a variety of embedded proteins that facilitate transport across the membrane. Refers to the conceptualization of the target film. This flow mosaic model allows the phospholipid to change position almost easily in the membrane (flow) and because all phospholipid, protein and glycoprotein combinations present in the membrane give the cell a mosaic image from the outside. , So called. This model is based on a careful balance of thermodynamics and functional considerations. Changes in the thermodynamics of the film affect the function of the film.

ここで用いる場合、用語「膜双極子ポテンシャルΨd」は(膜貫通ポテンシャルΔΨに対して)、膜表面の高度に水和された脂質ヘッドと二重層の低極性の内部(疎水性)との間で形成されるポテンシャルを指す。脂質二重層は、本質的に、双極性の基及び分子の構造的機構(主として、リン脂質と水とのエステル結合)から生じるかなりの膜双極子ポテンシャルΨdを有する。   As used herein, the term “membrane dipole potential Ψd” (relative to the transmembrane potential ΔΨ) is between the highly hydrated lipid head on the membrane surface and the less polar interior (hydrophobic) of the bilayer. Refers to the potential formed by Lipid bilayers have a substantial membrane dipole potential Ψd that arises essentially from dipolar groups and molecular structural mechanisms (primarily ester linkages between phospholipids and water).

Ψdは、膜表面でイオンに依存せず、ここでは、下記の5つの異なる双極子ポテンシャルを記載するために用いられる:
1)哺乳動物の原形質膜の双極子ポテンシャルΨd−plas−mam;
2)哺乳動物のミトコンドリア膜の双極子ポテンシャルΨd−mito−mam;
3)真菌の原形質膜の双極子ポテンシャルΨd−plas−fungi;
4)真菌のミトコンドリア膜の双極子ポテンシャルΨd−mito−fungi;及び
5)細菌の原形質膜の双極子ポテンシャルΨd−plas−bact。
Ψd is independent of ions at the membrane surface and is used here to describe the following five different dipole potentials:
1) Dipolar potential of mammalian plasma membrane Ψd-plasm-mam;
2) The dipole potential of mammalian mitochondrial membranes Ψd-mito-mam;
3) The dipole potential of the fungal plasma membrane Ψd-plus-fungi;
4) The dipole potential of fungal mitochondrial membranes Ψd-mito-fungi; and 5) The dipolar potential of bacterial plasma membranes Ψd-plus-bact.

ここで用いる場合、用語「膜貫通ポテンシャル」は、膜によって分けられた水相の間の電気的ポテンシャルの差異(mV規模)を指し、記号(ΔΨ)により与えられる。ΔΨは、膜表面でイオンに依存せず、ここでは、下記の3つの異なる原形質膜貫通ポテンシャルを記載するために用いられる:
1)哺乳動物の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−mam
2)真菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−fungi
3)細菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bact。
As used herein, the term “transmembrane potential” refers to the difference in electrical potential (mV scale) between the aqueous phases separated by the membrane and is given by the symbol (ΔΨ). ΔΨ is independent of ions at the membrane surface and is used here to describe three different plasma transmembrane potentials:
1) Mammalian plasma transmembrane potential ΔΨ-plasm-mam
2) Fungal plasma transmembrane potential ΔΨ-plus-fungi
3) Bacterial plasma transmembrane potential [Delta] [Psi] -plasm-bact.

ここで用いる場合、用語「ミトコンドリア膜貫通ポテンシャル」は、ミトコンドリア内膜によって分けられた画分の間の電気的ポテンシャルの差異(mV規模)を指し、ここでは、下記の2つの異なるミトコンドリア膜貫通ポテンシャルを記載するために用いられる。
1)哺乳動物のミトコンドリア膜貫通ポテンシャルΔΨ−mito−mam
2)真菌のミトコンドリア膜貫通ポテンシャルΔΨ−mito−fungi。
As used herein, the term “mitochondrial transmembrane potential” refers to the difference in electrical potential (in mV scale) between the fractions separated by the inner mitochondrial membrane, where two different mitochondrial transmembrane potentials: Used to describe
1) Mammalian mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-mam
2) Fungal mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-fungi.

ミトコンドリアにおいて、栄養分(例えば、グルコース)からのポテンシャルエネルギーは、細胞の代謝過程に利用可能な活性エネルギーに変換される。連続的な酸化還元反応中に放出されたエネルギーは、プロトン(H+イオン)をミトコンドリアマトリクスから膜間スペースにポンプ輸送することを可能にする。結果として、ミトコンドリア膜には、該膜が分極するにつれて、化学浸透圧的電気的ポテンシャルの差異(ΔΨ−mito−mam又はΔΨ−mito−fungi)が存在する。ΔΨ−mito−mam及びΔΨ−mito−fungiは、ミトコンドリアの機能性の重要なパラメーターであり、細胞のエネルギー状態(レドックス状態)に対する直接的定量的値を与える。 In mitochondria, potential energy from nutrients (eg, glucose) is converted into active energy available for cellular metabolic processes. The energy released during the continuous redox reaction allows protons (H + ions) to be pumped from the mitochondrial matrix into the intermembrane space. As a result, the mitochondrial membrane has a difference in chemical osmotic electrical potential (Δψ-mito-mam or Δψ-mito-fungi) as the membrane is polarized. Δψ-mito-mam and Δψ-mito-fungi are important parameters of mitochondrial functionality and give a direct quantitative value for the cellular energy state (redox state).

ここで用いる場合、用語「哺乳動物原形質膜貫通ポテンシャル(ΔΨ−plas−mam)」は、哺乳動物細胞原形質膜における水相間の電気的ポテンシャルの差異を指す。哺乳動物原形質膜ポテンシャルは、主としてH+イオン(プロトン)により生じる細菌及び真菌のΔΨと異なる。哺乳動物の原形質膜においては、ΔΨの主たる推進役は、起電性Na+/K+−ATPアーゼポンプである。ΔΨ−plas−mamは、膜貫通K+拡散(細胞内から細胞外へ)の追加的特質及び起電性Na+/K+−ATPアーゼポンプにより生成される。哺乳動物のATPは、ミトコンドリアにおいてプロトンポンプによって生成される。 As used herein, the term “mammalian plasma transmembrane potential (ΔΨ-plasm-mam)” refers to the difference in electrical potential between aqueous phases in the mammalian cell plasma membrane. Mammalian plasma membrane potential differs from bacterial and fungal ΔΨ, mainly caused by H + ions (protons). In the mammalian plasma membrane, the main driver of ΔΨ is the electrogenic Na + / K + -ATPase pump. [Delta] [Psi] -plasm-mam is generated by additional properties of transmembrane K <+> diffusion (intracellular to extracellular) and an electrogenic Na <+ > / K <+> -ATPase pump. Mammalian ATP is produced in the mitochondria by a proton pump.

ここで用いる場合、用語「真菌原形質膜貫通ポテンシャル(ΔΨ−plas−fungi)」は、真菌細胞原形質膜における電気的ポテンシャルの差異を指す。真菌原形質膜ポテンシャルは、膜に結合したH+−ATPアーゼ(機能するのにATPを必要とする高性能のプロトンポンプ)により生成される。このH+−ATPアーゼポンプは、真菌の成長並びに安定な細胞の代謝及び維持の両方に必要とされる。真菌のATPは、ミトコンドリアで生成される。 As used herein, the term “fungal plasma transmembrane potential (ΔΨ-plasm-fungi)” refers to the difference in electrical potential in the fungal cell plasma membrane. The fungal plasma membrane potential is generated by a membrane-bound H + -ATPase (a high-performance proton pump that requires ATP to function). This H + -ATPase pump is required for both fungal growth and stable cell metabolism and maintenance. Fungal ATP is produced in mitochondria.

ここで用いる場合、用語「細菌原形質膜貫通ポテンシャル(ΔΨ−plas−bact)」は、細菌細胞の原形質膜における電気的ポテンシャルの差異を指す。細菌原形質膜ポテンシャルは、電子及びプロトン(H+)の、細菌原形質膜を横切る定常状態の流れ(移動)であって、正常な電子伝達及び酸化的リン酸化を伴って細菌原形質膜内で起きる当該流れによって生成される。すべての電子伝達鎖の一般的特徴は、膜を貫通するプロトンの勾配を造るためのプロトンポンプの存在である。細菌はミトコンドリアを欠いていても、好気性細菌は、真核生物のミトコンドリアで起きるのと本質的に同じ過程によって酸化的リン酸化(ATP産生)を行なう。ここで用いる場合、用語「Pクラスイオンポンプ」は、ATP結合部位を含む(即ち、機能するのにATPを必要とする)膜貫通活性トランスポートタンパク質集合体を指す。輸送過程において、タンパク質サブユニットの一つは、リン酸化され、輸送されたイオンは、リン酸化されたサブユニットを通って移動すると考えられている。このクラスのイオンポンプには、Na+及びK+電気化学的ポテンシャル(ΔNa+/K+)及びpH勾配(動物細胞によくある)を維持する、哺乳動物原形質膜内のNa+/K+−ATPアーゼポンプが含まれる。他の重要なPクラスイオンポンプのメンバーは、プロトン(H+イオン)を細胞の外へ輸送してK+イオンを細胞の中へ輸送する。 As used herein, the term “bacterial plasma transmembrane potential (ΔΨ-plus-bact)” refers to the difference in electrical potential at the plasma membrane of bacterial cells. The bacterial plasma membrane potential is a steady-state flow (transfer) of electrons and protons (H + ) across the bacterial plasma membrane, with normal electron transfer and oxidative phosphorylation within the bacterial plasma membrane. Generated by the flow that occurs in A general feature of all electron transport chains is the presence of a proton pump to create a proton gradient through the membrane. Even though bacteria lack mitochondria, aerobic bacteria undergo oxidative phosphorylation (ATP production) by essentially the same process that occurs in eukaryotic mitochondria. As used herein, the term “P-class ion pump” refers to a transmembrane active transport protein assembly that includes an ATP binding site (ie, requires ATP to function). In the transport process, one of the protein subunits is phosphorylated and the transported ions are thought to migrate through the phosphorylated subunit. This class of ion pumps includes Na + and K + electrochemical potentials (ΔNa + / K + ) and pH gradients (common in animal cells) that maintain Na + / K + in the mammalian plasma membrane. -ATPase pump is included. Other important P-class ion pump members transport protons (H + ions) out of the cell and K + ions into the cell.

ここで用いる場合、用語「Na+/K+ATPアーゼ」は、すべての動物細胞の原形質膜中に存在して、一つのATP分子の加水分解と共役して3つのNa+イオンを輸出して2つのK+イオンを輸入する(これは、Na+及びK+電気化学的ポテンシャル及び動物細胞に典型的なpH勾配を維持する)Pクラスイオンポンプを指す。真菌細胞(及び真核細胞)における内側が負の膜ポテンシャルは、異なるATPにより作動するプロトンポンプによるH+イオンの細胞の外への輸送によって生成される。 As used herein, the term “Na + / K + ATPase” is present in the plasma membrane of all animal cells and exports three Na + ions in conjunction with the hydrolysis of one ATP molecule. Refers to a P-class ion pump that imports two K + ions (which maintain Na + and K + electrochemical potentials and a pH gradient typical of animal cells). The inner negative membrane potential in fungal cells (and eukaryotic cells) is generated by the transport of H + ions out of the cell by a proton pump operated by a different ATP.

ここで用いる場合、用語「イオンエクスチェンジャー及びイオンチャンネル」は、ATP非依存性システムであって、哺乳動物細胞における原形質膜ポテンシャルの確立を助成する膜貫通タンパク質を指す。   As used herein, the terms “ion exchanger and ion channel” refer to transmembrane proteins that are ATP-independent systems that help establish plasma membrane potential in mammalian cells.

ここで用いる場合、用語「レドックス(還元/酸化反応の速記)」は、例えば電子の移動を含む非常に複雑な一連の過程による細胞における糖の酸化の複雑な過程を記載する。レドックス反応は、電子がドナー分子からアクセプター分子へ移動する化学反応である。用語レドックスは、還元と酸化の2つの概念から来ており、下記の簡単な用語にて説明されうる:
酸化は、分子、原子又はイオンによる電子の喪失を記載する。
還元は、分子、原子又はイオンによる電子の獲得を記載する。
As used herein, the term “redox” describes a complex process of sugar oxidation in a cell by a very complex series of processes including, for example, electron transfer. The redox reaction is a chemical reaction in which electrons move from a donor molecule to an acceptor molecule. The term redox comes from two concepts, reduction and oxidation, and can be explained in the following simple terms:
Oxidation describes the loss of electrons by molecules, atoms or ions.
Reduction describes the acquisition of electrons by molecules, atoms or ions.

ここで用いる場合、用語「レドックス状態」は、記載されている細胞のレドックス環境(又は、酸化ストレスのレベル)を記載する。   As used herein, the term “redox state” describes the redox environment (or level of oxidative stress) of the cell being described.

ここで用いる場合、用語「定常状態の膜貫通ポテンシャル(ΔΨ−steady)」は、本発明の方法及びシステムによる照射前の、哺乳動物、真菌又は細菌細胞の定量的な原形質膜ポテンシャルであって、将来的にもかかる照射のないままでいる当該ポテンシャルを指す。   As used herein, the term “steady state transmembrane potential (ΔΨ-steady)” is the quantitative plasma membrane potential of a mammalian, fungal or bacterial cell prior to irradiation by the methods and systems of the invention. , Refers to the potential that will remain without such irradiation in the future.

例えば、正常な電子伝達及び酸化的リン酸化において起きる電子及びプロトンの細菌細胞膜を横切る定常状態的な流れは、膜を横切って起きる慣用のレドックス反応の一定の流量の故に、定常状態にある。逆に、このレドックス状態の任意の改変は、過渡的状態の膜ポテンシャルを引き起こすであろう。ΔΨ−steadyは、ここでは、種に基く、3つの異なる定常状態の原形質膜貫通ポテンシャルを記載するために用いられる。
1)定常状態の哺乳動物の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−steady−mam
2)定常状態の真菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−steady−fungi
3)定常状態の細菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−steady−bact
For example, the steady-state flow of electrons and protons across the bacterial cell membrane that occurs in normal electron transfer and oxidative phosphorylation is in a steady state because of the constant flow rate of conventional redox reactions that occur across the membrane. Conversely, any modification of this redox state will cause a transient state membrane potential. ΔΨ-steady is used here to describe the three different steady-state plasma transmembrane potentials based on the species.
1) Steady-state mammalian plasma transmembrane potential ΔΨ-steady-mam
2) Steady-state fungal plasma transmembrane potential ΔΨ-steady-fungi
3) Steady state bacterial transmembrane potential ΔΨ-steady-bact

ここで用いる場合、用語「過渡的状態の原形質膜ポテンシャル(ΔΨ−tran)」は、本発明の方法及びシステムによる照射後の、哺乳動物、真菌又は細菌細胞の原形質膜ポテンシャルを指し、該照射は、原形質膜のバイオエナジェティックスを変化させた。細菌においては、ΔΨ−tranは、原形質膜にETS及びシトクロムが存在するので、細胞のレドックス状態をも変化させるであろう。ΔΨ−tranは、本発明の方法を用いる照射なしでは起きない状態である。ΔΨ−tranは、ここでは、種に基く3つの異なる過渡的状態の原形質膜貫通ポテンシャルを記載するために用いられる。
1)過渡的状態の哺乳動物の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−tran−mam
2)過渡的状態の真菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−tran−fungi
3)過渡的状態の細菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−trans−bact
As used herein, the term “transient plasma membrane potential (ΔΨ-tran)” refers to the plasma membrane potential of mammalian, fungal or bacterial cells after irradiation by the methods and systems of the invention, Irradiation altered the bioenergetics of the plasma membrane. In bacteria, [Delta] [Psi] -tran will also change the redox state of cells because of the presence of ETS and cytochrome in the plasma membrane. ΔΨ-tran is a condition that does not occur without irradiation using the method of the present invention. ΔΨ-tran is used here to describe the plasma transmembrane potential of three different transient states based on the species.
1) Transmembrane potential of a mammal in a transient state ΔΨ-tran-mam
2) Transient fungal plasma transmembrane potential ΔΨ-tran-fungi
3) Transmembrane potential of the bacteria in a transient state ΔΨ-trans-bact

ここで用いる場合、用語「定常状態のミトコンドリア膜ポテンシャル(ΔΨ−steady−mito)」は、本発明の方法及びシステムによる照射前の哺乳動物又は真菌のミトコンドリアの定量的なミトコンドリア膜ポテンシャルであって、将来的にもかかる照射のないままでいる当該ポテンシャルを指す。   As used herein, the term “steady state mitochondrial membrane potential (ΔΨ-steady-mito)” is the quantitative mitochondrial membrane potential of mammalian or fungal mitochondria prior to irradiation by the methods and systems of the present invention, It refers to the potential that will remain without such irradiation in the future.

例えば、正常な電子伝達及び酸化的リン酸化において起きるミトコンドリアの内膜を横切る電子及びプロトンの定常状態の流れは、膜を横切って起きる慣用のレドックス反応の一定の流れの故に、定常状態にある。このレドックス状態の任意の改変は、過渡的状態のミトコンドリア膜ポテンシャルを引き起こすであろう。ΔΨ−steady−mitoは、種に基く2つの異なる定常状態のミトコンドリア膜ポテンシャルを記載するために用いられる。
1)定常状態の哺乳動物のミトコンドリアポテンシャルΔΨ−steady−mito−mam
2)定常状態の真菌のミトコンドリアポテンシャルΔΨ−steady−mito−fungi
For example, the steady state flow of electrons and protons across the inner mitochondrial membrane that occurs in normal electron transfer and oxidative phosphorylation is in a steady state due to the constant flow of conventional redox reactions that occur across the membrane. Any modification of this redox state will cause a transient mitochondrial membrane potential. ΔΨ-steady-mito is used to describe two different steady state mitochondrial membrane potentials based on species.
1) Steady-state mammalian mitochondrial potential ΔΨ-steady-mito-mam
2) Steady-state fungal mitochondrial potential ΔΨ-steady-mito-fungi

ここで用いる場合、用語「過渡的状態のミトコンドリア膜ポテンシャル(ΔΨ−tran−mito−mam又はΔΨ−tran−mito−fungi)」は、本発明の方法及びシステムによる照射後の哺乳動物又は真菌細胞の膜ポテンシャルであって、それにより、該照射が該ミトコンドリア内膜のバイオエナジェティクスを変化させた当該膜ポテンシャルを指す。哺乳動物及び真菌細胞において、ΔΨ−tran−mitoは又、ミトコンドリア内膜には電子伝達系(ETS)及びシトクロムが存在するので、細胞のレドックス状態をも変化させるであろう。ΔΨ−tran−mitoは又、(プロトン起動力)Δp−mito−mam及びΔp−mito−fungiに激烈に影響を与えることができよう(何故なら、これらのミトコンドリアの(H+)勾配は、無数の細胞機能のための十分なATPを生成するために、ミトコンドリア内で生成されるので)。ΔΨ−tran−mitoは、本発明の方法及びシステムによる照射なしでは起きない状態である。ΔΨ−tran−mitoは、種に基く2つの異なる過渡的状態のミトコンドリア膜ポテンシャルを記載するために用いられよう。
1) 過渡的状態の哺乳動物ミトコンドリアポテンシャルΔΨ−tran−mito−mam
2) 過渡的状態の真菌ミトコンドリアポテンシャルΔΨ−tran−mito−fungi
As used herein, the term “transient mitochondrial membrane potential (ΔΨ-tran-mito-mam or ΔΨ-tran-mito-fungi)” refers to the mammalian or fungal cell after irradiation by the methods and systems of the invention. Membrane potential, thereby referring to the membrane potential at which the irradiation altered the bioenergetics of the inner mitochondrial membrane. In mammalian and fungal cells, ΔΨ-tran-mito will also change the redox state of the cell because of the presence of the electron transport system (ETS) and cytochrome in the inner mitochondrial membrane. ΔΨ-tran-mito can also dramatically affect (proton activation force) Δp-mito-mam and Δp-mito-fungi (because these mitochondrial (H + ) gradients are innumerable Because it is produced within the mitochondria to produce enough ATP for the cellular function of ΔΨ-tran-mito is a condition that does not occur without irradiation by the method and system of the present invention. ΔΨ-tran-mito will be used to describe the mitochondrial membrane potential of two different transient states based on species.
1) Transient mammalian mitochondrial potential ΔΨ-tran-mito-mam
2) Fungal mitochondrial potential in a transient state ΔΨ-tran-mito-fungi

ここで用いる場合、用語「シトクロム」は、ヘム原子団を有して電子伝達を行う膜に結合したヘモタンパク質を指す。ここで用いる場合、用語「電子伝達系(ETS)」は、細胞のエネルギー貨幣である(ATP)を生成する生化学反応を媒介する一連の膜に結合した電子キャリアー(シトクロム)を記載する。原核細胞(細菌)においては、これは、原形質膜で起きる。真核細胞(真菌及び哺乳動物細胞)では、これは、ミトコンドリアで起きる。   As used herein, the term “cytochrome” refers to a hemoprotein bound to a membrane that has a heme atomic group and conducts electrons. As used herein, the term “electron transport system (ETS)” describes an electron carrier (cytochrome) bound to a series of membranes that mediate biochemical reactions that produce (ATP), the energy currency of the cell. In prokaryotic cells (bacteria) this occurs at the plasma membrane. In eukaryotic cells (fungi and mammalian cells) this occurs in mitochondria.

ここで用いる場合、用語「pH勾配(ΔpH)」は、膜の両側のバルク相の間のpHの差を指す。   As used herein, the term “pH gradient (ΔpH)” refers to the difference in pH between the bulk phases on either side of the membrane.

ここで用いる場合、用語「プロトン電気化学的勾配(ΔμH+)(次元kJモル−1)」は、膜を横切る電気的及び化学的特性、特にプロトン勾配を指し、細胞中で働くことのできる細胞ポテンシャルエネルギーの一種を表す。このプロトン電気化学的ポテンシャルの、プロトンポンプを含む能動輸送に従事する膜の両側の間での差は、ときには、化学浸透圧ポテンシャル又はプロトン起動力とも呼ばれる。ΔμH+が幾らかでも減少した場合には、影響を受けた細胞における細胞同化作用経路及び耐性機構が阻害されたと仮定される。これは、標的部位のみを照射するためにλnとTnを組み合わせることにより達成することができ、又は標的部位への送達のために構成されて配置された薬物を同時に若しくは順次的に投与することによって更に増進することができる(即ち、同化経路の(AnとTn)+(薬理学的分子)による同時ターゲティング)。 As used herein, the term “proton electrochemical gradient (ΔμH + ) (dimension kJ mol −1)” refers to the electrical and chemical properties across the membrane, in particular the proton gradient, and a cell that can work in a cell. Represents a kind of potential energy. This difference in proton electrochemical potential between the sides of the membrane engaged in active transport, including the proton pump, is sometimes referred to as the chemical osmotic potential or proton activation force. If ΔμH + is somewhat reduced, it is hypothesized that the cellular anabolic pathway and resistance mechanisms in the affected cells are inhibited. This can be accomplished by combining λn and Tn to irradiate only the target site, or by simultaneously or sequentially administering drugs arranged and arranged for delivery to the target site. Further enhancement can be achieved (ie, simultaneous targeting of (An and Tn) + (pharmacological molecules) in the anabolic pathway).

ここで用いる場合、用語「イオンの電気化学的勾配(Δμx+)」は、イオン(H+以外)の濃度勾配により引き起こされる膜を横切る電気的及び化学的特性を指し、細胞中で働くことのできる細胞ポテンシャルエネルギーの一種を表す。哺乳動物細胞においては、Na+イオンの電気化学的勾配は、Na+の細胞の外への能動輸送によって原形質膜を横切って維持される。これは、プロトン電気化学的ポテンシャルとは異なる勾配であり、しかも、ATPと共役したポンプから生成され、酸化的リン酸化において生成される該ATPは、哺乳動物ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−mam)からのものである。Δμx+が幾らかでも減少した場合には、影響を受けた細胞における細胞同化作用経路及び耐性機構が阻害されたと仮定される。これは、標的部位のみを照射するためにAnとTnを合わせることにより達成することができ、又は標的部位への送達のために構成されて配置された薬物を同時に若しくは順次的に投与することによって更に増進することができる(即ち、同化経路の(λnとTn)+(薬理学的分子)による同時ターゲティング)。 As used herein, the term “ionic electrochemical gradient (Δμx +)” refers to the electrical and chemical properties across the membrane caused by a concentration gradient of ions (other than H + ) and can work in cells. Represents a kind of cell potential energy. In mammalian cells, an electrochemical gradient of Na + ions is maintained across the plasma membrane by active transport of Na + out of the cell. This is a gradient different from the proton electrochemical potential, and is generated from a pump coupled to ATP, and the ATP generated in oxidative phosphorylation is expressed in mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam). ). If Δμx + is somewhat reduced, it is hypothesized that the cellular anabolic pathway and resistance mechanisms in the affected cells are inhibited. This can be achieved by combining An and Tn to irradiate only the target site, or by simultaneously or sequentially administering drugs arranged and arranged for delivery to the target site. It can be further enhanced (ie, simultaneous targeting of (λn and Tn) + (pharmacological molecule) in the anabolic pathway).

ここで用いる場合、用語「細菌の同化経路の同時ターゲティング」は、(同化経路に影響を及ぼす標的部位で細胞の(ΔμH+)及び/又は(Δμx+)を低下させるλn及びTn)+(同じ細菌の同化経路に影響を及ぼす薬理学的分子)を指し、薬理学的分子により阻止することのできる下記の細菌同化経路の何れをも指すことができる:
標的とされる同化経路は、ペプチドグリカン生合成であり、これは、ペプチドグリカンを細菌細胞壁において架橋する細菌のトランスペプチダーゼ酵素(ペニシリン結合性タンパク質)の活性部位に結合する薬物により同時に標的とされ、これらの酵素の阻害は、最終的に、細胞の溶解及び細胞死を引き起こす;
標的とされる細菌の同化経路は、ペプチドグリカン生合成であり、これは、細胞壁中間体においてアシル−D−アラニル−D−アラニル基に結合する薬物によって同時に標的とされ、それ故、N−アセチルムラミン酸(NAM)−及びN−アセチルグルコサミン(NAG)−ペプチドサブユニットのペプチドグリカンマトリクスへの取り込みを阻止し(ペプチドグリカン生合成を、トランスグリコシレーション及び/又はトランスペプチデーションに作用することによって有効に阻止する)、それによりグラム陽性細菌における適当なペプチドグリカンの形成を阻害する。
標的とされる細菌の同化経路は、ペプチドグリカン生合成であり、これは、C55−イソプレニルピロホスフェートと結合する薬物によって同時に標的とされ、ピロホスファターゼがC55−イソプレニルピロホスフェートと相互作用するのを阻止し、そうして、ビルディングブロックペプチドグリカンを内膜から外へ運ぶのに利用可能なC55−イソプレニルピロホスフェートの量を低下させる;
標的とされる同化経路は、細菌タンパク質の生合成であり、これは、細菌リボソームの50Sサブユニット中の23SrRNA分子に結合する薬物により同時に標的とされ、これは、細胞中のペプチジルtRNAの蓄積を生じ、それ故、α−アミノ酸の活性化に必要な遊離のtRNAが涸渇して、ペプチジルtRNAのリボソームからの未成熟解離を引き起こすことによりペプチド転移を阻止する;
同時に標的とされる薬物は、50Sの細菌リボソームサブユニットの23SRNAの2つのドメインに同時に結合し、それにより、細菌リボソームサブユニット50S及び30S(リボソームサブユニットアセンブリ)の形成を阻止することができ(ここに、同時に標的とされる薬物は、細菌細胞に透過するためにその親油性を増すために塩素化される)、そして細菌リボソームの50Sサブユニットの23S部分に結合して、ペプチジル−tRNAのアミノアシル部位(A部位)からペプチジル部位(P部位)への移動を阻止し、それにより、トランスペプチダーゼ反応を阻止し、これは、リボソームから放出されている不完全なペプチドを生じる;
標的とされる同化経路は、細菌タンパク質生合成であり、それは、30Sの細菌リボソームサブユニットに結合する薬物によって同時に標的とされ、アミノ−アシルtRNAのリボソームのアクセプター部位(A部位)への結合をブロックし、それにより、コドン−アンチコドン相互作用及びタンパク質合成の伸張期を阻止する;
同時に標的とされる薬物は、細菌リボソームに一層熱心に、オクタヒドロテトラセン−2−カルボキサミドスケルトンを有するポリケチド抗菌剤の古典的なサブクラスとは異なる向きで結合し、それで、それらは、tet(M)リボソーム及びtet(K)外向きフラックス遺伝的決定子を有する黄色ブドウ球菌の株に対して活性である;
標的とされる同化経路は、細菌タンパク質の生合成であり、それは、特異的アミノアシルtRNAシンテターゼに結合して特異的アミノ酸又はその相溶性tRNAの一つに対する前駆体のエステル化を阻止する薬物により同時に標的とされ、そうして、アミノアシル−tRNAの形成を阻止し、それ故、必要なアミノ酸の細菌タンパク質への組込みを停止させる;
標的とされる同化経路は、細菌タンパク質の生合成であり、それは、開始期より前の細菌タンパク質合成を阻害する薬物により、50SrRNAに23SrRNAのドメインVを介して結合し、同時に、30Sリボソームサブユニットの16SrRNAと相互作用することにより、同時に標的とされ、そうして、タンパク質合成のイニシエーターのホルミル−メチオニン(f−Met−tRNA)及び30Sリボソームサブユニットの結合を阻止する
標的とされる同化経路は、細菌タンパク質の生合成であり、それは、細菌リボソームの50Sサブユニットと23SrRNAのP部位の領域中のタンパク質L2にてペプチジルトランスフェラーゼセンター近くで相互作用する薬物によって同時に標的とされ、それ故、ペプチジルトランスフェラーゼ活性及びペプチジルトランスファーを阻止し、P部位相互作用をブロックして、活性な50Sリボソームサブユニットの正常な形成を妨げる;
標的とされる同化経路は、DNA複製及び転写であり、それは、トポイソメラーゼII(DNAジャイレース)及び/又はトポイソメラーゼIVを阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、DNAの複製及び翻訳であり、それは、DNAポリメラーゼIIIC(グラム陽性細菌において染色体DNAの複製に必要とされるが、グラム陰性細菌には存在しない酵素)を阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、DNA複製及び転写であり、それは、トポイソメラーゼII(DNAジャイレース)及び/又はトポイソメラーゼIV及び/又はDNAポリメラーゼIIICを阻害する薬理学的雑種化合物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、細菌のリン脂質の生合成であり、それは、ホスファチジルエタノールアミンに富む細胞質膜に作用して他の局所用相乗的薬物と組み合わせてよく作用する局所用薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、細菌の脂肪酸の生合成であり、それは、細菌の脂肪酸の生合成を、β−ケトアシル−(アシル−キャリアー−タンパク質(ACP))シンターゼI/II(FabF/B)(II型脂肪酸合成に必須の酵素)の選択的ターゲティングによって阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、細菌原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bactの維持であり、同時ターゲティング用薬物は、細菌細胞膜機能の多くの面を、主としてグラム陽性細胞質膜に結合することにより破壊し、細胞に浸透せず、脱分極及び膜ポテンシャルの喪失を引き起こし、これは、タンパク質、DNA及びRNA合成の阻害へと導く;
同時ターゲティング用薬物は、細菌細胞壁の透過性を増大させ、それ故、無機カチオンが該壁を通って無制限な仕方で移動することを可能にし、それにより、細胞質と細胞外環境との間のイオン勾配を破壊する;
標的とされる同化経路は、細菌膜の選択的透過性の維持及び細菌原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bactであり、同時ターゲティング用薬物は、カチオン性細菌性ペプチドであり、それは、真核細胞の中性の膜表面と比較して、細菌の膜の負に帯電した面に対して選択的であり、原核細胞膜の透過性及び細菌細胞膜の最終的な穿孔及び/又は崩壊へと導き、それにより、細菌細胞内容物の漏出及び膜貫通ポテンシャルの破壊を促進する;
同時ターゲティング用薬物は、細菌のプロテアーゼのペプチドデフォーミラーゼを阻害するものであり、この酵素は、新たに合成された細菌ポリペプチドのN−末端からホルミル基を除去することを触媒する;そして
同時ターゲティング用薬物は、細菌中の2つの成分の調節システム例えばそれらの、細菌原形質膜を横切るシグナル変換により環境に応答する能力を阻害するが、これらのシグナル変換過程は、哺乳動物膜には存在しないものである。
As used herein, the term "simultaneous targeting of bacterial anabolic pathway", (the cells at influencing target site anabolic pathway (ΔμH +) and / or (lambda] n and Tn lowering Δμx +)) + (the same Can refer to any of the following bacterial anabolic pathways that can be blocked by pharmacological molecules:
The targeted anabolic pathway is peptidoglycan biosynthesis, which is simultaneously targeted by drugs that bind to the active site of the bacterial transpeptidase enzyme (penicillin-binding protein) that crosslinks the peptidoglycan in the bacterial cell wall. Enzyme inhibition ultimately causes cell lysis and cell death;
The targeted bacterial anabolic pathway is peptidoglycan biosynthesis, which is simultaneously targeted by drugs that bind to acyl-D-alanyl-D-alanyl groups in cell wall intermediates, and thus N-acetylmura. Blocks incorporation of minic acid (NAM)-and N-acetylglucosamine (NAG) -peptide subunits into peptidoglycan matrix (effectively affects peptidoglycan biosynthesis by acting on transglycosylation and / or transpeptideation Block), thereby inhibiting the formation of suitable peptidoglycans in Gram positive bacteria.
Anabolic pathways of bacteria to be targeted is a peptidoglycan biosynthesis, which is C 55 - be targeted simultaneously by isoprenyl pyrophosphate and binding to the drug, pyrophosphatase C 55 - interact with the isoprenyl pyrophosphate Reducing the amount of C 55 -isoprenyl pyrophosphate available to carry building block peptidoglycans out of the inner membrane;
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which are simultaneously targeted by drugs that bind to 23S rRNA molecules in the 50S subunit of the bacterial ribosome, which is responsible for the accumulation of peptidyl tRNA in cells. Resulting in the depletion of the free tRNA required for α-amino acid activation, thus preventing peptide translocation by causing immature dissociation of the peptidyl tRNA from the ribosome;
Simultaneously targeted drugs can simultaneously bind to two domains of the 23S RNA of the 50S bacterial ribosomal subunit, thereby preventing the formation of bacterial ribosomal subunits 50S and 30S (ribosomal subunit assembly) ( Here, the simultaneously targeted drug is chlorinated to increase its lipophilicity to penetrate bacterial cells), and binds to the 23S portion of the 50S subunit of the bacterial ribosome to bind peptidyl-tRNA. Blocks migration from the aminoacyl site (A site) to the peptidyl site (P site), thereby blocking the transpeptidase reaction, resulting in an incomplete peptide being released from the ribosome;
The targeted anabolic pathway is bacterial protein biosynthesis, which is simultaneously targeted by drugs that bind to the bacterial ribosomal subunit of 30S, allowing the binding of the amino-acyl tRNA to the acceptor site (A site) of the ribosome. Block, thereby preventing codon-anticodon interactions and the elongation phase of protein synthesis;
Simultaneously targeted drugs bind more enthusiastically to bacterial ribosomes in a different orientation than the classic subclass of polyketide antibacterials with octahydrotetracene-2-carboxamide skeletons, so they are tet (M) Active against strains of S. aureus having ribosomes and tet (K) outward flux genetic determinants;
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which are concomitant with drugs that bind to specific aminoacyl-tRNA synthetases and prevent esterification of precursors to specific amino acids or one of their compatible tRNAs. Targeted, thus preventing the formation of aminoacyl-tRNA, thus stopping the incorporation of the necessary amino acids into the bacterial protein;
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which bind to 50S rRNA via domain V of 23S rRNA and at the same time the 30S ribosomal subunit by drugs that inhibit bacterial protein synthesis prior to the initiation phase. By simultaneously interacting with the 16S rRNA of the target, thus blocking the binding of the initiator of protein synthesis formyl-methionine (f-Met-tRNA) and the 30S ribosomal subunit. Is the biosynthesis of a bacterial protein, which is simultaneously targeted by a drug that interacts near the peptidyl transferase center at the protein L2 in the region of the 50S subunit of the bacterial ribosome and the P-site of 23S rRNA, and is therefore peptidyl Transformer blowjob It prevents peptidase activity and peptidyl transfer, blocking P-site interactions, interfere with the normal formation of active 50S ribosomal subunit;
Targeted anabolic pathways are DNA replication and transcription, which are simultaneously targeted by drugs that inhibit topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV;
The targeted anabolic pathway is DNA replication and translation, which is a drug that inhibits DNA polymerase IIIC (an enzyme required for chromosomal DNA replication in Gram-positive bacteria but not present in Gram-negative bacteria). Simultaneously targeted by
The targeted anabolic pathway is DNA replication and transcription, which are simultaneously targeted by pharmacological hybrid compounds that inhibit topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV and / or DNA polymerase IIIC;
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial phospholipids, which are simultaneously targeted by topical drugs that act on the cytoplasmic membrane rich in phosphatidylethanolamine and work well in combination with other topical synergistic drugs Be considered;
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial fatty acids, which converts the biosynthesis of bacterial fatty acids into β-ketoacyl- (acyl-carrier-protein (ACP)) synthase I / II (FabF / B) Simultaneously targeted by drugs that inhibit by selective targeting of (enzymes essential for type II fatty acid synthesis);
The targeted anabolic pathway is the maintenance of the bacterial plasma transmembrane potential ΔΨ-plasm-bact, and co-targeting drugs disrupt many aspects of bacterial cell membrane function primarily by binding to the Gram-positive cytoplasmic membrane. And does not penetrate the cell, causing depolarization and loss of membrane potential, which leads to inhibition of protein, DNA and RNA synthesis;
Co-targeting drugs increase the permeability of the bacterial cell wall, thus allowing inorganic cations to move through the wall in an unrestricted manner, thereby allowing ions between the cytoplasm and the extracellular environment. Destroy the gradient;
The targeted anabolic pathway is the maintenance of selective permeability of the bacterial membrane and the bacterial plasma transmembrane potential ΔΨ-plus-bact, the co-targeting drug is a cationic bacterial peptide, which is eukaryotic Selective to the negatively charged surface of the bacterial membrane compared to the neutral membrane surface of the cell, leading to permeability of the prokaryotic membrane and final perforation and / or disruption of the bacterial cell membrane, Thereby facilitating leakage of bacterial cell contents and disruption of the transmembrane potential;
Co-targeting drugs inhibit the bacterial protease peptide deformylase, which catalyzes the removal of the formyl group from the N-terminus of newly synthesized bacterial polypeptides; and co-targeting Drugs inhibit two-component regulatory systems in bacteria, such as their ability to respond to the environment through signal transduction across the bacterial plasma membrane, but these signal transduction processes are not present in mammalian membranes Is.

ここで用いる場合、用語「真菌の同化経路の同時ターゲティング」は、(同化経路に影響を及ぼすように標的部位の細胞の(ΔμH+)及び/又は(Δμx+)を低下させるλn及びTn)+(同じ真菌の同化経路に影響を及ぼす薬物)を指し、下記の真菌の同化経路の何れかを指すことができ、これらは、複数の薬物によって阻害されうる:
標的とされる同化経路は、リン脂質の生合成であり、それは、真菌細胞膜において既存のリン脂質の構造を破壊し、又他の局所用相乗効果剤と組み合わせてよく作用する局所用薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、エルゴステロールの生合成であり、それは、エルゴステロールの生合成をC−14脱メチル化段階、シトクロムP−450酵素14−a−ステロールデメチラーゼにより触媒される3ステップの酸化的反応で阻害する薬物によって同時に標的とされ、その結果エルゴステロールの涸渇及びラノステロール及び他の14−メチル化ステロールの蓄積を生じ、これは、エルゴステロールの膜成分としての「バルク」機能を、原形質膜の構造の破壊により邪魔する;
標的とされる同化経路は、エルゴステロールの生合成であり、それは、酵素スクアレンエポキシダーゼを阻害する薬物(それは、順番に、真菌細胞におけるエルゴステロールの生合成を阻害する)により同時に標的とされ、これは、真菌細胞膜に増大した透過性を持たせる;
標的とされる同化経路は、エルゴステロールの生合成であり、それは、エルゴステロール生合成経路において離れた別々の点において2つの酵素、d14−レダクターゼ及びd7,d8−イソメラーゼを阻害する薬物により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、真菌細胞壁の生合成であり、それは、酵素(1,3)β−D−グルカンシンターゼを阻害する薬物(それは、順番に、真菌細胞壁におけるβ−D−グルカン合成を阻害する)により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、真菌のステロールの生合成であり、それは、真菌細胞壁中のステロールと結合する薬物により同時に標的とされ、同時ターゲティング用薬物が結合する主たるステロールは、エルゴステロールであり、これは、細胞膜の転移温度を効果的に変えて、膜に細孔を形成させ、真菌細胞膜に有害なイオンチャンネルの形成を生じる;
同時に標的とされる薬物は、送達のために、脂質、リポソーム、脂質複合体及び/又はコロイド分散体に、該薬物からの毒性を防止するために配合される;
標的とされる同化経路は、タンパク質合成であり、それは、5−FCが真菌細胞にシトシンパーミアーゼにより取り込まれ、5−フルオロウラシル(5−FU)に脱アミノ化され、ヌクレオシド三リン酸に変換され、そしてRNAに組み込まれてミスコーディングを生じる薬物により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、真菌タンパク質合成であり、それは、真菌の伸長因子EF−2(これは、その哺乳動物の類似物とは機能的に異なっている)及び/又は哺乳動物細胞には存在しない真菌の伸長因子3(EF−3)を阻害する薬物により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、真菌のキチン生合成(β−(1,4)−結合したN−アセチル−D−グルコサミンのホモポリマー)であり、それは、真菌のキチンの生合成を、酵素キチンシンターゼ2、真菌の一次隔壁の形成及び細胞分裂に必要な酵素の少なくとも一つの作用を阻害することにより阻害する薬物により同時に標的とされる;
同時ターゲティング用薬物は、酵素キチンシンターゼ3、芽の出現及び成長、交配及び胞子形成中にキチンの合成に必要な酵素の作用を阻害する;
同時ターゲティング用薬物は、多価カチオン(Fe+3又はAl+3)をキレートして、ミトコンドリアの電子伝達及び細胞エネルギー産生の責任を負った金属依存性酵素の阻害を生じ、それは又、真菌細胞内の過酸化物の正常な分解の阻害へも導く;そして
同時ターゲティング用薬物は、真菌における2成分の調節システム例えばそれらの真菌原形質膜を横切るシグナル変換により環境に応答する能力を阻害する。
As used herein, the term "simultaneous targeting of anabolic pathways true fungi" (the cells of the target site to affect the anabolic pathway (ΔμH +) and / or (lambda] n and Tn lowering the Δμx +)) + (Drugs that affect the anabolic pathway of the same fungus) and can refer to any of the following fungal anabolic pathways, which can be inhibited by multiple drugs:
The targeted anabolic pathway is phospholipid biosynthesis, which destroys the structure of existing phospholipids in fungal cell membranes and is simultaneously performed by topical drugs that work well in combination with other topical synergists. Be targeted;
The targeted anabolic pathway is ergosterol biosynthesis, which is a three-step catalyzed ergosterol biosynthesis by the C-14 demethylation step, cytochrome P-450 enzyme 14-a-sterol demethylase. That are simultaneously targeted by drugs that inhibit the oxidative reaction of ergosterol, resulting in depletion of ergosterol and accumulation of lanosterol and other 14-methylated sterols, which has a “bulk” function as a membrane component of ergosterol. Disturbed by disruption of the structure of the plasma membrane;
The targeted anabolic pathway is ergosterol biosynthesis, which is simultaneously targeted by drugs that inhibit the enzyme squalene epoxidase, which in turn inhibits ergosterol biosynthesis in fungal cells, This gives the fungal cell membrane increased permeability;
The targeted anabolic pathway is ergosterol biosynthesis, which is simultaneously targeted by drugs that inhibit two enzymes, d14-reductase and d7, d8-isomerase, at separate points in the ergosterol biosynthesis pathway. Be considered;
The targeted anabolic pathway is biosynthesis of the fungal cell wall, which is a drug that inhibits the enzyme (1,3) β-D-glucan synthase (which in turn directs β-D-glucan synthesis in the fungal cell wall. Simultaneously)
The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of fungal sterols, which are simultaneously targeted by drugs that bind to sterols in the fungal cell wall, and the main sterol to which the co-targeting drugs bind is ergosterol, This effectively changes the transition temperature of the cell membrane, causing pores to form in the membrane, resulting in the formation of ion channels that are detrimental to the fungal cell membrane;
Simultaneously targeted drugs are formulated into lipids, liposomes, lipid complexes and / or colloidal dispersions for delivery to prevent toxicity from the drug;
The targeted anabolic pathway is protein synthesis, where 5-FC is taken up by fungal cells by cytosine permease, deaminated to 5-fluorouracil (5-FU), and converted to nucleoside triphosphates. And simultaneously targeted by drugs that are incorporated into RNA and cause miscoding;
The targeted anabolic pathway is fungal protein synthesis, which is the fungal elongation factor EF-2 (which is functionally different from its mammalian analogues) and / or mammalian cells. Simultaneously targeted by drugs that inhibit the absence of fungal elongation factor 3 (EF-3);
The targeted anabolic pathway is fungal chitin biosynthesis (a homopolymer of β- (1,4) -linked N-acetyl-D-glucosamine), which involves the biosynthesis of fungal chitin, the enzyme chitin Synthase 2, simultaneously targeted by drugs that inhibit by inhibiting the action of at least one enzyme required for fungal primary septum formation and cell division;
Co-targeting drugs inhibit the action of the enzyme chitin synthase 3, the enzyme required for chitin synthesis during bud emergence and growth, mating and sporulation;
Co-targeting drugs chelate multivalent cations (Fe +3 or Al +3 ), resulting in inhibition of metal-dependent enzymes responsible for mitochondrial electron transfer and cellular energy production, which is also a fungal cell It also leads to inhibition of the normal degradation of intracellular peroxides; and co-targeting drugs inhibit the ability to respond to the environment by signal transduction across the fungal plasma membrane, such as two-component regulatory systems in fungi.

ここで用いる場合、用語「癌同化経路の同時ターゲティング」は、(同化経路に影響を及ぼす標的部位における細胞の(ΔμH+)及び/又は(Δμx+)を低下させるλn及びTn)+(同じ癌同化経路に、非癌細胞を超える程度に影響を及ぼす薬物)を指し、下記の、薬物により阻止することのできる癌同化経路の何れかを指すこともできる:
標的とされる同化経路は、DNA複製であり、それは、DNA複製をDNA二重らせん鎖中のグアニン核酸塩基を架橋させて該鎖がらせんを解き分離すること(DNA複製に必要)をできなくすることにより阻止する薬物により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、DNA複製であり、それは、DNAの同じ又は異なる鎖中の2つの異なる7−N−グアニン残基と反応しうる薬物により同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、DNA複製であり、それは、DNA複製及び細胞分裂を代謝拮抗物質として作用することにより阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、細胞分裂であり、それは、細胞分裂を、微小管機能を妨げることにより阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路は、DNA複製であり、それは、DNA複製及び細胞分裂を、細胞がG1期(DNA複製の開始)に入ること及びDNAの複製(S期)を妨げることにより阻害する薬物によって同時に標的とされる;
標的とされる同化経路が細胞分裂であり、それは、後期に染色体の分離を防止する微小管の安定性を増進する薬物によって同時に標的とされる;そして
標的とされる同化経路は、DNA複製であり、それは、DNA複製及び細胞分裂を、I型及びII型トポイソメラーゼを阻害することにより阻害する薬物によって同時に標的とされる(これは、適当なDNAスーパーコイリングを破壊することによりDNAの転写及び複製を邪魔するであろう)。
As used herein, the term "co-targeting of cancer anabolic pathway", (the cell in influencing target site anabolic pathway (ΔμH +) and / or (lambda] n and Tn lowering Δμx +)) + (the same cancer An anabolic pathway can refer to any of the following cancer anabolic pathways that can be blocked by drugs):
The targeted anabolic pathway is DNA replication, which makes it impossible for DNA replication to crosslink guanine nucleobases in the DNA double helix strand to unwind and separate the strand (required for DNA replication). Simultaneously targeted by drugs that block by
The targeted anabolic pathway is DNA replication, which is simultaneously targeted by drugs that can react with two different 7-N-guanine residues in the same or different strands of DNA;
The targeted anabolic pathway is DNA replication, which is simultaneously targeted by drugs that inhibit DNA replication and cell division by acting as antimetabolites;
The targeted anabolic pathway is cell division, which is simultaneously targeted by drugs that inhibit cell division by interfering with microtubule function;
The targeted anabolic pathway is DNA replication, which inhibits DNA replication and cell division by preventing cells from entering G1 phase (onset of DNA replication) and preventing DNA replication (S phase). Simultaneously targeted by
The targeted anabolic pathway is cell division, which is simultaneously targeted by drugs that promote microtubule stability that prevents chromosomal segregation late; and the targeted anabolic pathway is DNA replication Yes, it is simultaneously targeted by drugs that inhibit DNA replication and cell division by inhibiting type I and type II topoisomerases (this is transcription and replication of DNA by disrupting appropriate DNA supercoiling) Will disturb you).

ここで用いる場合、用語「プロトン起動力(Δp)」は、エネルギーを、膜を横切るプロトンと電圧勾配の組合せとして、貯蔵する(一種の蓄電池のように作用する)ことを指す。2つの成分Δp及びΔΨ(膜貫通ポテンシャル)並びにΔpH(H+の化学的勾配)。標準的な別の方法では、Δpは、H+膜貫通ポテンシャルΔΨ(外部が負(酸性))及び膜貫通pH勾配ΔpH(内部がアルカリ性)よりなる。この電気化学的勾配の形態で貯蔵されたポテンシャルエネルギーは、水素イオンを、化学浸透圧中で、生物学的膜(ミトコンドリア内膜又は細菌及び真菌の原形質膜)を横切ってポンプ輸送することにより生成される。このΔpは、細胞における、化学的、浸透圧的又は機械的仕事に利用することができる。プロトン勾配は、一般に、ATP合成を駆動するために酸化的リン酸化に利用され、細菌、真菌又は哺乳動物細胞(癌細胞を含む)における流出用ポンプを駆動するために利用することができる。Δpは、ここでは、種に基いて4つの異なる膜におけるプロトン起動力を記載するために用いられ、数学的に、(ΔP=ΔΨ+ΔpH)として定義される。
1)哺乳動物のミトコンドリアのプロトン起動力(Δp−mito−mam)
2)真菌のミトコンドリアのプロトン起動力(Δp−mito−Fungi)
3)真菌の原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Fungi)
4)細菌の原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Bact)
As used herein, the term “proton activation force (Δp)” refers to storing energy (acting like a type of accumulator) as a combination of protons across the membrane and a voltage gradient. The two components Δp and [Delta] [Psi] (transmembrane potential) and delta pH (chemical gradient of H +). In another standard method, Δp consists of H + transmembrane potential Δψ (externally negative (acidic)) and transmembrane pH gradient ΔpH (internally alkaline). The potential energy stored in the form of this electrochemical gradient is by pumping hydrogen ions across the biological membrane (mitochondrial inner membrane or bacterial and fungal plasma membrane) in chemical osmotic pressure. Generated. This Δp can be used for chemical, osmotic or mechanical work in the cell. Proton gradients are commonly used for oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis and can be used to drive efflux pumps in bacterial, fungal or mammalian cells, including cancer cells. Δp is used here to describe the proton activation forces in four different membranes based on the species and is mathematically defined as (ΔP = ΔΨ + ΔpH).
1) Mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam)
2) Proton activation force of fungal mitochondria (Δp-mito-Fungi)
3) Proton activation force of fungal plasma membrane (Δp-plus-Fungi)
4) Proton activation force of bacterial plasma membrane (Δp-plus-Bact)

ここで用いる場合、「哺乳動物のミトコンドリアのプロトン起動力(Δp−mito−mam)」なる用語は、哺乳動物のミトコンドリア内膜を横切る(H+)の電気化学的勾配の形態で貯蔵されたポテンシャルエネルギーを指す。Δp−mito−mamは、酸化的リン酸化において、哺乳動物のミトコンドリアでATP合成を駆動するために利用される。 As used herein, the term “mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam)” refers to the potential stored in the form of an electrochemical gradient of (H + ) across the inner mitochondrial membrane of mammals. It refers to energy. Δp-mito-mam is utilized to drive ATP synthesis in mammalian mitochondria in oxidative phosphorylation.

ここで用いる場合、「真菌のミトコンドリアのプロトン起動力(Δp−mito−Fungi」なる用語は、真菌のミトコンドリア内膜を横切る(H+)の電気化学的勾配の形態で貯蔵されたポテンシャルエネルギーを指す。Δp−mito−Fungiは、酸化的リン酸化において、真菌のミトコンドリアでATP合成を駆動するために利用される。 As used herein, the term “fungal mitochondrial proton activation force (Δp-mito-Fungi)” refers to the potential energy stored in the form of an electrochemical gradient across the fungal mitochondrial inner membrane (H + ). Δp-mito-Fungi is utilized to drive ATP synthesis in fungal mitochondria in oxidative phosphorylation.

ここで用いる場合、用語「真菌の原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Fungi)」は、真菌の原形質膜を横切る(H+)の電気化学的勾配の形態で貯蔵され、水素イオンの原形質膜を横切る、膜に結合されたH+−ATPアーゼによるポンプ輸送により生成されるポテンシャルエネルギーを指す。この原形質膜に結合されたH+−ATPアーゼは、高性能のプロトンポンプであり、機能するのにATPを必要とする。このH+−ATPアーゼのためのATPは、Δp−mito−Fungiから生成される。Δp−plas−Fungiは、真菌細胞において流出用ポンプを駆動するために利用することができる。 As used herein, the term “fungal plasma membrane proton motive force (Δp-plus-Fungi)” is stored in the form of an electrochemical gradient across the fungal plasma membrane (H + ), and hydrogen ions Refers to the potential energy generated by pumping by membrane-bound H + -ATPase across the plasma membrane. The H + -ATPase bound to this plasma membrane is a high-performance proton pump and requires ATP to function. ATP for this H + -ATPase is generated from Δp-mito-Fungi. Δp-plus-Fungi can be used to drive an efflux pump in fungal cells.

ここで用いる場合、用語「細菌の原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Bact)」は、細菌の原形質膜を横切る電気化学的勾配(H+)の形態で貯蔵されたポテンシャルエネルギーを指し、水素イオンの、化学浸透圧下で原形質膜を横切るポンプ輸送により生成される。Δp−plas−Bactは、細菌原形質膜におけるATP合成を駆動するために酸化的リン酸化において用いられ、細菌細胞における流出用ポンプを駆動するために利用することができる。 As used herein, the term “bacterial plasma membrane proton motive force (Δp-plus-Bact)” refers to the potential energy stored in the form of an electrochemical gradient (H + ) across the bacterial plasma membrane. It is generated by pumping hydrogen ions across the plasma membrane under chemical osmotic pressure. Δp-plus-Bact is used in oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis at the bacterial plasma membrane and can be utilized to drive efflux pumps in bacterial cells.

ここで用いる場合、用語「同化経路」は、構造分子を一層小さいユニットから組み立てる細胞代謝経路を指す。これらの反応は、エネルギーを必要とする。多くの同化経路及び過程は、アデノシン三リン酸(ATP)によって促進される。これらの過程は、アミノ酸などの単純な分子及び複雑な分子例えばペプチドグリカン、タンパク質、酵素、リボソーム、細胞オルガネラ、核酸、DNA、RNA、グルカン、キチン、単純脂肪酸、複合脂肪酸、コレステロール、ステロイド及びエルゴステロールの合成を包含することができる。   As used herein, the term “anabolic pathway” refers to a cellular metabolic pathway that assembles structural molecules from smaller units. These reactions require energy. Many anabolic pathways and processes are facilitated by adenosine triphosphate (ATP). These processes involve simple and complex molecules such as amino acids such as peptidoglycan, protein, enzyme, ribosome, cellular organelle, nucleic acid, DNA, RNA, glucan, chitin, simple fatty acids, complex fatty acids, cholesterol, steroids and ergosterol. Synthesis can be included.

ここで用いる場合、用語「エネルギー変換」は、膜に埋め込まれた呼吸複合体を通る、プロトンを膜を横切ってポンプ輸送して電気化学的ポテンシャル(プロトン電気化学的勾配としても知られる)を造るための電子移動反応を利用する電子の移動を指す。   As used herein, the term “energy conversion” refers to the pumping of protons across a membrane through a respiratory complex embedded in the membrane to create an electrochemical potential (also known as a proton electrochemical gradient). It refers to the movement of electrons using an electron transfer reaction.

ここで用いる場合、細胞における用語「エネルギー型変換(transformation)」は、エネルギーの交換及び変換を可能にするために常に破壊されては造られる化学結合を指す。一般に、一層高濃度形態から一層低濃度形態へのエネルギーの型変換は、すべての生物学的又は化学的過程(細胞の呼吸に責任を負う)の駆動力であるといわれている。   As used herein, the term “energy transformation” in a cell refers to a chemical bond that is always broken or created to allow energy exchange and conversion. In general, the type conversion of energy from a higher concentration form to a lower concentration form is said to be the driving force for all biological or chemical processes (responsible for cellular respiration).

ここで用いる場合、用語「アンカップラー」は、ATPの合成から膜のプロトンの電気化学的勾配(ΔμH+)に貯えられたエネルギーの分離を引き起こす分子又は装置を指す。 As used herein, the term “uncoupler” refers to a molecule or device that causes a separation of the energy stored in the electrochemical proton gradient (ΔμH + ) of the membrane proton from the synthesis of ATP.

ここで用いる場合、用語「脱共役」は、アンカップラー(分子又は装置)を用いて、ATPの合成から膜のプロトン電気化学的勾配(ΔμH+)に貯えられたエネルギーの分離を引き起こすことを指す。 As used herein, the term “uncoupled” refers to the use of an uncoupler (molecule or device) to cause separation of the energy stored in the proton electrochemical gradient (ΔμH + ) of the membrane from the synthesis of ATP. .

ここで用いる場合、用語「アデノシン5’−三リン酸(ATP)」は、細胞内エネルギー移動の「分子通貨」として作用する多機能性ヌクレオチドを指す。ATPは、化学エネルギーを細胞内で、代謝のために輸送し、エネルギー源として、細胞呼吸の過程で生成される。ATPは、多くの酵素及び広範な細胞過程(生合成反応、流出ポンプ機能及び同化による細胞の成長及び分裂を含む)によって消費される。   As used herein, the term “adenosine 5′-triphosphate (ATP)” refers to a multifunctional nucleotide that acts as a “molecular currency” for intracellular energy transfer. ATP transports chemical energy within the cell for metabolism and is produced as a source of energy in the process of cellular respiration. ATP is consumed by many enzymes and a wide range of cellular processes, including biosynthetic reactions, efflux pump functions and cell growth and division by assimilation.

ここで用いる場合、用語「アデノシン二リン酸(ADP)」は、ATPのATPアーゼによる脱リン酸化の生成物である。ADPは、ATP合成によりATPに戻される。有気呼吸する細胞においては、生理的条件下で、ATPシンターゼは、エネルギー源としてTESにより造られたプロトン起動力Δpを利用してATPを造るということは理解される。この様式のすべてのエネルギーを造る過程は、酸化的リン酸化と呼ばれる。酸化的リン酸化の全反応シーケンスは、ADP+Pi→ATPである。生物学的反応を駆動する潜在力は、反応物と生成物のギブス自由エネルギーである。ギブス自由エネルギーは、仕事をするために利用可能な(「自由な」)エネルギーであり、用語ギブス自由エネルギーの変化(ΔG)は、膜において仕事をするために利用することのできる自由エネルギーの変化を指す。この自由エネルギーは、エンタルピー(ΔH)、エントロピー(ΔS)及び温度の関数である。(エンタルピー及びエントロピーは、以下で論じる。)   As used herein, the term “adenosine diphosphate (ADP)” is the product of the dephosphorylation of ATP by the ATPase. ADP is returned to ATP by ATP synthesis. In aerobic cells, it is understood that under physiological conditions, ATP synthase produces ATP using the proton activation force Δp created by TES as an energy source. The process of creating all this form of energy is called oxidative phosphorylation. The overall reaction sequence for oxidative phosphorylation is ADP + Pi → ATP. The potential to drive biological reactions is the Gibbs free energy of reactants and products. Gibbs free energy is the energy that can be used to do work ("free"), and the term Gibbs free energy change (ΔG) is the change in free energy that can be used to work in the membrane. Point to. This free energy is a function of enthalpy (ΔH), entropy (ΔS) and temperature. (Enthalpy and entropy are discussed below.)

ここで用いる場合、用語「リン酸化ポテンシャル(ΔGp)」は、ATP、ADP及びPi濃度の任意所定のセットにおけるATP合成のためのΔGを指す(次元:kJモル-1)。 As used herein, the term “phosphorylation potential (ΔGp)” refers to ΔG for ATP synthesis at any given set of ATP, ADP, and Pi concentrations (dimension: kJ mol −1 ).

ここで用いる場合、用語「CCCP」は、呼吸鎖の非常に毒性のイオノフォア及びアンカップラーであるカルボニルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾンを指す。CCCPは、膜を通るプロトンの伝導性を増大させて、ATP合成をΔμH+から脱共役させること及びΔΨとΔpHを消すことにより古典的なアンカップラーとして作用する。 As used herein, the term “CCCP” refers to carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone, a highly toxic ionophore and uncoupler of the respiratory chain. CCCP acts as a classic uncoupler by increasing proton conductivity through the membrane, uncoupling ATP synthesis from ΔμH + and extinguishing ΔΨ and ΔpH.

ここで用いる場合、用語「脱分極」(脱エネルギゼーション(de-energization))は、細胞の原形質膜又はミトコンドリア膜ポテンシャルΔΨの絶対値の減少を指す。如何なる細菌の原形質膜の脱分極も、ATPの損失と増大した遊離基の形成へと導くということが仮定される。如何なる真核細胞のミトコンドリアの脱分極も、ATPの損失と増大した遊離基の形成へと導くということも仮定される。   As used herein, the term “depolarization” (de-energization) refers to a decrease in the absolute value of a cell's plasma or mitochondrial membrane potential ΔΨ. It is hypothesized that any bacterial plasma membrane depolarization leads to loss of ATP and increased free radical formation. It is also hypothesized that any eukaryotic mitochondrial depolarization leads to loss of ATP and increased free radical formation.

ここで用いる場合、用語「エンタルピー変化(ΔH)」は、膜システムのエンタルピー又は熱含量の変化を指し、膜システムの熱力学的ポテンシャルの指数又は記述である。   As used herein, the term “enthalpy change (ΔH)” refers to a change in the enthalpy or heat content of a membrane system and is an index or description of the thermodynamic potential of the membrane system.

ここで用いる場合、用語「エントロピー変化(ΔS)」は、膜システムのエントロピーの分子レベルで一層乱れた状態のエントロピーへの変化を指す。用語「レドックスストレス」は、細胞の標準酸化/還元ポテンシャル(「レドックス」)状態と異なる細胞状態を指す。レドックスストレスは、ROSの増大したレベル、グルタチオンの減少したレベル及び細胞のレドックスポテンシャルを変える任意の他の状況を包含する。   As used herein, the term “entropy change (ΔS)” refers to a change in the entropy of a membrane system to a more perturbed state of entropy at the molecular level. The term “redox stress” refers to a cellular state that is different from the normal oxidation / reduction potential (“redox”) state of a cell. Redox stress includes increased levels of ROS, decreased levels of glutathione, and any other situation that alters the redox potential of a cell.

ここで用いる場合、用語「反応性酸素種」は、下記のカテゴリーの一つを指す:
a)スーパーオキシドイオンラジカル(O2 -)
b)過酸化水素(ラジカルではない)(H22)
c)ヒドロキシルラジカル(*OH)
d)ヒドロキシイオン(OH-)
これらのROSは、一般に、下記の反応鎖により生じる:
2→O2 -+2H+→H22→OH-*OH→OH-
(e-) (e-) (e-) (e-)
As used herein, the term “reactive oxygen species” refers to one of the following categories:
a) Superoxide ion radical (O 2 )
b) Hydrogen peroxide (not radical) (H 2 O 2)
c) Hydroxyl radical ( * OH)
d) Hydroxy ion (OH )
These ROS are generally produced by the following reaction chains:
O 2 → O 2 + 2H + → H 2 O 2 → OH + * OH → OH
(e -) (e -) (e -) (e -)

ここで用いる場合、用語「一重項酸素」は、(「1O2」)を指し、三重項励起分子との相互作用により形成される。一重項酸素は、逆平行スピンの電子を有する非ラジカル種である。一重項酸素1O2は、その電子のスピン制限を有しないので、それは、非常に高い酸化力を有して、容易に膜(例えば、ポリ不飽和脂肪酸、即ちPUFAにより)アミノ酸残基、タンパク質及びDNAを攻撃することができる。 As used herein, the term “singlet oxygen” refers to (“1O 2 ”) and is formed by interaction with a triplet excited molecule. Singlet oxygen is a non-radical species with antiparallel spin electrons. Since singlet oxygen 1O 2 does not have its electron spin restriction, it has very high oxidative power and easily forms membranes (eg, with polyunsaturated fatty acids, ie PUFA), amino acid residues, proteins and It can attack DNA.

ここで用いる場合、用語「エネルギーストレス」は、細胞のATPレベルを変える状態を指す。これは、電子伝達における変化及び脱共役剤又はミトコンドリア及び/若しくは原形質膜におけるΔΨを変える照射への曝露でありうる。   As used herein, the term “energy stress” refers to a condition that alters the ATP level of a cell. This may be exposure to changes in electron transport and uncoupling agents or irradiation that alters ΔΨ in the mitochondria and / or plasma membrane.

ここで用いる場合、用語「NIMELS効果」は、照射された細胞の、原形質膜及びミトコンドリアレベルでの、ΔΨ−steadyからΔΨ−transへの、本発明による、生体エネルギー的「状態」の改変を指す。特に、NIMELS効果は、細胞の同化経路又は抗菌及び/若しくは癌の耐性機構(プロトン起動力又は化学浸透圧ポテンシャルをエネルギー要求に対して利用する)を弱めることができる。   As used herein, the term “NIMELS effect” refers to the modification of the bioenergetic “state” according to the present invention from ΔΨ-steady to ΔΨ-trans at the plasma membrane and mitochondrial level of irradiated cells. Point to. In particular, the NIMELS effect can weaken cellular anabolic pathways or antibacterial and / or cancer resistance mechanisms (utilizing proton motive force or chemo-osmotic potential for energy requirements).

ここで用いる場合、用語「ペリプラズム空間又はペリプラズム」は、グラム陰性細菌の原形質膜と外膜との間の空間並びにグラム陽性細菌及び真菌例えばカンジダ及び白癬菌の原形質膜と細胞壁との間の空間を指す。このペリプラズム空間は、栄養獲得、ペプチドグリカンの合成、電子伝達及び細胞に有毒な物質の改変を含む様々な生化学経路に関与している。MRSAのようなグラム陽性細菌においては、ペリプラズム空間は、β−ラクタマーゼ酵素がペニシリンベースの抗生物質を不活性化する場合、有意に臨床的に重要なものである。   As used herein, the term “periplasmic space or periplasm” refers to the space between the plasma membrane and the outer membrane of Gram negative bacteria and between the plasma membrane and the cell wall of Gram positive bacteria and fungi such as Candida and Ringworm. Refers to space. This periplasmic space is involved in a variety of biochemical pathways including nutrient acquisition, peptidoglycan synthesis, electron transfer, and modification of substances that are toxic to cells. In Gram positive bacteria such as MRSA, the periplasmic space is of significant clinical importance when the β-lactamase enzyme inactivates penicillin-based antibiotics.

ここで用いる場合、用語「流出用ポンプ」は、分子(抗生物質、抗真菌剤又は毒など)を、それらの細胞から外部環境へのエネルギー依存様式での排除のために、細胞の細胞質又はペリプラズムから輸出する能動輸送タンパク質アセンブリを指す。   As used herein, the term “efflux pump” refers to the cytoplasm or periplasm of cells for the exclusion of molecules (such as antibiotics, antifungals or poisons) in an energy-dependent manner from their cells to the external environment. Refers to an active transport protein assembly exported from

ここで用いる場合、用語「流出用ポンプのインヒビター」は、流出用ポンプの分子を細胞から輸出する能力を邪魔する化合物又は電磁放射送達システム及び方法を指す。特に、この発明の流出用ポンプインヒビターは、電磁放射の形態であり、それは、治療用抗生物質、抗真菌剤、抗新生物剤及び毒物を細胞から放出するポンプの能力を、ΔΨ−steady−mam、ΔΨ−steady−fungi又はΔΨ−steady−bactを改変することにより邪魔する。   As used herein, the term “efflux pump inhibitor” refers to compounds or electromagnetic radiation delivery systems and methods that interfere with the ability of the efflux pump to export molecules from the cell. In particular, the efflux pump inhibitor of this invention is in the form of electromagnetic radiation, which indicates the ability of the pump to release therapeutic antibiotics, antifungals, anti-neoplastics and toxicants from cells, ΔΨ-steady-mam. , Δψ-steady-fungi or Δψ-steady-bact.

細胞が「流出用ポンプ耐性機構を利用する」とは、細菌又は真菌又は癌細胞が、抗細菌剤及び/又は抗真菌剤及び/又は抗新生物剤を、細胞質又はペリプラズムから細胞の外部環境へ輸出し、それにより、これらの薬剤の細胞内濃度を低下させて、細胞の成長及び/又は増殖を阻害するのに必要な濃度より低い濃度にすることを意味する。   A cell “uses an efflux pump resistance mechanism” means that a bacterial or fungal or cancer cell transfers antibacterial and / or antifungal and / or antineoplastic agents from the cytoplasm or periplasm to the external environment of the cell. Means exporting, thereby lowering the intracellular concentration of these agents to a concentration lower than that required to inhibit cell growth and / or proliferation.

細胞成長のコンテキストにおいて、用語「阻害する」は、細胞集団の成長及び/又は増殖の速度を減少させ、可能であれば、停止させることを意味する。   In the context of cell growth, the term “inhibit” means to reduce and possibly stop the rate of growth and / or proliferation of a cell population.

タンパク質化学において、一次構造は、アミノ酸の直線的配列を指し;二次構造は、直線的アミノ酸構造が、らせん又はβ−シート構造の何れを形成するかを指し;タンパク質又は他の任意の巨大分子の三次構造は、その3次元構造であり、別の述べ方をするなら、一本鎖分子全体の空間的組織化(コンホメーションを含む)であり;四次構造は、三次構造を有する多数のタンパク質分子の、マルチサブユニット複合体における配置である。   In protein chemistry, primary structure refers to the linear sequence of amino acids; secondary structure refers to whether the linear amino acid structure forms a helix or a β-sheet structure; a protein or any other macromolecule The tertiary structure of is the three-dimensional structure, otherwise, it is the spatial organization (including conformation) of the entire single-stranded molecule; Of protein molecules in a multi-subunit complex.

ここで用いる場合、用語「タンパク質ストレス」は、膜輸送に関係する酵素及び他のタンパク質を含むタンパク質の三次及び四次構造の熱力学的改変を指す。この用語は、タンパク質の変性、タンパク質のミスフォールディング、タンパク質の架橋、鎖間及び鎖内結合(例えば、ジスルフィド結合)の酸素依存性及び非依存性酸化の両方、個々のアミノ酸の酸化などを含む(但し、制限はしない)。   As used herein, the term “protein stress” refers to thermodynamic modification of the tertiary and quaternary structure of a protein, including enzymes and other proteins involved in membrane trafficking. The term includes protein denaturation, protein misfolding, protein cross-linking, both oxygen-dependent and independent oxidation of interchain and intrachain bonds (e.g., disulfide bonds), oxidation of individual amino acids, and the like ( However, there is no limit).

用語「pHストレス」は、細胞内pHの改変を指す(即ち、約6.0未満の低下した細胞内pH又は約7.5を超える上昇した細胞内pH)。これは、例えば、細胞を、ここに記載したこの発明にさらして、細胞膜成分を変えること又は定常状態の膜ポテンシャルΔΨ−steadyに変化を引き起こすことによって引き起こされうる。   The term “pH stress” refers to a modification of intracellular pH (ie, a reduced intracellular pH of less than about 6.0 or an elevated intracellular pH of greater than about 7.5). This can be caused, for example, by subjecting the cell to the invention described herein to alter cell membrane components or to cause a change in the steady state membrane potential ΔΨ-steady.

ここで用いる場合、用語「抗真菌性分子」は、殺真菌性又は静真菌性の化学薬品又は化合物を指す。主たる効力は、抗真菌性分子を、耐性真菌株における有気性反応及び/又は流出用ポンプ活性を阻害することにより、又はエネルギーに関してプロトン起動力若しくは化学浸透圧ポテンシャルを必要とする他の耐性機構を阻害することによって強化する、本発明の能力である。   As used herein, the term “antifungal molecule” refers to a fungicidal or fungistatic chemical or compound. The main efficacy is to inhibit antifungal molecules by inhibiting aerobic reactions and / or efflux pump activity in resistant fungal strains, or other resistance mechanisms that require proton motive force or chemo-osmotic potential for energy. It is the ability of the present invention to strengthen by inhibiting.

ここで用いる場合、用語「抗細菌性分子(又は、薬剤)」は、殺細菌性又は静細菌性の化学薬品又は化合物を指す。他の主たる効力は、本発明の、抗細菌性分子を、耐性細菌株における流出用ポンプ活性を阻害することにより、又はエネルギーに関してプロトン起動力若しくは化学浸透圧ポテンシャルを必要とする有気性反応及び/若しくは耐性機構を阻害するによって強化する能力にある。   As used herein, the term “antibacterial molecule (or drug)” refers to a bactericidal or bacteriostatic chemical or compound. Other main efficacy is that the antibacterial molecules of the present invention can be used to inhibit efflux pump activity in resistant bacterial strains, or to aerobic reactions requiring proton motive force or chemo-osmotic potential with respect to energy and / or Or in the ability to strengthen by inhibiting the resistance mechanism.

ここで用いる場合、用語抗細菌性又は抗真菌性分子の「準阻害的濃度」は、標的細胞の集団中の大部分を阻害するのに必要とされる濃度より低い濃度を指す。(一面において、標的細胞は、治療のための標的とされる、細菌、真菌、及び癌細胞を含む細胞(但し、これらに限られない)である) 一般に、準阻害的濃度は、最少阻止濃度(MIC)より低い濃度を指し、これは、別途特に述べられていない限り、標的細胞の成長又は増殖における少なくとも10%の低下を生じるのに必要とされる濃度として定義される。   As used herein, the term “quasi-inhibitory concentration” of an antibacterial or antifungal molecule refers to a concentration below that required to inhibit the majority of the population of target cells. (In one aspect, target cells are cells including but not limited to bacterial, fungal, and cancer cells that are targeted for therapy.) Generally, sub-inhibitory concentrations are the minimum inhibitory concentrations. Refers to a lower concentration than (MIC), which is defined as the concentration required to produce at least a 10% reduction in target cell growth or proliferation, unless otherwise stated.

ここで用いる場合、用語「最少阻止濃度」又はMICは、有効又は治療上有効な最低濃度であって、微生物の成長の阻止を生じる濃度として定義される。   As used herein, the term “minimum inhibitory concentration” or MIC is defined as the lowest effective or therapeutically effective concentration that results in the inhibition of microbial growth.

ここで用いる場合、用語薬物又は分子(例えば、抗細菌剤又は抗真菌剤)の「治療上有効な量」は、標的(病原性)細胞により引き起こされた症状の少なくとも一つを、NIMELSと一緒に、部分的に又は完全に除去させる薬剤の濃度を指す。特に、治療上有効な量は、(1)排除されなければ、身体内の標的細胞集団を減少させ、(2)身体内の標的細胞集団の増殖を阻害し(即ち、停止させるのでなければ、減速させる)、(3)感染の拡大を阻止し(即ち、停止させるのでなければ、減速させる)、(4)感染と関係する症状を軽減させる(排除するのでない場合)、NIMELSを伴う、薬剤の量を指す。   As used herein, the term “therapeutically effective amount” of a drug or molecule (eg, antibacterial or antifungal agent) refers to at least one symptom caused by a target (pathogenic) cell together with NIMELS. Refers to the concentration of drug that is partially or completely removed. In particular, a therapeutically effective amount is (1) if not eliminated, reduces the target cell population in the body, and (2) inhibits (ie, does not stop) the growth of the target cell population in the body, (3) to prevent the spread of infection (ie slow down if not stopped), (4) to reduce symptoms associated with infection (if not to eliminate), drugs with NIMELS Refers to the amount.

ここで用いる場合、用語「相互作用率」は、NIMELSレーザー及び/又は抗菌性分子間の、標的細胞についての、静細菌/殺細菌及び/又は静真菌/殺真菌相互作用の等級の数値表現として定義される。   As used herein, the term “interaction rate” is a numerical representation of the grade of bacteriostatic / bactericidal and / or bacteriostatic / fungicidal interaction for a target cell between a NIMELS laser and / or an antimicrobial molecule. Defined.

生物学的膜におけるエネルギー変換の熱力学
本発明は、細胞膜の生物学的熱力学(生体エネルギー論)を混乱させること及びその結果の、照射された細胞の、標準的なエネルギー変換及びエネルギー型変換を適当に受けることに対する減少した許容力に向けられている。
Thermodynamics of energy conversion in biological membranes The present invention disrupts the biological thermodynamics (bioenergetics) of cell membranes and results in standard energy conversion and energy type conversion of irradiated cells. Is directed to a reduced tolerance for proper reception.

本発明の方法及びシステムは、Ψd−plas−mam、Ψd−mito−mam、Ψd−plas−fungi、Ψd−mito−fungi及びΨd−plas−bactを、光学的に、変化させ、改変して、同膜のΔΨ及びΔpの更なる変化を推進する。これは、脂質二重層の長鎖脂肪酸中のC−H共有結合に標的を定めた近赤外線照射によって引き起こされ、双極子ポテンシャルΨdの変化を引き起こす。   The method and system of the present invention optically alters and modifies Ψd-plasm-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plus-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plus-bact, Drive further changes in ΔΨ and Δp of the film. This is caused by near-infrared irradiation targeted to C—H covalent bonds in the long-chain fatty acids of the lipid bilayer, causing a change in the dipole potential ψd.

この生体エネルギー論的改変の過程を理解するのを助けるために、下記の、熱力学の、膜の生体エネルギー論及び生物学的膜におけるエネルギー変換への適用の記載を与える。先ず、膜(脂質二重層、図1参照)は、双極性の基及び分子の構造的結合、主として、リン脂質(図2)と水とのエステル結合から生じる有意の双極子ポテンシャルΨdを有している。これらの双極性の基は、炭化水素相が外膜領域に関して陽性であるように方向付けられる(図3)。双極子ポテンシャルの程度は、通常、大きく、典型的には、数百ミリボルトである。第二の主要ポテンシャル、膜を横切る電荷の分離は、膜貫通ポテンシャルΔΨを生じさせる。この膜貫通ポテンシャルは、膜の両側のバルクの水相間での電気的ポテンシャルの差として定義され、帯電した分子の膜を横切る選択的輸送から生じる。原則として、細胞膜の細胞質側でのこのポテンシャルは、細胞外の生理学的溶液に対して負である(図4A)。   To help understand this process of bioenergetic modification, the following description of the application of thermodynamics to membrane bioenergetics and energy conversion in biological membranes is given. First, the membrane (lipid bilayer, see FIG. 1) has a significant dipole potential Ψd resulting from structural bonds of dipolar groups and molecules, mainly ester bonds between phospholipids (FIG. 2) and water. ing. These bipolar groups are oriented so that the hydrocarbon phase is positive with respect to the outer membrane region (FIG. 3). The degree of dipole potential is usually large, typically a few hundred millivolts. The second major potential, the separation of charge across the membrane, gives rise to a transmembrane potential ΔΨ. This transmembrane potential is defined as the difference in electrical potential between the bulk aqueous phases on either side of the membrane and arises from the selective transport of charged molecules across the membrane. As a rule, this potential on the cytoplasmic side of the cell membrane is negative for extracellular physiological solutions (FIG. 4A).

双極子ポテンシャルΨdは、すべての原形質膜及びミトコンドリア膜の静電ポテンシャルの大きく且つ機能的に重要な部分を構成する。Ψdは、膜の内側の電場を改変して、非双極性二重層の中心に仮想正電荷を生じる。この「正電荷」の結果として、脂質膜は、正及び負に帯電した疎水性イオン間の透過率にかなりの(例えば、最大で6桁の)差を示す。Ψdは又、親油性イオンに対する膜の透過性においても重要な役割を演じている。   The dipole potential ψd constitutes a large and functionally important part of the electrostatic potential of all plasma and mitochondrial membranes. Ψd modifies the electric field inside the film, creating a virtual positive charge at the center of the non-bipolar bilayer. As a result of this “positive charge”, lipid membranes show a significant (eg, up to 6 orders of magnitude) difference in permeability between positive and negatively charged hydrophobic ions. Ψd also plays an important role in membrane permeability to lipophilic ions.

多くの細胞過程例えば、タンパク質(酵素)の結合及び挿入、タンパク質の横方向拡散、リガンド−レセプター認識、並びに内部及び外部の分子への膜の融合のある段階は、膜の二重層の物理的特性であるΨdに決定的に依存する。モデル膜システムにおける研究は、純粋脂質二おいて等温相転移、異なる相の分離、及び混合物中の個々の成分の明瞭なクラスタリングを引き起こす一価及び多価のイオンの能力を示した。膜においては、これらのような電荷は、膜に埋め込まれたタンパク質及びシトクロムのコンホメーション力学に物理的影響を及ぼすことができ(図4B)、一層特に、大きいコンホメーションの再配置をそれらの作動サイクル中に膜貫通ドメインで受けるタンパク質に物理的影響を及ぼすことができる(図5)。最も重要なことには、Ψdにおける電荷は、膜の酵素活性を変調すると考えられている。   Many stages of cellular processes such as protein (enzyme) binding and insertion, protein lateral diffusion, ligand-receptor recognition, and membrane fusion to internal and external molecules are the physical properties of the membrane bilayer. It depends critically on Ψd. Studies in model membrane systems have shown the ability of monovalent and multivalent ions to cause isothermal phase transitions, separation of different phases, and distinct clustering of individual components in a mixture in pure lipids. In membranes, charges such as these can physically affect the conformational dynamics of proteins and cytochromes embedded in the membrane (FIG. 4B), and more particularly, large conformational rearrangements in them. Proteins received at the transmembrane domain during the working cycle can be physically affected (Figure 5). Most importantly, the charge at Ψd is believed to modulate the enzymatic activity of the membrane.

エネルギー変換
生物学的膜におけるエネルギー変換は、一般に、下記の3つの相互に関係する機構を含む:
1)レドックスエネルギーの、膜貫通イオン性電気化学的ポテンシャル(膜プロトン電気化学的勾配ΔμH+とも呼ばれる)に蓄えられる「自由エネルギー」への変換。このプロトン電気化学的ポテンシャルの、プロトンポンプを含む能動輸送に従事する膜の両側間での差は、ときには、化学浸透圧ポテンシャル又はプロトン起動力とも呼ばれる。
2)哺乳動物細胞において、(Na+)イオン電気化学的勾配Δμx+は、(Na+)の細胞外への能動輸送によって、原形質膜を横切って維持されている。これは、プロトン電気化学的ポテンシャルとは異なる勾配であり、酸化的リン酸化において哺乳動物ミトコンドリアプロトン起動力Δp−mito−mamから生成されたATPによる(ポンプ)により生成される。
3)この「自由エネルギー」の、膜を横切る能動輸送を推進するためのATPを造る(エネルギー変換)ための利用(細胞において必要とされる溶質及び代謝産物の付随的集積を伴う)は、リン酸化ポテンシャルΔGpと呼ばれる。換言すれば、ΔGpは、任意所定のATP、ADP及びPi濃度のセットにおけるATP合成のためのΔGである。
Energy conversion Energy conversion in biological membranes generally involves the following three interrelated mechanisms:
1) Conversion of redox energy to “free energy” stored in a transmembrane ionic electrochemical potential (also called membrane proton electrochemical gradient ΔμH + ). This difference in proton electrochemical potential between the two sides of a membrane engaged in active transport including a proton pump is sometimes referred to as a chemical osmotic potential or proton activation force.
2) In mammalian cells, the (Na + ) ion electrochemical gradient Δμx + is maintained across the plasma membrane by active transport of (Na + ) out of the cell. This is a gradient different from the proton electrochemical potential, and is generated by (pump) by ATP generated from mammalian mitochondrial proton activation force Δp-mito-mamm in oxidative phosphorylation.
3) The use of this “free energy” to build ATP (energy conversion) to drive active transport across the membrane (with concomitant accumulation of solutes and metabolites required in cells) This is called an oxidation potential ΔGp. In other words, ΔGp is ΔG for ATP synthesis in any given set of ATP, ADP and Pi concentrations.

定常状態の膜貫通タンパク質(ΔΨ−steady)
膜「システム」の状態は、その化学ポテンシャル勾配ΔμH+とE(エネルギー)が一時的に非依存的であり、システムの縁を横切るエネルギーの流れがない場合には、平衡である。もし膜システム変数のΔμH+とEが一定であるが、システムを横切るエネルギー移動の正味の流れがあるならば、この膜システムは、定常状態にあり、一時的に依存的である。
Steady state transmembrane protein (ΔΨ-steady)
The state of the membrane “system” is equilibrium when its chemical potential gradient ΔμH + and E (energy) are temporarily independent and there is no flow of energy across the edge of the system. If the membrane system variables ΔμH + and E are constant but there is a net flow of energy transfer across the system, the membrane system is in a steady state and is temporarily dependent.

焦点は、細胞(呼吸し、成長し、分裂している細胞)の、この一時的に依存的な定常状態膜貫通及び/又はミトコンドリアポテンシャル(ΔΨ−steady)である。この電子及びプロトンの、又はNa+/K+イオンの、ミトコンドリア又は原形質膜を、正常な電子伝達及び酸化的リン酸化中に横切る流れの「定常状態」は、内因性又は外因性の事象によって妨げられなければ、未来に継続することは最もありそうなことである。膜の熱力学の如何なる外因性の改変も、過渡的状態の膜貫通及び/又はミトコンドリアポテンシャルΔΨ−transをもたらし、このΔΨ−steadyからΔΨ−transへの変化は、本発明の目的である。 The focus is this transiently dependent steady state transmembrane and / or mitochondrial potential (ΔΨ-steady) of cells (breathing, growing, dividing cells). This “steady state” of the flow of electrons and protons or Na + / K + ions across the mitochondria or plasma membrane during normal electron transfer and oxidative phosphorylation is due to intrinsic or exogenous events. If not disturbed, it is most likely to continue into the future. Any extrinsic modification of membrane thermodynamics results in a transient state of transmembrane and / or mitochondrial potential Δψ-trans, which change from Δψ-steady to Δψ-trans is the object of the present invention.

状態変数ΔΨ−steadyとΔΨ−transの間の数学的関係は、状態方程式と呼ばれる。熱力学においては、状態関数(状態量)は、システムの現在の状態にのみ依存する特性又はシステムである。それは、システムがその固有の状態に達した経路に依らない。本発明は、膜貫通及び/又はミトコンドリアポテンシャルΔΨにおける状態の変化を促進して、一時的に依存する様式で、膜の生体エネルギー論を、熱力学的定常状態ΔΨ−steadyから過渡的状態ΔΨ−transにおけるエネルギーストレス及び/又はレドックスストレスの一つに動かす。   The mathematical relationship between the state variables ΔΨ-steady and ΔΨ-trans is called the state equation. In thermodynamics, a state function (state quantity) is a characteristic or system that depends only on the current state of the system. It does not depend on the path that the system has reached in its own state. The present invention facilitates transmembrane and / or state changes in the mitochondrial potential ΔΨ, and in a temporally dependent manner, changes the bioenergetics of the membrane from the thermodynamic steady state ΔΨ−steady to the transient state ΔΨ−. Move to one of energy stress and / or redox stress in trans.

これは、ΔΨ−steady−mam、ΔΨ−steady−Bact−ΔΨ−steady−mito−mam及びΔΨ−steady−mito−fungiにおいて起こりうる。理論に拘束されることは望まないが、この変化は、脂質二重層の長鎖脂肪酸中のC−H共有結合に標的を定めた近赤外線(波長930nm)の照射(双極子ポテンシャルΨdの変化を引き起こす)、及びシトクロム鎖に標的を定めた近赤外線(波長870nm)照射(膜のΔΨ−steady及びレドックスポテンシャルを同時に変える)により引き起こされるということが考えられる。   This can occur in [Delta] [Psi] -steady-mam, [Delta] [Psi] -steady-Bact- [Delta] [Psi] -steady-mito-mam and [Delta] [Psi] -steady-mito-fungi. While not wishing to be bound by theory, this change is caused by near-infrared (wavelength 930 nm) irradiation (dipole potential Ψd change targeted to C—H covalent bonds in long-chain fatty acids of lipid bilayers. And the near infrared (wavelength 870 nm) irradiation targeted to the cytochrome chain (which simultaneously changes the ΔΨ-steady and redox potential of the film).

熱力学の第一法則と膜
熱力学の第一法則(膜システムについて正しい)の本質的な面は、孤立システムのエネルギーは、保存され、熱及び仕事の両者は、エネルギーの同等の形態して考えられるということである。それ故、膜システムのエネルギーレベル(Ψd及びΔΨ)は、所定の距離にわたり又は体積要素内で、力又は圧力作用により、それぞれ、為される機械的仕事の増加又は減少により;及び/又は膜内で温度勾配により伝達される非破壊的熱によって変化しうる。
Essential aspect of the First Law of First Law and membrane thermodynamics thermodynamic (correct for membrane systems), energy of an isolated system is stored, both heat and work, and equivalent forms of energy It is possible. Therefore, the energy level (Ψd and ΔΨ) of the membrane system can be increased over a given distance or in the volume element by force or pressure action, respectively, by increasing or decreasing the mechanical work done; and / or within the membrane Can be changed by non-destructive heat transferred by the temperature gradient.

この法則(エネルギー保存の法則)は、周囲から孤立したシステムの全エネルギーは変化しないと断定する。従って、任意の量の熱及び仕事(エネルギー)のシステムへの追加は、そのシステムのエネルギーの変化に反映されなければならない。   This law (the law of conservation of energy) concludes that the total energy of a system isolated from the environment does not change. Therefore, the addition of any amount of heat and work (energy) to the system must be reflected in the change in energy of the system.

赤外線照射の吸収
赤外線照射の個々の光子は、紫外線の光子で見られるような電気的変化を(分子内で)誘導するのに十分なエネルギー(例えば、電子ボルトで測定)を含んでいない。この故に、赤外線照射の吸収は、分子結合の可能な振動及び回転において小さいエネルギー変化を有する化合物に限られる。
Absorption of infrared radiation The individual photons of infrared radiation do not contain enough energy (eg, measured in electron volts) to induce an electrical change (intramolecular) as seen with ultraviolet photons. For this reason, the absorption of infrared radiation is limited to compounds with small energy changes in the vibration and rotation of possible molecular bonds.

定義により、膜二重層について、赤外線照射を吸収するためには、赤外線の光子を吸収する脂質二重層の分子結合内の振動及び回転は、膜の双極子ポテンシャルの正味の変化を引き起こさなければならない。もし赤外線照射の振動数(波長)が吸収分子(即ち、長鎖脂肪酸中のC−H共有結合)の振動数と一致すれば、照射は吸収されて、Ψdの変化を引き起こす。これは、Ψd−plas−mam、Ψd−mito−mam、Ψd−plas−fungi、Ψd−mito−fungi及びΨd−plas−bactにおいて起こりうる。換言すれば、ここに記載した方法及びシステムを利用すれば、すべての細胞の脂質二重層のエンタルピー及びエントロピーの直接的且つ標的を定めた変化(ΔH及びΔS)がありうる。   By definition, for membrane bilayers, in order to absorb infrared radiation, vibrations and rotations in the molecular bonds of lipid bilayers that absorb infrared photons must cause a net change in the dipole potential of the membrane. . If the frequency (wavelength) of infrared radiation matches the frequency of the absorbing molecule (ie, the C—H covalent bond in the long chain fatty acid), the radiation is absorbed and causes a change in ψd. This can occur in Ψd-plasm-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plasm-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plus-bact. In other words, using the methods and systems described herein, there can be direct and targeted changes (ΔH and ΔS) in the lipid bilayer enthalpy and entropy of all cells.

本発明は、上で導入され、部分的に経験的データから得られた洞察の組合せに基づいており、それは、下記を含む:   The present invention is based on a combination of insights introduced above and partly derived from empirical data, which includes:

固有の、単一波長(870nm及び930nm)が、細菌細胞(原核生物)例えば大腸菌及び(真核生物)例えばHelaチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)を、ROS及び毒性一重項酸素反応の生成及び相互作用の結果、殺すことができるということは認められてきた。例えば、2003年8月26日出願の米国特許出願第10/649910号及び2004年2月11日出願の米国特許出願第10/776106号を参照されたい(これらの全教示を参考として本明細書中に援用する)。かかるNIMELSシステムを用いて、個々の870nm及び930nmの波長を回避する代わりに、本発明のレーザーシステム及び方法(NIMELSシステム)は、共焦点レーザー顕微鏡で典型的に見出されるもの例えば光学的トラップで用いられるもの(約500,000w/cm2少ないパワー)より5log低いパワー密度の波長を組み合わせて、かかる波長の治療用レーザーシステムの使用を有利に利用することが確立された。 Intrinsic, single wavelengths (870 nm and 930 nm) can cause bacterial cells (prokaryotes) such as E. coli and (eukaryotes) such as Hela Chinese hamster ovary cells (CHO) to generate and interact with ROS and toxic singlet oxygen reactions. As a result, it has been recognized that it can be killed. See, for example, US patent application Ser. No. 10 / 649,910 filed on Aug. 26, 2003 and US Patent Application No. 10 / 77,106 filed on Feb. 11, 2004. ) Instead of avoiding individual 870 nm and 930 nm wavelengths using such a NIMELS system, the laser system and method of the present invention (NIMELS system) is typically used in confocal laser microscopes such as optical traps. It has been established that the use of therapeutic laser systems at such wavelengths can be advantageously used in combination with wavelengths of power density 5 logs lower than those (about 500,000 w / cm 2 less power).

これは、照射域内のすべての細胞のΔΨ−steady−mam、ΔΨ−steady−fungi、ΔΨ−steady−Bact,ΔΨ−steady−mito−mam及びΔΨ−steady−mito−fungiの変化、操作及び脱分極の表示された目的のために行われる。これは、本発明において、脂質二重層の長鎖脂肪酸中のC−H共有結合に標的を定めた赤外線照射(930nmエネルギー)により達成され、照射域内のすべての生物学的膜の双極子ポテンシャルΨd−mito−mam、Ψd−plas−fungi、Ψd−mito−fungi及びΨd−plas−bactの変化を生じる。第二に、シトクロム鎖の近赤外線照射(870nm)は、シトクロムを有する膜(即ち、細菌の原形質膜、並びに真菌及び哺乳動物のミトコンドリア)のΔΨ−steady及びレドックスポテンシャルを更に変化させる。   This is the change, manipulation and depolarization of ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam and ΔΨ-steady-mito-fungi of all cells in the irradiation area. Done for the indicated purpose. This is achieved in the present invention by infrared irradiation (930 nm energy) targeted to C—H covalent bonds in long-chain fatty acids of the lipid bilayer, and the dipole potential Ψd of all biological membranes in the irradiated region. -Mito-mam, Ψd-plus-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plus-bact changes. Second, near-infrared irradiation (870 nm) of cytochrome chains further alters the ΔΨ-steady and redox potential of cytochrome-containing membranes (ie, bacterial plasma membranes and fungal and mammalian mitochondria).

直接的発色団(シトクロム及び長鎖脂肪酸中のC−H結合)として役立って、本発明の照射光路内のすべての細胞の脂質二重層について、膜脂質及びシトクロムの分子力学における直接的エンタルピー及びエントロピーの変化がある。これは、照射された細胞内の各膜の双極子ポテンシャルΨdを変え、同時に、すべての膜の膜ポテンシャルΔΨの絶対値を変える。   Serving as a direct chromophore (C—H bonds in cytochromes and long chain fatty acids), direct enthalpy and entropy in the molecular dynamics of membrane lipids and cytochromes for all cell lipid bilayers in the irradiation light path of the present invention There are changes. This changes the dipole potential ψd of each membrane in the irradiated cell, and at the same time changes the absolute value of the membrane potential Δψ of all membranes.

これらの変化は、NIMELSシステムから直線的一光子過程にてエネルギーを吸収したときに、脂質及びシトクロムの金属タンパク質反応中心の有意に増大した分子運動(即ち、ΔS)によって起きる。脂質二重層及び/又はシトクロムにおける小さい熱力学的変化でも双極子ポテンシャルΨdを変えるのに十分であるので、付着した電子伝達タンパク質、又は膜貫通タンパク質の分子形状(及び、それ故、酵素活性)は、一層機能的でなくなる。これは、照射された細胞中のすべての膜において、直接、ΔΨに影響を与えて改変する。   These changes occur due to significantly increased molecular motion (ie, ΔS) of the lipid and cytochrome metalloprotein reaction centers when energy is absorbed in a linear one-photon process from the NIMELS system. Since even small thermodynamic changes in the lipid bilayer and / or cytochrome are sufficient to change the dipole potential Ψd, the molecular shape (and hence the enzyme activity) of the attached electron transfer protein, or transmembrane protein, is It becomes less functional. This directly affects and modifies ΔΨ in all membranes in the irradiated cells.

NIMELS効果は、ここに記載した方法及びシステムによって、細胞膜に熱的又は剥離的機械的ダメージを与えることなく起きる。この組み合わせた標的を定めた低線量のアプローチは、エネルギーのビーム光路内のすべての膜に現実の機械的ダメージを生じる既存の方法からの明瞭な変化及び改良である。   The NIMELS effect occurs with the methods and systems described herein without thermally or exfoliating mechanical damage to the cell membrane. This combined targeted low-dose approach is a clear change and improvement from existing methods that cause real mechanical damage to all films in the beam path of energy.

膜のエントロピー及び熱力学の第二法則
熱の他の形態のエネルギーへの変換は、決して完全ではなく、(熱力学の第二法則により)常に、エントロピーの増加を伴わなければならない。エントロピー(膜内の)は、状態関数であり、反応におけるその変化は、(エネルギー)熱の入出力及び関連する分子の再配置の変化による、反応の向きを記載する。
Film entropy and second law of thermodynamics The conversion of heat into other forms of energy is by no means complete and must always be accompanied by an increase in entropy (by the second law of thermodynamics). Entropy (in the membrane) is a state function, and its change in the reaction describes the direction of the reaction due to changes in (energy) heat input and output and related molecular rearrangements.

たとえ熱及び機械的エネルギーがそれらの基本的性質(エネルギーの形態として)において同等であっても、熱エネルギーを仕事に変換する能力には限界がある。即ち、過剰な熱は、膜構造に永久的にダメージを与えて、仕事又は両方向の有益なエネルギー変化を妨げうる。   Even though heat and mechanical energy are equivalent in their basic properties (as forms of energy), the ability to convert thermal energy into work is limited. That is, excessive heat can permanently damage the film structure and prevent work or beneficial energy changes in both directions.

このNIMELS効果は、照射された細胞のエントロピーの「状態」を、一時的に依存的な様式で、脂質二重層のレベルで改変する。このエントロピーの増加は、すべての照射された膜(ミトコンドリア及び原形質)のΨdを変え、それ故、熱力学的に「定常状態」の電子及びプロトンの細胞膜を横切る流れを変える(図6及び7)。これは、順番に、定常状態の膜貫通ポテンシャルΔΨ−steadyを過渡的状態の膜ポテンシャル(ΔΨ−tran)へと変化させる。この現象は、下記にて起きる:
1) 哺乳動物原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−mam;
2) 真菌原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−fungi;
3) 細菌原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bact;
4) 哺乳動物ミトコンドリア膜貫通ポテンシャルΔΨ−mito−mam;及び
5) 真菌ミトコンドリア膜貫通ポテンシャルΔΨ−mito−fungi。
This NIMELS effect alters the entropy “state” of irradiated cells at the lipid bilayer level in a temporally dependent manner. This increase in entropy changes the Ψd of all irradiated membranes (mitochondria and protoplasms), and thus changes the flow of thermodynamically “steady state” electrons and protons across the cell membrane (FIGS. 6 and 7). ). This in turn changes the steady-state transmembrane potential Δψ-steady to the transient state membrane potential (Δψ-tran). This phenomenon occurs at:
1) mammalian plasma transmembrane potential ΔΨ-plasm-mam;
2) Fungal plasma transmembrane potential [Delta] [Psi] -plasm-fungi;
3) Bacterial plasma transmembrane potential [Delta] [Psi] -plasm-bact;
4) Mammalian mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-mam; and 5) Fungal mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-fungi.

これは、流動モザイク膜中の長鎖脂肪酸のC−H結合のレベルでの標的を定めたエンタルピー変化の直接的結果であり、膜の物質的特性を変えうる動的な混乱(膜内で)を生じる。この流動モザイクは、エントロピーが増加して、電子伝達タンパク質の三次及び四次特性を破壊し、レドックスストレス、エネルギーストレス及びその後のROSの生成を生じえて、これは、更に、膜にダメージを与え、更に、生体エネルギー論を変えるであろう。   This is a direct result of targeted enthalpy changes at the level of C—H bonds of long chain fatty acids in a flow mosaic membrane, a dynamic perturbation (in the membrane) that can alter the material properties of the membrane. Produce. This flow mosaic can increase entropy and destroy the tertiary and quaternary properties of the electron transfer protein, resulting in redox stress, energy stress and subsequent generation of ROS, which further damages the membrane, Furthermore, bioenergetics will change.

呼吸する細胞の電子伝達系の主たる機能は、定常状態でエネルギーを変換することであるので、本発明の技術は、一時的に、機械光学的に、変換過程における関連する多くの熱力学的相互作用を脱共役させるために利用される。これは、膜のプロトン電気化学的勾配ΔμH+及びプロトン起動力及びΔpの絶対定量値を変えるという明確な意図を持って行うことができる。この現象は、とりわけ、下記において起こりうる:
1) 哺乳動物ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−mam);
2) 真菌ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−Fungi);
3) 真菌原形質膜プロトン起動力(Δp−plas−Fungi);及び
4) 細菌原形質膜プロトン起動力(Δp−plas−Bact)。
Since the primary function of the respiratory cell's electron transport system is to convert energy in a steady state, the technique of the present invention temporarily, mechano-opticly, and many related thermodynamic interactions in the conversion process. Used to uncouple the action. This can be done with the clear intention of changing the proton electrochemical gradient ΔμH + of the membrane and the absolute quantification of the proton activation force and Δp. This phenomenon can occur among others:
1) mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam);
2) Fungal mitochondrial proton activation force (Δp-mito-Fungi);
3) Fungal plasma membrane proton activation (Δp-plus-Fungi); and 4) Bacterial plasma membrane proton activation (Δp-plus-Bact).

かかる現象は、順番に、リン酸化及びATP合成のための利用可能なギブス自由エネルギー値ΔG(ΔGp)を減少させる。本発明は、必要なエネルギー依存的有気反応を阻害するために、これらの現象を実施して、薬物療法剤を強化し及び/又は細胞の抵抗機構(抗細菌性、抗真菌性及び抗新生物性分子に対する)を低下させる(これらの耐性機構の多くは、これらの分子に抵抗し及び/又はそれらを流出させるためのそれらのエネルギー要求に対してプロトン起動力又は化学浸透圧を利用するので)。   Such a phenomenon in turn reduces the available Gibbs free energy value ΔG (ΔGp) for phosphorylation and ATP synthesis. The present invention implements these phenomena to enhance the pharmacotherapeutic agent and / or cell resistance mechanisms (antibacterial, antifungal and anti-neoplastic) to inhibit the required energy-dependent aerobic response. (Many of these resistance mechanisms utilize proton motive force or chemical osmotic pressure for their energy requirements to resist and / or shed these molecules) ).

ΔΨ−steadyの改変の結果としての遊離基生成
酸化的リン酸化及び他の生体エネルギー論的仕事に対する化学的アンカップラーの作用は、膜(原形質及びミトコンドリア)のエネルギーを与えられた状態に依存すると考えられる。更に、細菌の膜又は真核生物のミトコンドリア内膜のエネルギーを与えられた状態は、細胞呼吸及び電子伝達中に起きる一次プロトン移動事象により確立された電気化学的プロトン勾配ΔμH+と考えられている。
The effects of chemical uncouplers on free radical-generated oxidative phosphorylation and other bioenergetic work as a result of the modification of ΔΨ-steady depend on the energized state of the membrane (protoplasm and mitochondria) Conceivable. Furthermore, the energized state of bacterial membranes or eukaryotic inner mitochondrial membranes is believed to be an electrochemical proton gradient ΔμH + established by primary proton transfer events that occur during cell respiration and electron transfer. .

ΔμH+を(例えば、カップリング膜を、プロトン又は補償性イオンの移動のために透過性にすることにより)直接消し(脱分極させる)、生体エネルギー論的仕事を膜ポテンシャルΔΨ−steadyの低下を誘導することにより阻害する薬剤。これは、呼吸(一次プロトン移動)が速やかに継続しつつ生じる。 Directly extinguish (depolarize) ΔμH + (eg, by making the coupling membrane permeable for proton or compensatory ion transfer), reducing bioenergetic work to reduce membrane potential ΔΨ-steady Drugs that inhibit by induction. This occurs while breathing (primary proton transfer) continues rapidly.

例えば、酸化的リン酸化の古典的なアンカップラーであるカルボニルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾン(CCCP)は、膜ポテンシャルΔΨ−steadyの低下を誘導し、呼吸を継続しつつ、ROSの付随的生成を誘導する。これらの薬剤(アンカップラー)は、一般に、すべての細菌、真菌及び哺乳動物細胞に対して、相応じて毒性であるので、抗細菌剤、抗真菌剤、又は抗新生物剤として用いることができない。   For example, carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), a classic uncoupler of oxidative phosphorylation, induces a decrease in membrane potential ΔΨ-steady and induces concomitant production of ROS while continuing to breathe To do. These drugs (uncouplers) are generally toxic to all bacteria, fungi and mammalian cells and therefore cannot be used as antibacterial, antifungal or anti-neoplastic agents .

しかしながら、抗細菌剤、抗真菌剤又は抗新生物剤に耐性の多くの標的細胞において、Δpアンカップラー(CCCPのような)は、流出用ポンプに必要とされるエネルギー勾配を崩壊させ、それ故、これらの薬物の細胞内蓄積の強力な増加を誘導するということが示されている。これらの結果は、幾つかの耐性機構(例えば、薬物流出用ポンプ)は、プロトン起動力によって駆動されることを明確に示している。もしこの効果を、「標的細胞」だけのダメージをユニークに達成するために利用する方法があれば、この選択性は、アンカップラーの一般的なダメージを与える性質に対して、明らかに重要であろう。   However, in many target cells resistant to antibacterial, antifungal or anti-neoplastic agents, Δp uncouplers (such as CCCP) disrupt the energy gradient required for efflux pumps and hence It has been shown to induce a potent increase in the intracellular accumulation of these drugs. These results clearly show that some resistance mechanisms (eg, drug efflux pumps) are driven by proton activation forces. This selectivity is clearly important for the general damaging nature of the uncoupler if there is a way to use this effect to achieve unique damage to only the “target cell”. Let's go.

本発明のこの特別の発見及び実験データは、膜が光学的に脱分極されるときに、ROSの生成が、影響を受けた細胞の脱分極を更によく強化することができ、本発明の抗細菌性効果を更に強化することができることを示している(実施例VIII参照)。   This particular discovery and experimental data of the present invention shows that when the membrane is optically depolarized, the generation of ROS can better enhance the depolarization of the affected cells, It shows that the bacterial effect can be further enhanced (see Example VIII).

NIMELSレーザー照射による遊離基及びROSの生成
多くの関連する膜のエネルギー変換過程の熱力学的相互作用を機械的光学的に改変し、ΔΨ−steadyをも変えることにより、本発明は、下記の照射された膜のΔμH+及びΔpを低下させることによって光学的アンカップラーとして作用することができる:
1) 哺乳動物ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−mam)
2) 真菌ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−Fungi)
3) 真菌原形質膜プロトン起動力(Δp−plas−Fungi)
4) 細菌原形質膜プロトン起動力(Δp−plas−Bact)。
Generation of free radicals and ROS by NIMELS laser irradiation By mechanically and optically modifying the thermodynamic interaction of the energy conversion process of many related membranes and also changing ΔΨ-steady, the present invention provides the following irradiation: Can act as an optical uncoupler by reducing the ΔμH + and Δp of the deposited film:
1) Mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam)
2) Fungal mitochondrial proton activation force (Δp-mito-Fungi)
3) Fungal plasma membrane proton activation force (Δp-plus-Fungi)
4) Bacterial plasma membrane proton activation force (Δp-plus-Bact).

この低下したΔpは、変化されたレドックス状態の故に、一連の遊離基及びラジカル酸素種を生じさせる。この遊離基及び負の酸素種の生成は、実験的に証明されており、ここに、下記のΔΨ−steadyのΔΨ−transへの変化と共に記載されている(実施例VIII参照):
1) ΔΨ−steady−mam + (NIMELS処理)→→ΔΨ−trans−mam
2) ΔΨ−steady−fungi+(NIMELS処理)→→ΔΨ-trans-fungi
3) ΔΨ−steady−bact + (NIMELS処理)→→ΔΨ-trans-bact
4) ΔΨ−mito−fungi+(NIMELS処理)→→ΔΨ-trans-mito-fungi
5) ΔΨ−mito−mam + (NIMELS処理)→→ΔΨ-trans-mito-mam
This reduced Δp creates a series of free radicals and radical oxygen species due to the altered redox state. The production of this free radical and negative oxygen species has been experimentally demonstrated and is described here with the following change of ΔΨ-steady to ΔΨ-trans (see Example VIII):
1) ΔΨ-steady-mam + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-mam
2) ΔΨ-steady-fungi + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-fungi
3) ΔΨ-steady-bact + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-bact
4) ΔΨ-mito-fungi + (NIMELS processing) →→ ΔΨ-trans-mito-fungi
5) ΔΨ-mito-mam + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-mito-mam

ΔΨ−steady+(NIMELS処理)→→ΔΨ−trans現象の故に、変化したレドックス状態並びに遊離基及びROSの生成は、生物学的膜に重大な更なるダメージ例えば脂質の過酸化を引き起こしうる。   Due to the ΔΨ-steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans phenomenon, the altered redox state and the generation of free radicals and ROS can cause significant further damage to the biological membrane, for example lipid peroxidation.

脂質の過酸化
脂質の過酸化は、微生物界及び哺乳動物界における生物学的細胞傷害及び細胞死の一般的な原因である。この過程において、強い酸化体が、ポリ不飽和脂肪酸(PUFA)を含む膜のリン脂質の崩壊を引き起こす。膜のダメージの重さは、膜の流動性の局所的低下及び二重層の完全性の完全な崩壊を引き起こすことができる。
Lipid Peroxidation Lipid peroxidation is a common cause of biological cell injury and cell death in the microbial and mammalian kingdoms. In this process, strong oxidants cause the breakdown of membrane phospholipids containing polyunsaturated fatty acids (PUFA). The severity of membrane damage can cause local degradation of membrane fluidity and complete disruption of bilayer integrity.

ミトコンドリア膜(哺乳動物細胞及び真菌)の過酸化は、呼吸鎖に対する有害な結果を有し、ATPの不十分な生成及び細胞のエネルギーサイクルの崩壊を生じるであろう。原形質膜(細菌)の過酸化は、膜の透過性、膜タンパク質例えばポーリン及び流出用ポンプ、シグナル変換の阻害及び不適当な細胞呼吸及びATP生成に影響を及ぼしうる(即ち、原核生物の呼吸鎖は、原核生物はミトコンドリアを有しないので、原形質膜に収容されている)。   Peroxidation of mitochondrial membranes (mammalian cells and fungi) will have deleterious consequences for the respiratory chain, resulting in poor production of ATP and disruption of the cellular energy cycle. Peroxidation of the plasma membrane (bacteria) can affect membrane permeability, membrane proteins such as porin and efflux pumps, inhibition of signal transduction and inappropriate cellular respiration and ATP production (i.e., prokaryotic respiration) The chains are contained in the plasma membrane because prokaryotes do not have mitochondria).

遊離基
遊離基は、不対電子を有する原子又は分子として定義される。遊離基が生物学的環境でなしうるダメージの例は、ポリ不飽和脂肪酸(PUFA)のビス−アリル性C−H結合からの一電子除去(既存の又は生成された遊離基による)であり、炭素中心化(carbon centered)遊離基を生じる。
*+(PUFA)−CH(ビス−アリル性C−H結合) → (PUFA)−C*+RH
A free radical is defined as an atom or molecule having an unpaired electron. An example of damage that free radicals can do in a biological environment is one-electron removal (due to existing or generated free radicals) from the bis-allylic C—H bond of polyunsaturated fatty acids (PUFA); This produces carbon centered free radicals.
R * + (PUFA) -CH (bis-allylic C—H bond) → (PUFA) -C * + RH

この反応は、脂質の過酸化による、生物学的膜のダメージを開始することができる。遊離基は又、非ラジカル分子に加えて、遊離基生成物を生成することもできる。
(A*+B → A−B*)又は非ラジカル生成物(A*+B → A−B)
この例は、芳香族化合物の*OHによるヒドロキシル化である。
This reaction can initiate biological membrane damage due to lipid peroxidation. Free radicals can also generate free radical products in addition to non-radical molecules.
(A * + B → A−B * ) or non-radical product (A * + B → A−B)
An example of this is the hydroxylation of aromatics with * OH.

反応性酸素種(ROS)
酸素ガスは、実際は、遊離基種である。しかしながら、それは、2つの不対電子を基底状態で平行スピンを有する異なるπ−反結合性オービタルに含んでいるので、(スピン制限)規則は、一般に、O2が平行スピンを有する電子対を触媒なしで受けることを妨げている。従って、O2は、一度に一個の電子を受けなければならない。
Reactive oxygen species (ROS)
Oxygen gas is actually a free radical species. However, since it contains two unpaired electrons in different π-antibonding orbitals that have parallel spins in the ground state, the (spin restriction) rule generally catalyzes electron pairs in which O 2 has parallel spins. Preventing you from receiving without. Therefore, O 2 must receive one electron at a time.

酸素の一電子減少を刺激することのできる細胞(原核細胞及び真核細胞)内には、多くの有意のドナーがあり、これは、更なるラジカル種を造る。
これらは、一般に、次のように分類される:
スーパーオキシドイオンラジカル (O2 -)
過酸化水素(非ラジカル) (H22)
ヒドロキシルラジカル (*OH)
ヒドロキシイオン (OH-)
反応鎖は:
2→O2 -+2H+→H22→OH-*OH→OH-
(e-) (e-) (e-) (e-)
There are many significant donors in cells (prokaryotic and eukaryotic cells) that can stimulate the one electron loss of oxygen, which creates additional radical species.
These are generally classified as follows:
Superoxide ion radical (O 2 -)
Hydrogen peroxide (non-radical) (H 2 O 2 )
Hydroxyl radical ( * OH)
Hydroxy ion (OH -)
The reaction chain is:
O 2 → O 2 + 2H + → H 2 O 2 → OH + * OH → OH
(e -) (e -) (e -) (e -)

スーパーオキシド
これらの分子の細胞に対する危険性は、文献によく分類されている。例えば、スーパーオキシドは、酸化剤又は還元剤として作用することができる。
NADH → NAD+
Superoxide The risk of these molecules to cells is well classified in the literature. For example, superoxide can act as an oxidizing or reducing agent.
NADH → NAD +

生物体の代謝に一層重要なことには、スーパーオキシドは、シトクロムCを還元することができる。一般に、スーパーオキシド(O2 -)の脂質(即ち、膜)タンパク質、及びDNAとの反応速度は、生物学的意味を有するには余りに遅いと考えられている。スーパーオキシドヒドロペルオキシルラジカル(HOO*)のプロトン化形態は、(O2 -)より一層低い還元ポテンシャルを有するが、水素原子をPUFAから除去することができる。やはり注意すべきことには、(HOO*)のpKa値は、4.8であり、この生物学的膜の近くの(酸)微小環境は、ヒドロペルオキシルラジカルの形成に適している。その上、スーパーオキシド(O2 -)の任意の遊離のFe+3との反応は、「ペリフェリル」中間体を生成し、これも、PUFAと反応することができ、脂質(膜)の過酸化を誘導しうる。 More important for organism metabolism, superoxide can reduce cytochrome C. In general, the reaction rate of superoxide (O 2 ) with lipid (ie, membrane) protein and DNA is considered too slow to have biological significance. The protonated form of the superoxide hydroperoxyl radical (HOO * ) has a lower reduction potential than (O 2 ), but can remove hydrogen atoms from the PUFA. Again it should be noted that, pKa values of (HOO *) is 4.8, near the (acid) microenvironment of the biological membranes are suitable for the formation of Hydroperoxyl. Moreover, the reaction of superoxide (O 2 ) with any free Fe +3 produces a “peripheryl” intermediate, which can also react with PUFA, and peroxidize lipids (membranes). Can be induced.

過酸化水素
過酸化水素(H22)は、良い酸化剤ではなく、PUFAから水素を除去することができない。しかしながら、それは、生物学的膜を(むしろ容易に)横切ることができ、細胞の他の領域に危険で有害な効果を発揮しうる。例えば、(H22)は、微小細胞環境内で、遷移金属(例えば、Fe+2及びCu+)と高度に反応性であり、これは、次いで、ヒドロキシルラジカル(*OH)を造ることができる(フェントン反応として公知)。ヒドロキシルラジカルは、生物学において知られる最も反応性の種の一つである。
Hydrogen peroxide Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is not a good oxidant and cannot remove hydrogen from PUFA. However, it can cross biological membranes (rather easily) and can exert dangerous and harmful effects on other areas of the cell. For example, (H 2 O 2 ) is highly reactive with transition metals (eg, Fe +2 and Cu + ) in a microcellular environment, which in turn creates hydroxyl radicals ( * OH). (Known as the Fenton reaction). The hydroxyl radical is one of the most reactive species known in biology.

ヒドロキシルラジカル
ヒドロキシルラジカル(*OH)は、殆どすべての種類の生物学的分子と反応する。それは、非常に早い反応速度を有し、本質的に、ヒドロキシルラジカル(*OH)拡散速度及び(*OH)創生部位の近くで反応する分子の存在(又は、非存在)により制御される。実際、ヒドロキシルラジカル(*OH)の標準的還元ポテンシャル(E0')は、(+2.31V)であり、これは、(H22)より7倍大きい値であり、生物学的に関係する遊離基の中で最も反応性であるとして分類される。ヒドロキシルラジカルは、タンパク質及びDNAにダメージを与える以外に、生物学的膜において脂質の過酸化を開始する。
Hydroxyl radical Hydroxyl radical ( * OH) reacts with almost all kinds of biological molecules. It has a very fast reaction rate and is essentially controlled by the hydroxyl radical ( * OH) diffusion rate and the presence (or absence) of molecules that react near the ( * OH) creation site. In fact, the standard reduction potential (E0 ′) of the hydroxyl radical ( * OH) is (+2.31 V), which is 7 times greater than (H 2 O 2 ) and is biologically relevant. Classified as the most reactive of the free radicals. In addition to damaging proteins and DNA, hydroxyl radicals initiate lipid peroxidation in biological membranes.

PUFAの過酸化から造られる反応性酸素種
その上、脂質の過酸化(任意の起源から)の発生は、3つの他の反応性酸素中間体分子のPUFAからの生成を生じる。
(a)アルキルヒドロペルオキシド(ROOH);
22のように、アルキルヒドロペルオキシドは、技術的に、ラジカル種ではないが、遷移金属例えばFe+2及びCu+の存在下で不安定である。
(b)アルキルペルオキシルラジカル(ROO*);及び
(c)アルコキシルラジカル(RO*)。
Reactive oxygen species created from the peroxidation of PUFAs Furthermore , the generation of lipid peroxidation (from any source) results in the production of three other reactive oxygen intermediate molecules from PUFA.
(a) alkyl hydroperoxide (ROOH);
Like H 2 O 2 , alkyl hydroperoxides are not technically radical species, but are unstable in the presence of transition metals such as Fe +2 and Cu + .
(b) an alkyl peroxyl radical (ROO * ); and
(c) alkoxyl radical (RO *).

アルキルペルオキシルラジカル及びアルコキシルラジカルは、極めて反応性の酸素種であり、更なる脂質の過酸化の伝播にも寄与している。照射された細胞の変化したレドックス状態並びに遊離基及びROSの生成(ΔΨ−steady+(NIMELS処理)→→ΔΨ−trans現象のため)は、本発明の他の目的である。これは、細胞の生体エネルギー論を更に変える追加的効果であり、必要なエネルギー依存性の有気反応を阻害し、薬物治療剤を強化し、及び/又は細胞の、抗細菌性、抗真菌性及び抗新生物性分子に対する耐性機構を低下させる。   Alkylperoxyl radicals and alkoxyl radicals are highly reactive oxygen species and contribute to further lipid peroxidation propagation. The altered redox state of irradiated cells and the generation of free radicals and ROS (due to the ΔΨ-steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans phenomenon) are other objects of the invention. This is an additional effect that further alters the bioenergetics of the cell, inhibits the required energy-dependent aerobic response, strengthens the drug therapeutic agent, and / or the cell's antibacterial, antifungal properties And reduce the resistance mechanism to antineoplastic molecules.

ROSの過剰産生は、細胞の巨大分子、とりわけ脂質にダメージを与えうる。脂質の酸化は、細胞膜の小規模な構造力学並びにそれらの一層巨視的な横方向の構成及び変化した双極子モーメントΨdの成分の再方向付けに依存する充填密度の両方を改変することが示されている。アシル鎖(脂質中)の酸化によるダメージは、二重結合の喪失、鎖の短縮、及びヒドロペルオキシ基の導入を生じる。それ故、これらの変化は、脂質二重層の構造的特長及び力学並びに双極子ポテンシャルΨdに影響すると考えられる。   Overproduction of ROS can damage cellular macromolecules, especially lipids. Lipid oxidation has been shown to modify both the small-scale structural dynamics of cell membranes and their more macroscopic lateral organization and packing density that depends on the redirection of components of the altered dipole moment Ψd. ing. Damage due to oxidation of the acyl chain (in the lipid) results in loss of double bonds, chain shortening, and introduction of hydroperoxy groups. Therefore, these changes are thought to affect the structural features and dynamics of the lipid bilayer and the dipole potential ψd.

抗菌剤耐性
抗菌剤耐性は、微生物の、抗菌性の薬物又は分子の影響にもかかわらず生存する能力として定義される。抗菌剤耐性は、自然に、自然選択により、ランダムな突然変異によって又は遺伝子工学により進化しうる。やはり、微生物は、耐性遺伝子を、プラスミド交換などの機構によって、互いに伝達することができる。もし微生物が、幾つかの耐性遺伝子を有するならば、多剤耐性と呼ばれ、又は非公式には「スーパーバグ」と呼ばれている。
Antimicrobial resistance Antimicrobial resistance is defined as the ability of a microorganism to survive despite the effects of antimicrobial drugs or molecules. Antimicrobial resistance can evolve naturally, by natural selection, by random mutation, or by genetic engineering. Again, microorganisms can transmit resistance genes to each other by mechanisms such as plasmid exchange. If a microorganism has several resistance genes, it is called multidrug resistance or informally called a “super bug”.

病原性の細菌及び真菌における多剤耐性は、かかる微生物に感染した患者の治療において重大な問題である。現在、ヒトでの使用に関して安全である新規な抗菌性薬物を造り又は発見することは、恐ろしく高価であって困難なことである。やはり、すべての公知の抗菌剤クラス及び機構に挑戦する進化した耐性変異微生物も又、存在する。それ故、僅かの抗菌剤しか長期間の効力を維持することができない。抗菌性薬物への耐性の殆どの機構は、公知である。   Multidrug resistance in pathogenic bacteria and fungi is a significant problem in the treatment of patients infected with such microorganisms. Currently, it is terribly expensive and difficult to make or discover new antimicrobial drugs that are safe for human use. Again, there are also evolved resistant mutant microorganisms that challenge all known antibacterial classes and mechanisms. Therefore, only a few antibacterial agents can maintain long-term efficacy. Most mechanisms of resistance to antibacterial drugs are known.

微生物が抗菌剤に対する耐性を示す4つの主たる機構は:
a)薬物を不活性し又は改変すること;
b)標的部位を変えること;
c)代謝経路を変えること;及び
d)薬物の透過性を下げ及び/又は細胞表面の活性な流出用ポンプを増加させることにより、薬物の蓄積を減らすこと。
The four main mechanisms by which microorganisms are resistant to antimicrobials are:
a) inactivating or modifying the drug;
b) changing the target site;
c) altering metabolic pathways; and d) reducing drug accumulation by reducing drug permeability and / or increasing cell surface active efflux pumps.

耐性微生物の例
黄色ブドウ球菌(S. aureus)は、現在、人類を悩ませている主たる耐性病原性細菌の一つである。このグラム陽性細菌は、主として、世界の成人の半分近くの粘膜及び皮膚において見出される。S. aureusは、すべての公知の抗生物質のクラスからの圧力に対して、極めて適応性である。S. aureusは、ペニシリンに対する耐性が1947年に見出された最初の細菌である。その後、メチシリン及びオキサシリンに対する殆ど完全な耐性が見出された。「スーパーバグ」MRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)は、最初、1961年に検出され、今や、世界的に病院及び一般社会に広布している。今日、米国におけるS. aureus感染の過半数が、ペニシリン、メチシリン、テトラサイクリン及びエリスロマイシンに耐性である。最近、抗生物質の新たなクラス(最後の頼みの抗菌剤)糖ペプチド及びオキサゾリジンオンにおいて、有意の耐性が報告された(Vancomycin 1996年以後、及びZyvox 2003年以後)。
Examples of resistant microorganisms S. aureus is one of the main resistant pathogenic bacteria currently plaguing mankind. This Gram-positive bacterium is found primarily in mucous membranes and skin in nearly half of the world's adults. S. aureus is extremely adaptable to pressure from all known antibiotic classes. S. aureus is the first bacterium found resistant in 1947 to penicillin. Subsequently, almost complete resistance to methicillin and oxacillin was found. “Superbug” MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) was first detected in 1961 and is now widely distributed worldwide in hospitals and the general public. Today, the majority of S. aureus infections in the United States are resistant to penicillin, methicillin, tetracycline and erythromycin. Recently, significant resistance has been reported in a new class of antibiotics (the last reliable antibacterial) glycopeptides and oxazolidineones (Vancomycin since 1996 and Zyvox 2003).

新規な変異体CA−MRSA(community acquired MRSA)も、最近、現れて流行しており、急速に進行する、致死的疾患群(壊死性肺炎、重い敗血症及び壊死性筋膜炎を含む)の原因である。community associated (CA)−MRSA感染症の大発生は、矯正施設、アスレチックチーム、軍の補充兵、新生児育児室、及び同性愛の男性において、日々報告されている。CA−MRSA感染は、今や、多くの都市部で最も流行しているようであり、殆どのCA−S. aureus感染を引き起こしている。   A new mutant CA-MRSA (community acquired MRSA) has also recently emerged and prevailed and causes a rapidly progressing group of fatal diseases (including necrotizing pneumonia, severe sepsis and necrotizing fasciitis) It is. Outbreaks of community associated (CA) -MRSA infections are reported daily in correctional facilities, athletic teams, military recruits, newborn nurseries, and homosexual men. CA-MRSA infection now appears to be most prevalent in many urban areas, causing most CA-S. Aureus infections.

科学界及び医学界は、既存の抗菌性薬物の増強因子並びに細菌及び真菌における薬物耐性システムの阻害剤を見出すことを試みてきた。かかる増強因子及び/又は阻害剤は、ヒトに毒性でないならば、病原性の薬物耐性微生物に感染した患者の治療に対して非常に価値があるであろう。米国においては、個人の80%もの多くが、S. aureusのコロニーを何処かに有している。殆どは、断続的にコロニーを有するだけであり;20〜30%は、持続的にコロニーを有している。ヘルスケアワーカー、糖尿病の人、及び透析患者は、すべて、高率でコロニーを有する。外鼻腔は、成人における優勢なコロニー形成部位であり;他のコロニー形成の潜在的部位には、腋窩、直腸及び会陰が含まれる。   The scientific and medical communities have attempted to find enhancers of existing antimicrobial drugs and inhibitors of drug resistance systems in bacteria and fungi. Such enhancers and / or inhibitors would be of great value for the treatment of patients infected with pathogenic drug-resistant microorganisms if they are not toxic to humans. In the United States, as many as 80% of individuals have S. aureus colonies somewhere. Most only have intermittent colonies; 20-30% have persistent colonies. Healthcare workers, diabetics, and dialysis patients all have a high rate of colonies. The external nasal cavity is the dominant colonization site in adults; other potential colonization sites include the axilla, rectum and perineum.

細菌のΔΨ−steadyの選択的な薬理学的改変
リポペプチドと呼ばれる殺細菌性抗生物質の比較的新しいクラスがあり、ダプトマイシンは、その最初にFDAが承認したメンバーである。この抗生物質は、事実上すべての臨床関連グラム陽性細菌(例えばMRSA)を、現在市場に出ている他の抗生物質と異なる作用機構により、迅速に殺すことができることを示した(イン・ビトロ及びイン・ビボで)。
There is a relatively new class of bactericidal antibiotics called selective pharmacologically modified lipopeptides of bacterial ΔΨ-steady , and daptomycin is the first FDA approved member. This antibiotic has shown that virtually all clinically relevant Gram-positive bacteria (eg MRSA) can be killed rapidly by a mechanism of action different from other antibiotics currently on the market (in vitro and In vivo).

ダプトマイシンの作用機構は、リポペプチド化合物の、カルシウム依存性の、細菌の細胞質膜中への取り込みを含んでいる。分子レベルで、正味の負電荷を減少させ、それが、グラム陽性細菌の細胞質膜中に典型的に見出される負に帯電したリン脂質によりよく作用することを可能にするのは、2つのアスパラギン酸残基(ダプトマイシン分子中)間のカルシウム結合である。一般に、治療レベルにおいて真菌又は哺乳動物細胞との相互作用はなく、それ故、それは、非常に選択的分子である。   The mechanism of action of daptomycin involves the calcium-dependent incorporation of lipopeptide compounds into the bacterial cytoplasmic membrane. At the molecular level, it reduces the net negative charge and allows it to work better with negatively charged phospholipids typically found in the cytoplasmic membrane of Gram-positive bacteria. Calcium binding between residues (in daptomycin molecule). In general, there is no interaction with fungal or mammalian cells at the therapeutic level and therefore it is a highly selective molecule.

ダプトマイシンの効果は、このカルシウム依存性の細菌細胞質膜への作用から生じ、それは、膜貫通膜電気的ポテンシャル勾配ΔμH+を消すということが提案されてきた。これは、細菌の膜のみの有効な選択的化学的脱分極にある。脱分極(この様式で)は、細菌に致死的作用ではないが、正しくエネルギーを与えられた細胞質膜の維持は、細菌細胞の生存及び成長に必須であるということは周知である。例えば、抗生物質バリノマイシンは、カリウムイオンの存在下で脱分極を引き起こし、静菌作用があるが、CCCPの場合のように、殺細菌作用はない。 The effect of daptomycin results from this calcium-dependent action on the bacterial cytoplasmic membrane, which has been proposed to eliminate the transmembrane electrical potential gradient ΔμH + . This lies in effective selective chemical depolarization of bacterial membranes only. Although depolarization (in this manner) is not a lethal effect on bacteria, it is well known that maintenance of a correctly energized cytoplasmic membrane is essential for bacterial cell survival and growth. For example, the antibiotic valinomycin causes depolarization in the presence of potassium ions and is bacteriostatic, but not as bactericidal as in CCCP.

逆に、プロトン起動力Δp(その主たる要素は、膜貫通電気的ポテンシャル勾配ΔμH+である)の非存在下では、細胞は、ATPを作ることができず、又は成長及び生殖に必要とされる栄養分を取り込むことができない。ΔμH+の崩壊は、ダプトマイシンにより生じる異なる(有害な)効果(例えば、タンパク質、RNA、DNA、ペプチドグリカン、リポテイコ酸、及び脂質の生合成)を説明する。 Conversely, in the absence of proton activation force Δp (the main element of which is the transmembrane electrical potential gradient ΔμH + ), the cell cannot make ATP or is required for growth and reproduction Unable to take in nutrients. The decay of ΔμH + explains the different (detrimental) effects produced by daptomycin, such as protein, RNA, DNA, peptidoglycan, lipoteichoic acid, and lipid biosynthesis.

薬物ダプトマイシンに関する従来技術の更なる研究は、ゲンタマイシン又はミノサイクリンの添加は、MRSAに対する殺細菌活性の増進を生じることを示唆する。ゲンタマイシン及びミノサイクリンの両者は、MRSA細胞から、エネルギー依存性ポンプによって流出されえて、30Sの細菌リボソームのレベルでのタンパク質合成(同化機能)の阻害剤であるので。これは、膜貫通電気的ポテンシャル勾配ΔμH+のダプトマイシンによる消失がある種の抗菌性薬物を強化しうることを示している。これは、膜ポテンシャルΔΨの減少及びATPがたんぱく質合成の同化機能に利用可能でない(即ち、付随する低下されたΔGp)という事実により有用性の低下された耐性機構の結果として生じる。 Further research of the prior art on the drug daptomycin suggests that the addition of gentamicin or minocycline results in enhanced bactericidal activity against MRSA. Both gentamicin and minocycline can be effluxed from MRSA cells by energy-dependent pumps and are inhibitors of protein synthesis (anabolic function) at the level of the 30S bacterial ribosome. This indicates that the disappearance of the transmembrane electrical potential gradient ΔμH + by daptomycin can enhance certain antibacterial drugs. This results from a reduced resistance mechanism due to a decrease in membrane potential Δψ and the fact that ATP is not available for the anabolic function of protein synthesis (ie, a concomitant reduced ΔGp).

上記に基いて、標的細胞における薬物流出用ポンプの活性及び/又は同化反応を、所定の標的領域内の細胞の膜ポテンシャルΔΨを安全に減少させる(ΔΨ−steady+(NIMELS処理)→→ΔΨ−trans)ことにより、光学的に阻害することができることは、明らかに望ましい。本発明の方法は、これ及び他の仕事を、選択した赤外線波長例えば870nm及び930nmの利用により達成する(ダプトマイシンなどの如何なる外因性の薬剤から独立して)。これは、同じ仕事を達成するのに全身への薬物を必要とする既存の従来技術の方法を超える明らかな改良である。   Based on the above, the activity and / or anabolic reaction of the drug efflux pump in the target cell safely reduces the membrane potential ΔΨ of the cell in a given target region (ΔΨ−steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans It is clearly desirable to be able to optically inhibit. The method of the present invention accomplishes this and other tasks by utilizing selected infrared wavelengths such as 870 nm and 930 nm (independent of any exogenous agent such as daptomycin). This is a clear improvement over existing prior art methods that require systemic drugs to accomplish the same task.

多剤耐性の流出用ポンプ
多剤耐性の流出用ポンプは、今や、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、真菌、及び癌細胞に存在することが知られている。流出用ポンプは、一般に、耐性機構の広いスペクトルを与えるトランスポーターの多特異性を有する。これらは、抗菌剤耐性の他の機構例えば抗菌剤の標的の突然変異又は抗菌性分子の酵素的改変の効果を強化する。抗菌剤の活性な流出は、臨床的には、β−ラクタム系抗菌剤、マルコライド、フルオロキノロン、テトラサイクリン及び他の重要な抗生物質に関連している(イトラコナゾール及びテルビナフィンを含む殆どの抗真菌性化合物を伴う)。
Multidrug resistant efflux pumps Multidrug resistant efflux pumps are now known to exist in gram positive bacteria, gram negative bacteria, fungi, and cancer cells. Effluent pumps generally have the multispecificity of transporters that give a broad spectrum of resistance mechanisms. These enhance the effects of other mechanisms of antimicrobial resistance, such as mutation of the antimicrobial target or enzymatic modification of the antimicrobial molecule. Active efflux of antibacterial agents is clinically associated with β-lactam antibacterials, marcolides, fluoroquinolones, tetracyclines and other important antibiotics (most antifungals including itraconazole and terbinafine) With compound).

流出用ポンプによる耐性の場合、微生物は、抗菌剤又は毒性化合物を捕まえて細胞の外(環境)へ排出する能力を有し、それにより、該薬剤の細胞内の蓄積を低減させている。一般に、これらの流出用ポンプの少なくとも一つの過剰発現は、該薬剤の細胞内蓄積を、その阻害活性に必要な閾値まで達するのを妨げると考えられている。一般に、微生物においては、薬物の流出は、電気化学的ポテンシャル及び/又はこれらのタンパク質ポンプの要求に対して必要なエネルギー(ATP)を造るプロトン起動力と共役している。これは、下記を含む:
1)哺乳動物ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−mam);
2)真菌ミトコンドリアプロトン起動力(Δp−mito−fungi);
3)真菌原形質膜プロトンプロトン起動力(Δp−plas−fungi);及び
4)細菌原形質膜プロトン起動力(Δp−plas−bact)。
In the case of resistance by spill pumps, the microorganism has the ability to capture antimicrobial agents or toxic compounds and discharge them out of the cell (environment), thereby reducing the intracellular accumulation of the drug. In general, overexpression of at least one of these efflux pumps is believed to prevent intracellular accumulation of the drug from reaching the threshold required for its inhibitory activity. In general, in microorganisms, drug efflux is coupled with a proton motive force that creates the energy (ATP) required for the electrochemical potential and / or the requirements of these protein pumps. This includes:
1) Mammalian mitochondrial proton activation force (Δp-mito-mam);
2) Fungal mitochondrial proton activation force (Δp-mito-fungi);
3) Fungal plasma membrane proton proton activation force (Δp-plus-fungi); and 4) Bacterial plasma membrane proton activation force (Δp-plus-bact).

系統発生的に、細菌の抗生物質排出用ポンプは、下記の5つのスーパーファミリーに属する:
(i)ABC(ATP結合性カセット)、これは、ATPの加水分解によりエネルギーを与えられる主たる活性なトランスポーターである;
(ii)SMR[DMT(薬物/代謝産物トランスポーター)の小型多剤耐性サブファミリー];
(iii)MATE[MOP(多剤/オリゴ糖脂質/多糖類フリッパーゼ)スーパーファミリーの多数の抗菌剤の排出サブファミリー];
(iv)MFS(主要促進剤スーパーファミリー);及び
(v)RND(耐性/小結節形成/分裂スーパーファミリー)、これらは、すべて、イオン勾配により駆動される二次的な活性トランスポーターである。
Phylogenetically, bacterial antibiotic pumps belong to the following five super families:
(i) ABC (ATP binding cassette), which is the main active transporter energized by hydrolysis of ATP;
(ii) SMR [DMT (drug / metabolite transporter) small multi-drug resistant subfamily];
(iii) MATE [MOP (multidrug / oligoglycolipid / polysaccharide flippase) superfamily efflux subfamily of multiple antimicrobial agents];
(iv) MFS (major accelerator superfamily); and
(v) RND (resistance / nodulation / fission superfamily), all of which are secondary active transporters driven by an ion gradient.

本発明の、流出用ポンプを阻害するためのアプローチは、照射領域内の膜ΔΨの一般的改変(光学的脱分極)であり、これは、一層低い電気化学的勾配へと導き、それは、リン酸化ポテンシャルΔGp及びポンプ機能用エネルギー要求に対する利用可能なエネルギーを低下させる。標的細胞の多くの異なる同化及びエネルギーに駆動される機構(正常な成長のための栄養分の吸収を含む)を阻害する同じ光生物学的機構を有することも又、本発明の目的である。   The approach for inhibiting the efflux pump of the present invention is a general modification (optical depolarization) of the membrane ΔΨ in the irradiated region, which leads to a lower electrochemical gradient, which Reduce the available energy for the oxidation potential ΔGp and the energy requirements for the pump function. It is also an object of the present invention to have the same photobiological mechanism that inhibits many different assimilation and energy driven mechanisms of target cells, including nutrient absorption for normal growth.

流出用ポンプのエネルギーの低下:機構の駆動力を標的とする
今日、臨床用に流出用ポンプ阻害剤として開発された分子の「エネルギーブロッカー」ファミリーに属する薬物はない。流出用ポンプの「一般的」阻害剤であることが見出された少数の分子はある。2つのかかる分子は、レセルピン及びベラパミルである。これらの分子は、元々、血管モノアミントランスポーターの阻害剤及び膜を貫通するカルシウムの流入のブロッカー(又は、カルシウムイオンアンタゴニスト)として、それぞれ、認識された。ベラパミルは、癌細胞及びある種の寄生虫におけるMDRポンプの阻害剤として知られており、トブラマイシンの活性を改善もする。
Lowering the energy of efflux pumps: Targeting the driving force of the mechanism Today, no drug belongs to the “energy blocker” family of molecules that have been developed clinically as efflux pump inhibitors. There are a few molecules that have been found to be “generic” inhibitors of efflux pumps. Two such molecules are reserpine and verapamil. These molecules were originally recognized as inhibitors of vascular monoamine transporters and blockers of calcium influx across the membrane (or calcium ion antagonists), respectively. Verapamil is known as an inhibitor of the MDR pump in cancer cells and certain parasites and also improves the activity of tobramycin.

レセルピンは、Bmr及びNorA(2つのグラム陽性細菌の流出用ポンプ)の活性を、MDR流出用ポンプの機能に必要とされる膜プロトン起動力Δpの生成を変えることにより阻害する。たとえこれらの分子が、抗生物質(即ち、テトラサイクリン)の排出に関与するABCトランスポーターを阻害することができても、細菌の流出をブロックするのに必要な濃度は、ヒトにおいて神経毒性である。今日まで、文献において、ダプトマイシンを用いた類似の実験は言及されていない。真菌用薬物の流出は、主として、2つの群の膜に結合した輸送タンパク質:ATP結合性カセット(ABC)トランスポーター及び主要促進剤スーパーファミリー(MFS)ポンプにより媒介される。   Reserpine inhibits the activity of Bmr and NorA (two Gram-positive bacterial efflux pumps) by altering the production of membrane proton activation force Δp required for the function of the MDR efflux pump. Even though these molecules can inhibit the ABC transporter involved in antibiotic (ie, tetracycline) excretion, the concentration required to block bacterial efflux is neurotoxic in humans. To date, no similar experiments with daptomycin have been mentioned in the literature. Fungal drug efflux is mediated primarily by two groups of membrane-bound transport protein: ATP-binding cassette (ABC) transporters and major facilitator superfamily (MFS) pumps.

細菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bact及び細胞壁の合成
正常細胞代謝中に、タンパク質は、細胞質膜から排出されて、ΔΨ−plas−bactを形成する。この機能は又、細菌の原形質膜近くの狭い領域を酸性化(低pH化)もする。グラム陽性細菌の枯草菌においては、ペプチドグリカン自己分解の活性が、電子伝達系がプロトンコンダクターの添加によりブロックされたときに、増大される(即ち、もはや阻害されない)ことが示されている。これは、ΔΨ−plas−bact及びΔμH+()が、潜在的に、細胞壁同化機能及び生理学に深淵且つ利用可能な影響を有することを示唆している。
Bacterial plasma transmembrane potential ΔΨ-plasm-bact and cell wall synthesis During normal cell metabolism, proteins are excreted from the cytoplasmic membrane to form ΔΨ-plus-bact. This function also acidifies (lowers the pH) a narrow area near the bacterial plasma membrane. In the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis, the activity of peptidoglycan autolysis has been shown to be increased (ie, no longer inhibited) when the electron transport system is blocked by the addition of a proton conductor. This suggests that [Delta] [Psi] -plasm-bact and [Delta] [mu] H + () potentially have a profound and available impact on cell wall anabolic function and physiology.

加えて、ΔΨ−plas−bactのアンカップラーは、ペプチドグリカンの形成を、ペプチドグリカン合成に関与するヌクレオチド前駆体の蓄積、及びペプチドグリカン中の主要生体高分子の一つであるN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)の輸送の阻害を伴って阻害するということが示されている。   In addition, the ΔΨ-plus-bact uncoupler is responsible for the formation of peptidoglycan, accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis, and N-acetylglucosamine (GlcNAc), one of the major biopolymers in peptidoglycan. It has been shown to inhibit with inhibition of transport.

やはり、グラム陽性及びグラム陰性細菌においてΔΨ−plas−bactを低下させるタキプレシンと呼ばれる抗菌性化合物への言及がある。(Antimicrobial compositions and pharmaceutical preparations thereof 米国特許第5,610,139号、その全教示を参考として本明細書中に援用する。) この化合物は、準致死的濃度で、細胞壁合成の阻害剤のβ−ラクタム系抗生物質であるアンピシリンを、MRSAにおいて強化する能力を有することが示された。光学的に低下されたΔΨ−plas−bactの多数の影響(即ち、増大された細胞壁の自己分解、阻害された細胞壁合成、及び細胞壁の抗菌剤強化)を、細菌細胞壁を標的とする任意の他の関連抗菌性治療に共役させることは望ましい。これは、特に、細胞壁を阻害する抗菌性化合物に対する耐性機構として流出用ポンプを有しないグラム陽性細菌例えばMRSAにおいて適切である。   Again, there is a reference to an antibacterial compound called tachypressin that lowers ΔΨ-plasm-bact in gram positive and gram negative bacteria. (Antimicrobial compositions and pharmaceutical preparations thereof, US Pat. No. 5,610,139, the entire teachings of which are incorporated herein by reference.) This compound is a sublethal concentration of β- It has been shown that ampicillin, a lactam antibiotic, has the ability to enhance in MRSA. A number of effects of optically reduced ΔΨ-plus-bact (i.e., increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis, and cell wall antibacterial enhancement), and any other that targets bacterial cell walls. It is desirable to couple to related antibacterial treatments. This is particularly appropriate in Gram positive bacteria, such as MRSA, that do not have an efflux pump as a resistance mechanism for antimicrobial compounds that inhibit the cell wall.

細胞壁阻害性化合物は、グラム陽性細菌においては、細胞壁に対する効果を示すために、膜を通って入る必要がない(グラム陰性細菌では必要である)。実験的証拠は、NIMELSレーザー及びその付随的な光学的ΔΨ−plas−bact低下現象がMRSAにおける細胞壁阻害性抗菌剤と相乗的であることを証明した(実施例XII参照)。これは、MRSAは、ペプチドグリカン阻害性抗菌剤は効果的であるために細胞に入る必要がないので、それらに対して機能する流出用ポンプを有しないので、同化的(ペリプラズムの)ATPと共役した機能の阻害によって機能するに違いない。   Cell wall inhibitory compounds do not need to enter through the membrane in Gram positive bacteria to be effective against the cell wall (required in Gram negative bacteria). Experimental evidence demonstrated that the NIMELS laser and its attendant optical ΔΨ-plasm-bact reduction phenomenon are synergistic with cell wall inhibitory antibacterial agents in MRSA (see Example XII). This is because MRSA is conjugated to anabolic (periplasmic) ATP because peptidoglycan-inhibiting antibacterial agents do not need to enter cells because they are effective and therefore do not have efflux pumps that function against them. It must function by inhibiting function.

ΔΨ−plas−fungi及びΔΨ−mito−fungi:正しい細胞機能及び抗菌剤耐性に必要なもの
正常な細胞代謝において、ΔΨ−mito−fungiは、ミトコンドリアにおいて、電子伝達系により生成され、それは、次いで、ミトコンドリアのATPシンターゼ酵素系によってATPを生成する。次に原形質膜に結合したH+−ATPアーゼにパワーを与えてΔΨ−plas−fungiを生成するのはATPである。真菌のミトコンドリアのATPシンターゼは、化学薬品ポリゴディアルによって、投与量依存様式で阻害されるということは、以前に示されている(Lunde 及び Kubo, Antimicrob Agents Chemother. 2000 7月;44(7): 1943-1953、その全教示を参考として本明細書中に援用する)。このサイトゾルのATP濃度の誘導された低下は、ΔΨ−plas−fungiを生成する原形質膜に結合したH+−ATPアーゼの抑制へと導くということ、及びこの減損が更に他の細胞活性を弱化させることが更に見出された。加えて、ΔΨ−plas−fungiの低下は、原形質膜の生体エネルギー論的及び熱力学的崩壊を引き起こし、これは、プロトンの流入へと導き、それは、プロトン起動力を崩壊させ、それ故、栄養分の取込みを阻害する。
ΔΨ-plus-fungi and ΔΨ-mito-fungi: what is required for correct cell function and antimicrobial resistance In normal cell metabolism, ΔΨ-mito-fungi is produced by the electron transport system in mitochondria, which is then ATP is produced by the mitochondrial ATP synthase enzyme system. It is then ATP that powers the H + -ATPase bound to the plasma membrane to produce Δψ-plus-fungi. It has previously been shown that fungal mitochondrial ATP synthase is inhibited in a dose-dependent manner by the chemical polygodial (Lunde and Kubo, Antimicrob Agents Chemother. 2000 Jul; 44 (7): 1943 -1953, the entire teachings of which are incorporated herein by reference). This induced decrease in cytosolic ATP concentration leads to suppression of H + -ATPase bound to the plasma membrane producing ΔΨ-plasm-fungi, and this depletion further increases other cellular activities. Further weakening was found. In addition, the decrease in ΔΨ-plus-fungi causes bioenergetic and thermodynamic collapse of the plasma membrane, which leads to proton influx, which disrupts proton activation forces and hence Inhibits nutrient uptake.

更に重要なことには、ATPは、真菌の原形質膜脂質のエルゴステロールの生合成に必要である。エルゴステロールは、今日医薬として用いられている大多数の市販の関連抗真菌性化合物により標的とされる構造的脂質である(即ち、アゾール、テルビナフィン及びイトラコナゾール)。   More importantly, ATP is required for the biosynthesis of the fungal plasma membrane lipid ergosterol. Ergosterol is a structural lipid targeted by the majority of commercially available related antifungal compounds used today as pharmaceuticals (ie, azoles, terbinafine and itraconazole).

研究は、2つの抗菌性ペプチド(Pep2及びHst5)が、ATPを真菌細胞から流出させる能力を有すること(即ち、細胞内ATP濃度を涸渇させる)及びこの低下したサイトゾルのATPは、ATP依存性の抗真菌剤の流出用ポンプであるABCトランスポーターCDR1及びCDR2の不活性化を生じることを示した。   Studies have shown that two antimicrobial peptides (Pep2 and Hst5) have the ability to efflux ATP from fungal cells (ie deplete intracellular ATP concentrations) and this reduced cytosolic ATP is ATP-dependent It has been shown to cause inactivation of ABC transporters CDR1 and CDR2, which are efflux pumps of antifungal agents.

光学的方法を利用することには、膜を脱分極させて、流出用ポンプの阻害及び同化反応の増強剤としての、真菌内の細胞ATPを涸渇させるという利点がある。それ故、ΔΨ−plas−fungi及び/又はΔΨ−mito−fungiを光学的に変えて、必要な細胞機能、ATP生成を阻害すること、及び抗真菌性化合物を強化することは望ましいであろう。   Utilizing optical methods has the advantage of depolarizing the membrane to deplete cellular ATP in the fungus as an enhancer of efflux pump inhibition and anabolic reactions. Therefore, it may be desirable to optically alter ΔΨ-plasm-fungi and / or ΔΨ-mito-fungi to inhibit necessary cellular functions, ATP production, and enhance antifungal compounds.

それ故、薬物耐性(流出用ポンプによるもの)を防止するためのストラテジーの一つは、細胞内ATPのレベルを低下させることであり、これは、ATP−依存性の流出用ポンプの不活性化を誘導する。真菌性病原体においては、この仕事を達成するための許容しうる化学的薬剤がなかった。しかしながら、NIMELS効果は、このゴールを光学的に達成する能力を有し、実験的証拠が、NIMELSレーザー及び真菌における現象が、抗真菌性化合物と相乗的であることを示している。(実施例XIII参照)。   Therefore, one strategy to prevent drug resistance (by efflux pumps) is to reduce the level of intracellular ATP, which inactivates ATP-dependent efflux pumps. To induce. In fungal pathogens, there were no acceptable chemical agents to accomplish this task. However, the NIMELS effect has the ability to optically achieve this goal, and experimental evidence indicates that phenomena in NIMELS lasers and fungi are synergistic with antifungal compounds. (See Example XIII).

このNIMELS効果は、ここに開示した方法及びシステムによって、細胞膜に熱的又は剥離的機械的ダメージを生じることなく生じる。この組み合わせた、標的を定めた低線量のアプローチは、実際にすべてのエネルギービーム光路内の膜に対して機械的ダメージを引き起こすすべての既存の方法とは明瞭に変化して改良されたものである。   This NIMELS effect is produced by the methods and systems disclosed herein without causing thermal or exfoliative mechanical damage to the cell membrane. This combined, targeted low-dose approach is a distinct and improved version of all existing methods that actually cause mechanical damage to films in all energy beam paths. .

第一の面において、この発明は、NIMELSビームの光路内のすべての膜の双極子ポテンシャルΨd(Ψd−plas−mam、Ψd−mito−mam、Ψd−plas−fungi、Ψd−mito−fungi、及びΨd−plas−bact)を改変して、同じ膜のΔΨ及びΔpの更なる変化のカスケードを推進する方法を提供する。   In a first aspect, the invention relates to the dipole potentials Ψd (Ψd-plasm-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plus-fungi, Ψd-mito-fungi, and (Ψd-plus-bact) is provided to provide a method to drive a cascade of further changes in ΔΨ and Δp of the same membrane.

すべての照射された膜の生体エネルギー論的な定常状態の膜ポテンシャルΔΨ−steady(ΔΨ−steady−mam、ΔΨ−steady−fungi、ΔΨ−steady−Bact、ΔΨ−steady−mito−mam及びΔΨ−steady−mito−fungi)は、ΔΨ−trans値(ΔΨ−trans−mam、ΔΨ−trans−fungi、ΔΨ−trans−Bact、ΔΨ−trans−mito−mam及びΔΨ−trans−mito−fungi)に変化される。これは、すべての照射された細胞について同時の脱分極及びΔpの絶対値の計量可能な変化(Δp−mito−mam、Δp−mito−Fungi、Δp−plas−Fungi及びΔp−plas−Bact)を生じる。   Bioenergetics steady-state membrane potentials of all irradiated membranes ΔΨ-steady (ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam and ΔΨ-steady -Mito-fungi) is changed to ΔΨ-trans values (ΔΨ-trans-mam, ΔΨ-trans-fungi, ΔΨ-trans-Bact, ΔΨ-trans-mito-mam and ΔΨ-trans-mito-fungi). . This is a depolarization of all irradiated cells and a measurable change in the absolute value of Δp (Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plus-Fungi and Δp-plus-Bact). Arise.

これらの現象は、生物学的主体(例えば、哺乳動物の組織、細胞又はある種の生化学的調製物例えばタンパク質調製物)に、許容しえないリスク及び/又は許容しえない悪影響なしで、標的とされた生物学的夾雑物(細菌及び真菌)以外の所定の標的部位で、標的部位を、所望の波長、パワー密度レベル、及び/又はエネルギー密度レベルの光学的照射を用いて照射することによって生じる。   These phenomena can occur without any unacceptable risk and / or unacceptable adverse effects on biological entities (e.g., mammalian tissues, cells or certain biochemical preparations such as protein preparations). Irradiating the target site with optical irradiation of the desired wavelength, power density level, and / or energy density level at a predetermined target site other than the targeted biological contaminants (bacteria and fungi) Caused by.

ある具体例においては、かかる応用光学的照射は、ここに記載のように、NIMELS線量測定において約850〜900nmの波長を有しうる。典型的具体例においては、約865〜875nmの波長が利用される。更なる具体例においては、かかる応用的照射は、NIMELS線量測定において約905〜945nmの波長を有しうる。ある具体例においては、かかる応用光学的照射は、約925〜935nmの波長を有しうる。以下に例示する代表的な非制限的具体例においては、用いた波長は、930nmである。   In certain embodiments, such applied optical illumination can have a wavelength of about 850-900 nm in NIMELS dosimetry, as described herein. In a typical embodiment, a wavelength of about 865 to 875 nm is utilized. In a further embodiment, such applied irradiation can have a wavelength of about 905-945 nm in NIMELS dosimetry. In certain embodiments, such applied optical illumination can have a wavelength of about 925-935 nm. In the representative non-limiting example illustrated below, the wavelength used is 930 nm.

生体エネルギー論的定常状態の膜ポテンシャルは、典型的具体例において、下記するように、改変することができ、870及び930nmをそれぞれ限界として含む多数の波長範囲を採用することができる。   The bioenergetic steady state membrane potential can be modified in the exemplary embodiment, as described below, and can employ a number of wavelength ranges, each including 870 and 930 nm as limits.

NIMELS強化等級規模(NPMS)
以前に一層詳細に論じたように、NIMELSパラメーターは、レーザー双極子の平均の単一又は追加的出力パワー及びそれらの双極子の波長(870nm及び930nm)を含む。この情報に、標的部位でのレーザービームの面積(cm2)、レーザーシステムのパワー出力及び照射時間を加えた情報は、この発明の有効且つ安全な照射プロトコールを計算するために利用することのできる情報のセットを提供する。
NIMELS Strengthening Grade Scale (NPMS)
As discussed in more detail earlier, the NIMELS parameters include the average single or additional output power of the laser dipoles and their dipole wavelengths (870 nm and 930 nm). This information plus the area of the laser beam at the target site (cm 2 ), the power output of the laser system and the irradiation time can be used to calculate the effective and safe irradiation protocol of the present invention. Provide a set of information.

NIMELSレーザーで利用可能なこれらの新規な耐性逆転及び抗菌性強化相互作用に基づいて、各固有の抗菌剤及びレーザー線量測定に当てはまる「強化効果」についての定量的値が必要である。   Based on these novel resistance reversals and antibacterial enhancement interactions available with NIMELS lasers, a quantitative value for the “enhancement effect” that applies to each specific antibacterial agent and laser dosimetry is needed.

パラメーターの新たなセットが規定され、それは、NIMELSレーザーの任意の異なる線量測定値及び所定の試験される抗菌剤についての任意のMIC値の具現を考慮するであろう。これは、NIMELSレーザーシステム及び方法に対して、NIMELSシステムを用いる任意所定の実験又は治療用パラメーター内で病原性微生物のCFUを定量する変数のセットのみを造ることによって、簡単に調整することができる。   A new set of parameters will be defined, which will take into account the implementation of any different dosimetry values for the NIMELS laser and any MIC values for a given antimicrobial agent to be tested. This can be easily adjusted for the NIMELS laser system and method by creating only a set of variables that quantify the CFU of pathogenic microorganisms within any given experimental or therapeutic parameter using the NIMELS system. .

これらのパラメーターは、NIMELS強化等級規模(NPMS)と呼ばれる規模を造り、NIMELSレーザー固有の、抗菌性薬物の耐性の逆転及び/又はMICの強化の現象を利用すると同時に、パワー及び/又は処理時間による隣接組織の火傷及び傷害に対する安全性の測定も行なう。このNPMS規模は、1〜10のNIMELS効果数(Ne)を測定するが、ゴールは、任意の安全な抗菌剤濃度とNIMELS線量測定との組合せにおいて、病原体のCFU計数の減少において、4以上のNeを得ることである。たとえ、ここで、病原性微生物の定量にCFU計数を用いても、他の定量手段例えば染色検出法又はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法も又、A、B及びNpパラメーターについて、値を得るために利用することができる。   These parameters create a scale called the NIMELS Enhancement Grade Scale (NPMS), which utilizes the phenomenon of reversal of antimicrobial drug resistance and / or MIC enhancement inherent in the NIMELS laser, while at the same time depending on power and / or processing time. Measure safety against burns and injuries in adjacent tissues. This NPMS scale measures a NIMELS effect number (Ne) of 1-10, but the goal is that in any combination of safe antimicrobial concentrations and NIMELS dosimetry, a reduction in pathogen CFU count of 4 or more To get Ne. Even if CFU counting is used here for quantification of pathogenic microorganisms, other quantification means such as staining detection methods or polymerase chain reaction (PCR) methods can also be used to obtain values for the A, B and Np parameters. Can be used.

このNIMELS効果数Neは、抗菌性薬物の組み合わせた阻害的/静菌的効果が、病原性標的に対するNIMELSレーザーと、健康な組織に損傷を与えずに、相乗的である程度を示す相互作用係数である。   This NIMELS effect number Ne is an interaction coefficient that indicates that the combined inhibitory / bacteriostatic effect of antibacterial drugs is synergistic with NIMELS lasers against pathogenic targets without damaging healthy tissue. is there.

NIMELS強化数(Np)は、所定濃度の抗菌剤が、健康な組織に傷害を与えずに、病原性の標的に対して、相乗的であるか、又は拮抗性であるかどうかを示す値である。それ故、標準的な任意所定のセットにおいて、実験用又は治療用のパラメーターは、下記の通りである:
・ A=NIMELSを単独で用いた場合の病原体のCFU計数;
・ B=抗菌剤を単独で用いた場合の病原体のCFU計数;
・ Np=(NIMELS+抗菌剤)を用いた場合の病原体のCFU計数;及び
・ Ne=(A+B)/2Np;
NIMELS効果数Neの解釈:
2Np<A+Bであるならば、(所定の)抗菌剤は、NIMELSレーザーによって、用いた濃度及び線量測定にて、上首尾に強化された。
次に:
もしNe=1であるならば、強化効果はない。もしNe>1ならば、強化効果はある。
もしNe ≧2であるならば、少なくとも50%の強化効果が、抗菌剤に対してある。もしNe≧4であるならば、少なくとも75%の強化効果が、抗菌剤に対してある。もしNe≧10であるならば、少なくとも90%の強化効果が、抗菌剤に対してある。
見本計算1:
・ A=110CFU
・ B=120CFU
・ Np=75CFU
・ Ne=(110CFU+120CFU)/2(75)=1.5
見本計算2:
・ A=150CFU
・ B=90CFU
・ Np=30CFU
・ Ne=(150CFU+90CFU)/2(30)=4
The NIMELS enhancement number (Np) is a value that indicates whether a given concentration of an antimicrobial agent is synergistic or antagonistic to a pathogenic target without damaging healthy tissue. is there. Therefore, in any standard given set, the experimental or therapeutic parameters are as follows:
A = CFU count of pathogen when using NIMELS alone;
B = CFU count of pathogens when using antimicrobial agent alone;
Cp counts of pathogens with Np = (NIMELS + antibacterial agent); and Ne = (A + B) / 2Np;
Interpretation of the NIMELS effect number Ne:
If 2Np <A + B, the (predetermined) antimicrobial agent was successfully enhanced by the NIMELS laser at the concentration and dosimetry used.
next:
If Ne = 1, there is no reinforcing effect. If Ne> 1, there is a strengthening effect.
If Ne ≧ 2, there is at least a 50% enhancement effect on the antimicrobial agent. If Ne ≧ 4, there is at least a 75% reinforcing effect on the antimicrobial agent. If Ne ≧ 10, there is at least a 90% reinforcing effect on the antimicrobial agent.
Sample calculation 1:
A = 110 CFU
・ B = 120 CFU
・ Np = 75 CFU
Ne = (110 CFU + 120 CFU) / 2 (75) = 1.5
Sample calculation 2:
A = 150 CFU
・ B = 90 CFU
・ Np = 30CFU
Ne = (150 CFU + 90 CFU) / 2 (30) = 4

一般に、微生物感染症を治療する場合、抗菌剤は高価であり、概して、望ましくない副作用(全身的な腎臓及び/肝臓の障害を含みうる)を伴うので、一層低投与量の抗菌剤を用いることは有利でありうる。それ故、抗菌剤のMICを低下させ且つ/又は強化するために方法を工夫することは望ましい。本発明は、治療を受ける領域が同時にNIMELSレーザーシステムによる治療を受ける場合に、抗菌剤分子のMICを減じるためのシステム及び方法を提供する。   In general, antimicrobial agents are expensive when treating microbial infections, and lower doses of antimicrobial agents should be used because they generally involve undesirable side effects (which can include systemic kidney and / or liver damage) Can be advantageous. It is therefore desirable to devise methods to reduce and / or enhance the MIC of antimicrobial agents. The present invention provides a system and method for reducing the MIC of antibacterial molecules when the area to be treated is simultaneously treated by the NIMELS laser system.

もし抗菌剤のMICが局所的で耐性の焦点感染(例えば、皮膚、糖尿病患者の足、床擦れ)であるならば、これらの感染症を治療するための多くの一層古くて、安くて安全な抗菌剤の治療的効力は、回復されるであろう。それ故、抗菌剤のMICを、NIMELSレーザーを加えることにより減少させる(例えば、一面で1より大きい、他の面で4以上の、そして更に別の面で10以上のNeの値を生成する)ことは、抗生物質の一度失われた治療的効力の回復に向けた積極的なステップを表している。   If the antimicrobial MIC is a topical and resistant focal infection (eg skin, diabetic foot, floor rub), many older, cheaper and safer antimicrobials to treat these infections The therapeutic efficacy of the agent will be restored. Therefore, the MIC of the antibacterial agent is reduced by adding a NIMELS laser (eg, producing a Ne value greater than 1 on one side, 4 or more on the other side, and 10 or more on the other side) This represents an aggressive step towards restoring the once lost therapeutic efficacy of antibiotics.

それ故、一面において、この発明は、微生物病原体を根絶するか又は少なくとも減衰させるのに必要な抗菌性分子のMICを、照射された細胞の膜ポテンシャルΔΨを減少させる照射域内の膜の脱分極によって、減じる方法及びシステムを提供する。この弱化されたΔΨは、プロトン起動力Δpの密接に関連した弱化、及びすべての影響を受けた膜の関連する生体エネルギー論を引き起こす。この「NIMELS効果」が既存の抗菌性分子を、ヒト宿主に感染して傷害を引き起こす微生物に対して強化することは、本発明の更なる目的である。   Therefore, in one aspect, the present invention reduces the MIC of antibacterial molecules necessary to eradicate or at least attenuate microbial pathogens by depolarizing the membrane within the irradiated zone, which reduces the membrane potential ΔΨ of irradiated cells. Methods and systems for reducing are provided. This weakened ΔΨ causes a closely related weakening of the proton activation force Δp and the associated bioenergetics of all affected membranes. It is a further object of the present invention that this “NIMELS effect” enhances existing antimicrobial molecules against microorganisms that infect human hosts and cause injury.

ある具体例において、かかる適用される光照射は、ここに記載のように、約850〜900nmの波長を、NIMELS線量測定にて有する。典型的具体例において、約865〜875nmの波長が利用される。更なる具体例においては、かかる適用される照射は、約905〜945nmの波長をNIMELS線量測定にて有する。ある具体例において、かかる適用される光照射は、約925〜935nmの波長を有する。一面において、用いられる波長は、930nmである。   In certain embodiments, such applied light irradiation has a wavelength of about 850-900 nm in NIMELS dosimetry, as described herein. In an exemplary embodiment, a wavelength of about 865 to 875 nm is utilized. In a further embodiment, such applied irradiation has a wavelength of about 905-945 nm in NIMELS dosimetry. In certain embodiments, such applied light radiation has a wavelength of about 925-935 nm. In one aspect, the wavelength used is 930 nm.

本発明によりNIMELSレーザーシステムにより影響される生体エネルギー論的システムを有する微生物病原体には、例えば、細菌、真菌、糸状菌、マイコプラズマ、原生動物などの微生物、及び寄生虫が含まれる。下記するように、典型的具体例は、870nm及び930nmをそれぞれ限界として含む範囲を含む複数の波長範囲を利用することができる。   Microbial pathogens having a bioenergetic system affected by the NIMELS laser system according to the present invention include, for example, microorganisms such as bacteria, fungi, filamentous fungi, mycoplasma, protozoa, and parasites. As described below, exemplary embodiments can utilize multiple wavelength ranges, including ranges that include 870 nm and 930 nm, respectively, as limits.

この発明の一つの面による方法において、これらの企図された波長範囲による照射は、独立して、順番に、ブレンドした比で、又は本質的に同時に実施することができる(そのすべては、パルス波及び/又は連続波、CW、操作を利用することができる)。   In a method according to one aspect of the invention, irradiation with these contemplated wavelength ranges can be performed independently, sequentially, in a blended ratio, or essentially simultaneously (all of which are pulsed And / or continuous wave, CW, operation can be used).

NIMELSエネルギーを用いるNIMELS線量照射での夾雑菌に対する照射は、抗菌剤の投与の前、後、又は該投与と同時に行なわれる。しかしながら、該NIMELS線量測定でのNIMELSエネルギーは、抗菌剤が感染した個人又は他の哺乳動物において「ピークの原形質レベル」に達した後で施与することができる。同時投与される抗菌剤は、標的の耐性夾雑菌の任意の自然に感受性の変異体に対して抗菌活性を有するべきであるということは注意すべきである。   Irradiation of contaminants with NIMELS dose irradiation using NIMELS energy is performed before, after, or simultaneously with the administration of the antibacterial agent. However, the NIMELS energy in the NIMELS dosimetry can be applied after reaching the “peak protoplasmic level” in an individual or other mammal infected with the antimicrobial agent. It should be noted that the co-administered antibacterial agent should have antibacterial activity against any naturally sensitive variant of the target resistant contaminant.

本発明の方法及びシステムにより照射される波長は、夾雑菌の感受性を、約0.01M以下の又は約0.001M以下の、又は約0.0005M以下の抗菌剤濃度における類似の非耐性夾雑菌株のレベルにまで増大させる。   The wavelength irradiated by the method and system of the present invention can cause the susceptibility of contaminants to be less than about 0.01M, or about 0.001M, or similar non-resistant contaminant strains at antibacterial concentrations of about 0.0005M or less. Increase to the level of

この発明の方法は、微生物夾雑物の進行を、標的部位で、遅くし又は排除して、少なくとも幾つかの夾雑菌と関連する症状又は無症候性の病状を改善し、及び/又は夾雑菌の抗菌剤に対する感受性を増大させる。例えば、この発明の方法は、微生物夾雑物のレベルの標的部位における低下及び/又は抗菌性化合物の活性の、生物学的夾雑物の、それらが進化し又は獲得した耐性を有する抗菌剤に対する感受性の、生物学的患者への悪影響なしでの増加による強化を生じる。微生物夾雑物のレベルの低下は、予備処理レベルと比較して、例えば、少なくとも10%、20%、30%、50%、70%以上であってよい。生物学的夾雑物の、抗菌剤に対する感受性に関して、該感受性は、少なくとも10%強化される。   The method of the present invention slows or eliminates the progression of microbial contaminants at the target site to ameliorate symptoms or asymptomatic conditions associated with at least some of the contaminants and / or Increases sensitivity to antibacterial agents. For example, the method of the present invention can reduce the level of microbial contaminants at the target site and / or the activity of antimicrobial compounds, and the sensitivity of biological contaminants to the antimicrobial agents with which they have evolved or acquired resistance. , Resulting in an increase due to an increase without adverse effects on biological patients. The reduction in the level of microbial contaminants may be, for example, at least 10%, 20%, 30%, 50%, 70% or more compared to the pretreatment level. With respect to the sensitivity of biological contaminants to antimicrobial agents, the sensitivity is enhanced by at least 10%.

他の面において、この発明は、この発明の他の面による方法を実行するシステムを提供する。かかるシステムは、放射を発生するためのレーザー発振器、放射の線量を計算して制御するための制御装置、及び該放射を、適用領域を通して治療部位に伝えるための送達用アセンブリ(システム)を含む。適当な送達用アセンブリ/システムには、中空の導波管、ファイバーオプティックス、及び/又は自由空間/ビーム光伝達要素が含まれる。適当な自由空間/ビーム光伝達かご物には、コリメーティングレンズ及び/又は開口絞りが含まれる。   In another aspect, the invention provides a system for performing a method according to another aspect of the invention. Such a system includes a laser oscillator for generating radiation, a controller for calculating and controlling the radiation dose, and a delivery assembly (system) for delivering the radiation through the application area to the treatment site. Suitable delivery assemblies / systems include hollow waveguides, fiber optics, and / or free space / beam light transmitting elements. Suitable free space / beam light transmission baskets include collimating lenses and / or aperture stops.

一形態において、このシステムは、二重波長近赤外線の光源として、一以上の固体状態双極子レーザーを利用する。二以上の双極子レーザーを、単一のハウジング内に配置して、統一的に制御する。二つの波長は、約850〜900nm及び約905〜945nmの二つの範囲内での放出を含むことができる。本発明の発振器は、ここに開示し他範囲の一つにおいて、単一波長(又は、ピーク値、例えば、中央波長)を放射するために利用される。ある具体例において、かかるレーザーは、実質的に約865〜875nm及び約925〜935nmの範囲の照射をするために用いられる。   In one form, the system utilizes one or more solid state dipole lasers as the dual wavelength near infrared light source. Two or more dipole lasers are placed in a single housing for uniform control. The two wavelengths can include emission in two ranges of about 850-900 nm and about 905-945 nm. The oscillator of the present invention is utilized to emit a single wavelength (or peak value, eg, center wavelength) in one of the other ranges disclosed herein. In certain embodiments, such lasers are used to irradiate substantially in the range of about 865-875 nm and about 925-935 nm.

本発明によるシステムは、生成することが望まれる個々の波長範囲について、適当な光源を含むことができる。例えば、適当な固体状態のレーザー双極子、様々な超短期パルスレーザー双極子、又はイオンドープト(例えば、適当な希土類元素)光ファイバー又はファイバーレーザーが用いられる。一形態において、適当な近赤外線レーザーは、チタンドープトサファイアを含む。他の種類の固体状態、液体、又はガス増進(活性)媒質によるものを含む他の適当なレーザー源を、本発明の範囲内で使用することができる。   The system according to the invention can include a suitable light source for each wavelength range that it is desired to produce. For example, suitable solid state laser dipoles, various ultrashort pulse laser dipoles, or ion doped (eg, suitable rare earth) optical fibers or fiber lasers are used. In one form, a suitable near infrared laser includes titanium doped sapphire. Other suitable laser sources can be used within the scope of the present invention, including those by other types of solid state, liquid, or gas enhanced (active) media.

本発明の一具体例によれば、治療用システムは、光学的放射を本質的に第一の波長範囲(約850〜900nm)で発生するのに適合された光学的放射発生システム、適用範囲を通して伝達されるべき光学的放射を生じるための送達用アセンブリ、及び光学的放射発し装置に操作可能に接続された、適用範囲を通して伝達される放射の線量を制御するための制御装置を含み、それで、単位領域当たり伝達される照射のパワー密度とエネルギー密度の時間積分は、予め決められた閾値より低い。やはり、この具体例内において、治療用システムは、光学的放射を実質的に第一の波長範囲(約865〜875nm)内で発生するように特に適合されている。   According to one embodiment of the invention, the therapeutic system is an optical radiation generation system adapted to generate optical radiation essentially in the first wavelength range (approximately 850-900 nm), throughout the application range. A delivery assembly for producing optical radiation to be transmitted, and a controller for controlling the dose of radiation transmitted through the coverage, operatively connected to the optical radiation emitting device, and The time integral of irradiation power density and energy density transmitted per unit area is lower than a predetermined threshold. Again, within this embodiment, the therapeutic system is particularly adapted to generate optical radiation substantially within the first wavelength range (approximately 865-875 nm).

更なる具体例によれば、治療用システムは、第二の波長範囲(約905〜945nm)において光学的放射を相当に発生するように配列された光学的放射発生装置を含み;ある具体例では、記した第一の波長範囲は、同時に又は同時/順次的に、光学的放射発生装置により生成される。やはり、この具体例の範囲内において、治療用システムは、光学的放射を、実質的に第一の波長範囲(約925〜935nm)内で、発生するように特に適合される。   According to a further embodiment, the therapeutic system includes an optical radiation generator arranged to substantially generate optical radiation in the second wavelength range (about 905-945 nm); The first wavelength range noted is generated by the optical radiation generator simultaneously or simultaneously / sequentially. Again, within the scope of this embodiment, the therapeutic system is particularly adapted to generate optical radiation substantially within the first wavelength range (about 925-935 nm).

この治療用システムは、更に、適用領域を通る第二の波長範囲(及び、適用可能であれば、第一の波長範囲)内の光学的放射の伝達のための送達用アセンブリ(システム)、及び光学的放射発生装置を、選択的に放射を、実質的に第一の波長範囲にて又は実質的に第二の波長範囲で又はこれらの任意の組合せにて発生させるために操作可能に制御するための制御装置を含むことができる。   The therapeutic system further includes a delivery assembly (system) for transmission of optical radiation within a second wavelength range (and first wavelength range, if applicable) through the application region, and An optical radiation generator is operatively controlled to selectively generate radiation substantially in the first wavelength range or substantially in the second wavelength range or any combination thereof. A controller for

一具体例によれば、この送達用アセンブリは、少なくとも一つの、この医療用デバイスの光伝達範囲内に位置する患者の組織に挿入するために構成して配置された末端を有する光ファイバーを含み、ここに、この放射は、NIMELS線量測定にて、医療用デバイスの周囲の組織へ送達される。この送達用デバイスは、更に、自由ビームの光学的システムをも包含することができる。   According to one embodiment, the delivery assembly includes at least one optical fiber having a distal end configured and arranged for insertion into a patient's tissue located within the light transmission range of the medical device; Here, this radiation is delivered to the tissue surrounding the medical device in NIMELS dosimetry. The delivery device can also include a free beam optical system.

更なる具体例により、この治療システムの制御装置は、放射の線量を制御するための電力制限器を含む。この制御装置は、更に、患者のプロフィルを記憶しておくためのメモリー及びオペレーターにより入力された情報に基いて特定の標的部位に必要とされる線量を計算するための線量測定計算機を含むことができる。一面において、このメモリーは又、異なる種類の病気及びその治療のプロフィル例えば特定の適用に関しての放射のパターン及び放射線量についての情報を記憶するために利用することもできる。この光照射は、この治療システムから、異なるパターンで、適用部位に送達することができる。この照射は、連続波(WC)として、又はパルス化して、又は各々の組合せとして生成して送達することができる。例えば、単一波長パターンで、又は複数の波長(例えば、二重波長)のパターンで。例えば、2つの波長の照射を、多重化し(光学的に合わせる)又は同じ治療部位に同時に伝達することができる。偏光ビームスプリッター(コンバイナー)及び/又は適当な鏡から焦点に集めた出力の重ね合わせ及び/又は、他の適当な多重化/結合技術の利用を含む(但し、これらに限られない)適当な光学的結合技術を利用することができる。或は、この照射を、2つの波長を二者択一的に同じ治療部位に送達する別のパターンで送達することができる。2以上のパルスの間隔を、本発明のNIMELS技術によって、所望通りに選択することができる。各治療は、任意の様式の伝達と組み合わせることができる。送達された光照射の強度分布は、所望の通りに選択することができる。   According to a further embodiment, the treatment system controller includes a power limiter for controlling the radiation dose. The controller may further include a memory for storing patient profiles and a dosimetry calculator for calculating the dose required for a particular target site based on information entered by the operator. it can. In one aspect, this memory can also be used to store information about different types of diseases and their treatment profiles, such as radiation patterns and radiation doses for specific applications. The light irradiation can be delivered from the treatment system to the application site in different patterns. This irradiation can be delivered as a continuous wave (WC) or pulsed or generated as a combination of each. For example, in a single wavelength pattern or in a pattern of multiple wavelengths (eg, dual wavelengths). For example, two wavelengths of radiation can be multiplexed (optically combined) or transmitted simultaneously to the same treatment site. Appropriate optics including (but not limited to) the use of polarizing beam splitters (combiners) and / or superimposition of output collected from a suitable mirror at the focus and / or other suitable multiplexing / combining techniques Can be used. Alternatively, this irradiation can be delivered in another pattern that alternatively delivers the two wavelengths to the same treatment site. Two or more pulse intervals can be selected as desired by the NIMELS technique of the present invention. Each treatment can be combined with any manner of transmission. The intensity distribution of the delivered light irradiation can be selected as desired.

典型的な具体例は、最上層又は実質的に最上層(例えば、台形など)の強度分布を含む。他の強度分布例えばガウス分布を利用することもできる。   Typical examples include the intensity distribution of the top layer or substantially the top layer (eg, trapezoid, etc.). Other intensity distributions such as a Gaussian distribution can also be used.

ここで用いる場合、用語「生物学的夾雑物」は、標的部位との直接又は間接的接触により、標的部位(例えば、感染した患者の組織又は器官)に又は哺乳動物の場合には標的部位の近くに(例えば、レシピエントに移植された細胞、組織又は器官の場合、又は患者において使用されるデバイスの場合)、望ましくなく且つ/又は有害な影響を与えうる夾雑物を意味することを意図している。この発明の生物学的夾雑物は、一般に、標的部位で見出されることが当業者に公知の微生物例えば細菌、真菌、糸状菌、マイコプラズマ、原生動物、寄生虫である。   As used herein, the term “biological contaminant” refers to a target site (eg, an infected patient's tissue or organ) or, in the case of a mammal, the target site by direct or indirect contact with the target site. Closely intended (for example, in the case of cells, tissues or organs transplanted into a recipient, or in the case of a device used in a patient), intended to mean contaminants that may have undesirable and / or harmful effects. ing. The biological contaminants of this invention are generally microorganisms such as bacteria, fungi, filamentous fungi, mycoplasma, protozoa, parasites known to those skilled in the art to be found at the target site.

当業者は、本発明の方法及びシステムを、当業者に一般的に公知の様々な生物学的夾雑物と一緒に使用することができるということを認めるであろう。下記のリストは、単に、本発明の方法及びデバイスにより標的とされうる広範な微生物を説明するためのものであり、この発明の範囲を制限することは意図していない。   One skilled in the art will appreciate that the methods and systems of the present invention can be used with a variety of biological contaminants generally known to those skilled in the art. The following list is merely illustrative of a wide range of microorganisms that can be targeted by the methods and devices of the present invention and is not intended to limit the scope of the invention.

従って、生物学的夾雑物(病原体)の説明用の非制限的例は、例えば、エシェリキア属、エンテロバクター属、バチルス属、カンピロバクター属、コリネバクテリウム属、クレブシエラ属、トレポネーマ属、ビブリオ属、連鎖球菌属及びブドウ球菌属を含むが、これらに限られない。   Thus, non-limiting examples for explanation of biological contaminants (pathogens) include, for example, Escherichia, Enterobacter, Bacillus, Campylobacter, Corynebacterium, Klebsiella, Treponema, Vibrio, Including, but not limited to, the genus Cocci and Staphylococcus.

更に説明すると、生物学的夾雑物は、制限はしないが、任意の真菌例えば白癬菌属、小胞子菌属、表皮糸状菌属、カンジダ属、スコプラリオプシス・ブレビカウリス、フザリウム種、アスペルギルス種、アルテルナリア属、アクレモニウム、シタリディナム・ディミディアツム、及びシタリディナム・ヒアリナム。トリパノゾーマ及びマラリア原虫などの寄生虫も又、標的となりうる生物学的夾雑物である(プラスモディウム種、並びに糸状菌;マイコプラズマ及びプリオンを含む)。ウイルスは、例えば、ヒト免疫不全ウイルス及び他のレトロウイルス、ヘルペスウイルス、パルボウイルス、フィロウイルス、シルコウイルス、パラミクソウイルス、サイトメガロウイルス、肝炎ウイルス(B型及びC型肝炎を含む)、ポックスウイルス、トガウイルス、エプスタイン‐バーウイルス及びパルボウイルスも標的とされうる。   To further illustrate, biological contaminants include, but are not limited to, any fungus such as Trichophyton, Microspores, Epidermis, Candida, Skoplaropsis brebicauris, Fusarium, Aspergillus, Arte Lunaria, Acremonium, Citaridinum medium, and Citaridinum hiarinam. Parasites such as trypanosomes and malaria parasites are also biological contaminants that can be targeted (plasmodium species, and filamentous fungi; including mycoplasma and prions). Viruses include, for example, human immunodeficiency virus and other retroviruses, herpes virus, parvovirus, filovirus, silkovirus, paramyxovirus, cytomegalovirus, hepatitis virus (including hepatitis B and C), poxvirus Togaviruses, Epstein-Barr viruses and parvoviruses can also be targeted.

照射すべき標的部位は、既に、生物学的夾雑物に感染している必要はないということは理解されよう。実際、本発明の方法は、感染前に「予防的に」用いることができる。更なる具体例は、医療用デバイス例えばカテーテル(例えば、IVカテーテル、中心静脈ライン、動脈カテーテル、末梢カテーテル、透析用カテーテル、腹腔透析用カテーテル、硬膜外カテーテル)、人工的接合点、ステント、外部固定用ピン、胸腔チューブ、食道薬供給チューブなどに対する利用を含む。   It will be appreciated that the target site to be irradiated need not already be infected with biological contaminants. Indeed, the methods of the invention can be used “prophylactically” prior to infection. Further embodiments include medical devices such as catheters (eg IV catheters, central venous lines, arterial catheters, peripheral catheters, dialysis catheters, peritoneal dialysis catheters, epidural catheters), artificial junctions, stents, external Includes use for fixation pins, chest tubes, esophageal drug delivery tubes, and the like.

ある例においては、照射は、緩和的であり並びに予防的であってよい。それ故、この発明の方法は、組織を、感染の症状を治療し又は緩和するために治療上有効な時間にわたって照射するために用いられる。表現「治療し又は緩和する」は、この発明により治療された個人の症状の、かかる治療を受けてない個人の症状と比較しての、軽減、防止、及び/又は逆転を意味する。   In certain instances, irradiation may be palliative as well as prophylactic. Therefore, the method of the present invention is used to irradiate tissue over a therapeutically effective time to treat or alleviate symptoms of infection. The expression “treat or alleviate” means the reduction, prevention and / or reversal of the symptoms of an individual treated according to the present invention compared to the symptoms of an individual who has not received such treatment.

当業者は、この発明が、任意の微生物、真菌、及びウイルス感染により引き起こされ又はそれらに関係する様々な病気に関して有用であることを認めるであろう(Harrison's Principles of Internal Medicine, 第13版、McGraw Hill, New York (1994)参照、その全教示を参考として本明細書中に援用する)。ある具体例において、この発明による方法及びシステムは、感染症を公知の抗菌剤組成物の投与により治療するための当分野で利用可能な伝統的な治療的アプローチに付随して利用される(例えば、Goodman及びGilman's,The Pharmacological Basis of Therapeutics, 第8版、1990, Pergmon Press参照、その全教示を、参考として本明細書中に援用する)。用語「抗菌性組成物」、「抗菌剤」は、ヒトを含む動物に投与されて微生物感染の増殖を阻止する化合物(例えば、抗細菌剤、抗真菌剤、及び抗ウイルス剤)及びそれらの組合せを指す。 One skilled in the art will appreciate that the invention is useful for a variety of diseases caused by or related to any microbial, fungal, and viral infection (Harrison's Principles of Internal Medicine , 13th edition, McGraw Hill, New York (1994), the entire teachings of which are incorporated herein by reference). In certain embodiments, the methods and systems according to the present invention are utilized in conjunction with traditional therapeutic approaches available in the art for treating infections by administration of known antimicrobial compositions (e.g., Goodman and Gilman's, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th edition, 1990, Pergmon Press, the entire teachings of which are incorporated herein by reference). The terms "antibacterial composition", "antibacterial agent" refer to compounds (e.g., antibacterial, antifungal, and antiviral agents) that are administered to animals, including humans, to inhibit the growth of microbial infections and combinations thereof Point to.

企図した広範な適用には、例えば、様々な皮膚科用、足治療用及び一般用薬剤が含まれる。治療される部位と与えられるエネルギーの間の相互作用は、波長;標的部位の化学的及び物理的特性;ビームのパワー密度又は放射束密度;連続波(CW)かパルス化照射かの何れを用いるか;レーザービームスポットサイズ;露出時間、エネルギー密度、及び標的部位の、これらのパラメーターの何れかを用いたレーザー照射の結果としての物理的特性の何らかの変化を含む幾つかのパラメーターによって規定される。加えて、標的部位の物理的特性(例えば、吸収及び散乱係数、散乱異方性、熱伝導性、熱容量、及び機械的強度)も又、全体的効果及び結果に影響する。   A wide range of contemplated applications includes, for example, various dermatological, foot treatment and general purpose drugs. The interaction between the site to be treated and the applied energy uses wavelength; chemical and physical properties of the target site; beam power density or radiant flux density; either continuous wave (CW) or pulsed irradiation Laser beam spot size; defined by several parameters including exposure time, energy density, and any change in physical properties of the target site as a result of laser irradiation using any of these parameters. In addition, the physical properties of the target site (eg, absorption and scattering coefficients, scattering anisotropy, thermal conductivity, heat capacity, and mechanical strength) also affect the overall effect and results.

NIMELS線量測定は、パワー密度(W/cm2)及びエネルギー密度(J/cm2;1ワット=1ジュール/秒)のを示し、それで、主題の波長は、ROSを生成することができ、それにより、標的部位における生物学的夾雑物のレベルを低下させることができ且つ/又は夾雑物を照射してその生物学的夾雑物が耐性の抗菌剤に対する感受性を、ROSの付随的生成を伴ってΔΨを低下させることによって、許容しえないリスク及び/又は許容しえない副作用を生物学的夾雑物以外の生物学的部分(例えば、哺乳動物細胞、組織又は期間)に伴わずに増大させることができる。 NIMELS dosimetry shows power density (W / cm 2 ) and energy density (J / cm 2 ; 1 Watt = 1 Joule / second), so that the subject wavelength can produce ROS, Can reduce the level of biological contaminants at the target site and / or irradiate the contaminants to make the biological contaminants susceptible to resistant antimicrobial agents, with concomitant generation of ROS. By increasing ΔΨ, increasing unacceptable risk and / or unacceptable side effects without biological parts other than biological contaminants (eg, mammalian cells, tissues, or periods) Can do.

Boulnois 1986, (Lasers Med. Sci. 1:47-66 (1986)、その全教示を参考として本明細書中に援用する)において論じられたように、低いパワー密度(放射束密度とも呼ばれる)及び/又はエネルギーでは、レーザー−組織相互作用を、純粋光学的(光化学的)に記述できるが、一層高いパワー密度では、光−熱相互作用が確実となる。ある具体例において、以下に例示するように、NIMELS線量パラメーターは、公知の光化学と光力学的治療に、外来薬物、染料及び/又は発色団と共に伝統的に用いられている領域の光熱パラメーターとの間にあるが、光力学療法の範囲で、外来薬物、染料及び/又は発色団を必要とせずに機能することができる。   As discussed in Boulnois 1986, (Lasers Med. Sci. 1: 47-66 (1986), the entire teachings of which are incorporated herein by reference), low power density (also called radiant flux density) and In energy, laser-tissue interactions can be described purely optically (photochemically), but at higher power densities, photo-thermal interactions are assured. In certain embodiments, as illustrated below, the NIMELS dose parameter is a measure of the photothermal parameter of the region traditionally used with known drugs and photodynamic treatments with foreign drugs, dyes and / or chromophores. In between, it can function without the need for foreign drugs, dyes and / or chromophores within the scope of photodynamic therapy.

当分野での医用レーザー適用のためのエネルギー密度(流束量として、又は粒子若しくは放射束と時間の積(又は、積分)としても表現できる)は、典型的には、約1〜10,000J/cm2で変化するが(5桁の等級)、パワー密度(放射束密度)は、約1×10-3〜1012W/cm2で変化する(15桁の等級)。パワー密度と照射露出時間との間の相反関係を考慮して、如何なる意図した特定のレーザー−組織相互作用についても大体同じエネルギー密度が必要とされるということが認められる。結果として、レーザー露出持続時間(照射時間)は、レーザー−組織相互作用の性質及び安全性を決める第一次パラメーターである。例えば、イン・ビボでの組織の熱的蒸発(剥離ではない)を数学的に捜すならば(Boulnois 1986に基づいて)、1000J/cm2のエネルギー密度を生成すれば(表1参照)、下記の線量測定パラメーターの何れでも使用できるということが理解できる: The energy density for medical laser applications in the art (which can also be expressed as a flux or as a product (or integral) of a particle or radiant flux and time) is typically about 1 to 10,000 J. Although varying / cm 2 (5-digit grades), power density (irradiance) varies from about 1 × 10 -3 ~10 12 W / cm 2 (15 digits grade). In view of the reciprocal relationship between power density and irradiation exposure time, it is recognized that roughly the same energy density is required for any intended specific laser-tissue interaction. As a result, laser exposure duration (irradiation time) is the primary parameter that determines the nature and safety of laser-tissue interactions. For example, if you are mathematically looking for thermal evaporation (not exfoliation) of tissue in vivo (based on Boulnois 1986), if you generate an energy density of 1000 J / cm 2 (see Table 1), then It can be seen that any of the dosimetric parameters can be used:

Figure 2010512232
Figure 2010512232

この工程は、組織中の生物学的夾雑物に対するNIMELS相互作用に利用することのできる適当な方法又は基礎的アルゴリズムを記載している。換言すれば、この数学的関係は、レーザー−組織相互作用現象を達成する相反関係である。この原理は、エネルギー密度及び時間及びパワーパラメーターのNIMELS実験データの挿入を伴う、NIMELSエネルギーにより与えられる、観測される抗菌性現象についての線量測定計算の基礎として利用することができる。   This process describes a suitable method or basic algorithm that can be used for NIMELS interaction with biological contaminants in tissue. In other words, this mathematical relationship is a reciprocal relationship that achieves the laser-tissue interaction phenomenon. This principle can be used as the basis for dosimetric calculations for the observed antimicrobial phenomena given by NIMELS energy, with the insertion of NIMELS experimental data of energy density and time and power parameters.

照射される標的部位における特定の相互作用(例えば、標的部位の化学的及び物理的特性;連続波(CW)又はパルス化照射の何れを用いるか;レーザービームスポットサイズ;及び標的部位の物理的特性例えば吸収及び散乱係数、散乱異方性、熱伝導性、熱容量、及び機械的強度の、これらのパラメーターの何れかを用いたレーザー照射の結果としての、任意の変化)に基づいて、実務家は、パワー密度及び時間を調節して、所望のエネルギー密度を得ることができる。   Specific interactions at the target site to be irradiated (eg, chemical and physical properties of the target site; whether to use continuous wave (CW) or pulsed irradiation; laser beam spot size; and physical properties of the target site For example, the practitioner is based on any change in absorption and scattering coefficients, scattering anisotropy, thermal conductivity, heat capacity, and mechanical strength as a result of laser irradiation using any of these parameters) The power density and time can be adjusted to obtain the desired energy density.

ここに与えた例は、イン・ビトロ及びイン・ビボの治療の両方のコンテキストにおけるかかる関係を示している。それ故、例えば、爪甲真菌症又は直径1〜4cmの大きさの感染した傷の治療のコンテキストにおいて、パワー密度の値は、安全で傷害的でなく/傷害が最少となる熱レーザー−組織相互作用にとどまり、「変性」及び「組織過熱」のレベルより十分低くなるように、約0.5〜5W/cm2で変化された。他の適当なスポットサイズも用いることができる。この相反関係を用いて、これらの波長を用いたNIMELS相互作用に必要とされる閾値エネルギー密度を、所望のエネルギーが送達される限り、スポットサイズに関係なく維持することができる。典型的具体例において、光エネルギーは、均一な幾何学的分布(例えば、平坦な先端、又は最上層の工程)で組織に送達される。かかる技術を用いて、ROSを生成するのに十分な適当なNIMELS線量測定(NIMELS効果)を計算して、生物学的夾雑物のレベルを下げ且つ/又は生物学的夾雑物の、該夾雑物が耐性である抗菌剤に対する感受性を上げるのに必要とされる閾値エネルギー密度(但し、それは、「変性」及び「組織過熱」のレベルより低い)に達することができる。 The examples given here illustrate such a relationship in the context of both in vitro and in vivo treatment. Thus, for example in the context of the treatment of onychomycosis or infected wounds of 1 to 4 cm in diameter, the power density value is a safe, non-injury / least injured thermal laser-tissue interaction It was changed at about 0.5-5 W / cm 2 to stay in effect and well below the level of “degeneration” and “tissue overheating”. Other suitable spot sizes can also be used. Using this reciprocal relationship, the threshold energy density required for NIMELS interaction with these wavelengths can be maintained regardless of the spot size as long as the desired energy is delivered. In an exemplary embodiment, light energy is delivered to the tissue with a uniform geometric distribution (eg, a flat tip or top layer process). Using such a technique, a suitable NIMELS dosimetry (NIMELS effect) sufficient to produce ROS is calculated to reduce the level of biological contaminants and / or the contaminants of biological contaminants. Can reach the threshold energy density required to increase susceptibility to antibacterial agents that are resistant to (but below the level of “degeneration” and “tissue overheating”).

ここに例示するイン・ビボで微生物を標的とするNIMELS線量測定(例えば、爪甲真菌症)は、約200〜700J/cm2で、ほぼ100〜700秒にわたった。これらのパワー値は、光剥離又は光熱的(レーザー/組織)相互作用に関係するパワー値に接近しない。 The NIMELS dosimetry (e.g. onychomycosis) targeting microorganisms in vivo as exemplified herein was approximately 200-700 J / cm < 2 > and spanned approximately 100-700 seconds. These power values are not close to those associated with photodetachment or photothermal (laser / tissue) interactions.

平行レーザービームの強度分布は、ビームのパワー密度により与えられ、レーザー出力の、円の面積(cm2)に対する比及びエネルギーの空間的分布パターンとして定義される。それ故、面積1.77cm2の入射ガウスビームパターンを有する1.5cmの照射スポットの照明パターンは、少なくとも6つの異なるパワー密度値を1.77cm2の照射領域内に生成しうる。これらの変化するパワー密度の強度(又は、パワー濃度)は、中心点で、1(外縁で)から6までスポットの表面積を超えて増大する。この発明のある具体例において、ビームパターンが与えられ、それは、伝統的レーザービーム放射に関係するこの固有のエラーを克服する。NIMELSパラメーターは、下記のように、処置時間(Tn)の関数として計算することができる:
Tn=エネルギー密度/パワー密度。
The intensity distribution of a parallel laser beam is given by the power density of the beam and is defined as the ratio of laser power to the area of the circle (cm 2 ) and the spatial distribution pattern of energy. Therefore, the illumination pattern of the irradiation spots of 1.5cm having an incident Gaussian beam pattern area 1.77 cm 2 may generate at least six different power density values to the irradiation of 1.77 cm 2 area. The intensity (or power concentration) of these varying power densities increases from 1 (at the outer edge) to 6 beyond the surface area of the spot at the center point. In certain embodiments of the present invention, a beam pattern is provided that overcomes this inherent error associated with traditional laser beam radiation. The NIMELS parameter can be calculated as a function of treatment time (Tn) as follows:
Tn = energy density / power density.

ある具体例において(例えば、以下のイン・ビトロ実験を参照されたい)、Tnは、約50〜300秒であり;他の具体例においては、Tnは、約75〜200秒であり;更に別の具体例においては、Tnは、約100〜150秒である。イン・ビボの具体例においては、Tnは、約100〜1200秒である。   In certain embodiments (see, for example, the in vitro experiments below), Tn is about 50-300 seconds; in other embodiments, Tn is about 75-200 seconds; In the specific example, Tn is about 100 to 150 seconds. In an in vivo embodiment, Tn is about 100-1200 seconds.

上記の関係及び所望の光強度分布例えばここに記載したような平坦な先端の照明の外形を利用して、一連のイン・ビボのエネルギーパラメーターが、NIMELS微生物汚染除去治療にイン・ビトロで有効として実験的に証明されている。そうして、所定の標的部位に対するキーパラメーターは、様々な異なるスポットサイズ及びパワー密度でのNIMELS療法に必要とされるエネルギー密度であることが示されている。   Using the above relationship and the desired light intensity distribution, eg, flat tip illumination profile as described herein, a series of in vivo energy parameters can be validated in vitro for NIMELS microbial decontamination therapy. Proven experimentally. Thus, the key parameter for a given target site has been shown to be the energy density required for NIMELS therapy at a variety of different spot sizes and power densities.

「NIMELS線量測定」は、パワー密度及び/又はエネルギー密度の、この発明の主題の波長が、光学的に、標的部位におけるΔΨを低下させることができる第一の閾値点から、第二の終点までの範囲及び/又は、生物学的夾雑物の、該夾雑物が耐性である抗菌剤に対する感受性をROSの発生により増大させるために、生物学的部位で許容しえない有害なリスク又は影響(例えば、熱的ダメージ例えばタンパク質)が検出される値の直前までの範囲を包含する。当業者は、ある環境においては、標的部位(例えば、哺乳動物の細胞、組織又は器官)における悪影響及び/又はリスクは、この発明の方法により得られる固有の利益の故に、許容しうることを認めるであろう。従って、企図される停止点は、有害な影響が無視できず、それ故、望まれない点である(例えば、細胞死、タンパク質の変性、DNAの損傷、罹患率、又は死亡率)。   “NIMELS dosimetry” refers to the power density and / or energy density of the subject wavelength of the invention from the first threshold point at which ΔΨ at the target site can be optically reduced to the second endpoint. To increase the susceptibility of the biological contaminants to the antimicrobial agent to which the contaminants are resistant due to the occurrence of ROS, such as unacceptable harmful risks or effects at the biological site (e.g. , Including the range up to just before the value at which thermal damage (eg protein) is detected. Those skilled in the art will appreciate that in certain circumstances, adverse effects and / or risks at target sites (e.g., mammalian cells, tissues or organs) may be tolerated due to the inherent benefits obtained by the methods of the invention. Will. Thus, the intended stopping point is a point where adverse effects are not negligible and therefore undesirable (eg, cell death, protein denaturation, DNA damage, morbidity, or mortality).

ある具体例(例えば、イン・ビボ適用)においては、ここで企図されるパワー密度範囲は、約0.25〜40W/cm2である。他の具体例においては、パワー密度範囲は、約0.5〜25W/cm2である。 In certain embodiments (eg, in vivo applications), the power density range contemplated here is about 0.25-40 W / cm 2 . In other embodiments, the power density range is about 0.5-25 W / cm 2 .

更なる具体例において、パワー密度範囲は、約0.5〜10W/cm2の値を包含しうる。ここに例示したパワー密度は、約0.5〜5W/cm2である。イン・ビボで、約1.5〜2.5W/cm2のパワー密度は、様々な微生物に効果的であることが示されている。 In further embodiments, the power density range can include values of about 0.5-10 W / cm 2 . The power density exemplified here is about 0.5 to 5 W / cm 2 . In vivo, power densities of about 1.5-2.5 W / cm 2 have been shown to be effective against a variety of microorganisms.

経験的データは、一層高いエネルギー密度値は、一般に、イン・ビボ(例えば、足指爪)よりもイン・ビトロセッティング(例えば、プレート)において生物学的夾雑物を標的とする場合に用いられることを示しているようである。   Empirical data indicates that higher energy density values are generally used when targeting biological contaminants in in vitro settings (e.g., plates) rather than in vivo (e.g., toenails). It seems to show.

ある具体例(下記のイン・ビトロの実施例を参照されたい)においては、ここで企図されるエネルギー密度範囲は、50J/cm2より大きいが、約25,000J/cm2未満である。他の具体例においては、エネルギー密度範囲は、約750〜7,000J/cm2である。更に別の具体例においては、エネルギー密度範囲は、約1,500〜6,000J/cm2であり、これは、生物学的夾雑物が、イン・ビトロセッティング(例えば、プレート)で標的とされるべきかイン・ビボ(例えば、足指爪又は医用デバイス周囲)で標的とされるべきかに依存している。ある具体例(下記のイン・ビボでの実施例を参照されたい)においては、エネルギー密度は、約100〜500J/cm2である。更に別のイン・ビボでの具体例においては、エネルギー密度は、約175〜300J/cm2である。更に別の具体例においては、エネルギー密度は、約200〜250J/cm2である。幾つかの具体例においては、エネルギー密度は、約300〜700J/cm2である。幾つかの他の具体例においては、エネルギー密度は、約300〜500J/cm2である。更に別の場合には、エネルギー密度は、約300〜450J/cm2である。 In certain embodiments (see Example in vitro below), the energy density range contemplated herein is greater than 50 J / cm 2 is less than about 25,000J / cm 2. In other embodiments, the energy density range is about 750-7,000 J / cm 2 . In yet another embodiment, the energy density range is about 1,500 to 6,000 J / cm 2 , which means that biological contaminants are targeted in in vitro settings (eg, plates). Depends on whether it should be targeted in vivo (eg around toenails or medical devices). In certain embodiments (see in vivo examples below), the energy density is about 100-500 J / cm 2 . In yet another in vivo embodiment, the energy density is about 175-300 J / cm 2 . In yet another embodiment, the energy density is about 200-250 J / cm 2 . In some embodiments, the energy density is about 300~700J / cm 2. In some other embodiments, the energy density is about 300-500 J / cm 2 . In yet another case, the energy density is about 300-450 J / cm 2 .

微生物種の様々なイン・ビトロ処理のために経験的に調べられたパワー密度は、約1〜10W/cm2である。 The power density empirically investigated for various in vitro treatments of microbial species is about 1-10 W / cm 2 .

当業者は、所定に環境に対して、ここで企図されるパワー密度及びエネルギー密度範囲内の特に適したNIMELS線量測定値の同定は、日常的実験により経験的になされうるということを認めるであろう。近赤外線エネルギーを歯周囲治療と共に使用する実務家(例えば、歯科医)は、日常的に、パワー密度及びエネルギー密度を、各所定の患者に関係する緊急性に基づいて調節する(例えば、組織の色、組織の構造、及び病原体侵入の深さの関数としてパラメーターを調節する)。例えば、明るい色の組織(例えば、メラニン欠乏患者)における歯周囲の感染症のレーザー治療は、一層暗い組織は近赤外線エネルギーを一層効率的に吸収し、それ故それらの近赤外線エネルギーを組織において一層早く熱に変換するので、一層暗い組織よりも大きい熱安全性パラメーターを有するであろう。それ故、実務家の能力で明らかに必要なものは、複数の異なるNIMELS線量測定値を種々の治療プロトコールについて同定することである。   Those skilled in the art will appreciate that identification of a particularly suitable NIMELS dosimetry within the power density and energy density ranges contemplated herein for a given environment can be made empirically by routine experimentation. Let's go. Practitioners (e.g., dentists) who use near infrared energy with peri-dental treatment routinely adjust power density and energy density based on the urgency associated with each given patient (e.g., tissue Adjust parameters as a function of color, tissue structure, and depth of pathogen invasion). For example, laser treatment of peridental infections in light-colored tissues (e.g., melanin-deficient patients), darker tissues more efficiently absorb near-infrared energy, and hence more near-infrared energy in the tissue Because it converts quickly to heat, it will have a greater thermal safety parameter than darker tissue. Therefore, a clear need for practitioner capabilities is to identify multiple different NIMELS dosimetry values for various treatment protocols.

以下に説明するように、抗生物質耐性細菌は、本発明の方法によって効果的に治療できるということが見出されている。加えて、この発明の方法を用いて、伝統的アプローチを増加させることができ、伝統的治療と共に、その代わりに用いるために、又は有効な治療的アプローチとして連続的にさえ用いられうるということが見出されている。従って、この発明は、抗生物質治療剤と組み合わせることができる。用語「抗生物質」は、β−ラクタム系抗生物質、ペニシリン、及びセファロスポリン、バンコマイシン、バシトラシン、マクロライド系抗生物質(エリスロマイシン)、ケトライド系抗生物質(テリスロマイシン)、リンコサミド系抗生物質(クリンダマイシン)、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、アミノグリコシド(ゲンタマイシン)、アンホテリシン、アニリノウラシル、セファゾリン、クリンダマイシン、ムピロシン、スルホンアミド及びトリメトプリム、リファンピシン、メトロニダゾール、キノロン、ノボビオシン、ポリミキシン、オキサゾリジンクラス(例えば、リネゾリド)、グリシルサイクリン(例えば、チゲサイクリン)、環状リポペプチド(例えば、ダプトマイシン)、プレウロムチリン(例えば、レタパムリン)及びグラミシジンなど並びにこれらの任意の塩又は変異体を含むが、これらに限られない。テトラサイクリンは、イムノサイクリン、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、デメクロサイクリン、メタサイクリン、ドキシサイクリン及びミノサイクリンなどを含むがこれらに限られないことが本発明の範囲内にあるということも又、理解される。アミノグリコシド系抗生物質が、ゲンタマイシン、アミカシン及びネオマイシンなどを含むが、これらに限られないということも又、更に理解される。   As explained below, it has been found that antibiotic resistant bacteria can be effectively treated by the methods of the present invention. In addition, the method of the present invention can be used to increase traditional approaches and can be used in conjunction with traditional treatment, instead or even as an effective therapeutic approach. Has been found. Thus, this invention can be combined with antibiotic therapeutics. The term `` antibiotics '' includes β-lactam antibiotics, penicillins, and cephalosporin, vancomycin, bacitracin, macrolide antibiotics (erythromycin), ketride antibiotics (telisromycin), lincosamide antibiotics ( Lindamycin), chloramphenicol, tetracycline, aminoglycoside (gentamicin), amphotericin, anilinouracil, cefazolin, clindamycin, mupirocin, sulfonamide and trimethoprim, rifampicin, metronidazole, quinolone, novobiocin, polymyxin, oxazolidine class (e.g. Linezolid), glycylcycline (e.g., tigecycline), cyclic lipopeptide (e.g., daptomycin), pleuromutilin (e.g., retapamulin) and gramicidin Including etc. as well as any salts or variants of these, but not limited to. It is also understood that tetracyclines are within the scope of the present invention including, but not limited to, immunocycline, chlortetracycline, oxytetracycline, demeclocycline, metacycline, doxycycline and minocycline. It is further understood that aminoglycoside antibiotics include but are not limited to gentamicin, amikacin, neomycin and the like.

下記に説明するように、抗真菌剤耐性の真菌は、この発明の方法によって効果的に治療することができるということが見出されている。加えて、本発明の方法は、伝統的アプローチを増加させるために利用することができ、伝統的治療と共に、その代わりに用いるために、又は有効な治療アプローチとして連続的にさえ利用することができるということが見出されている。従って、この発明は、抗真菌性治療剤と組み合わせることができる。用語「抗真菌剤」は、ポリエン、アゾール、トリアゾール、アリルアミン、エキノカンジン、シクロピロクス、フルシトシン、グリゼオフルビン、アモロロフィン、ソダリン及びこれらの組合せ(これらの塩を含む)を含むが、これらに限られない。   As explained below, it has been found that antifungal resistant fungi can be effectively treated by the methods of this invention. In addition, the method of the present invention can be used to augment traditional approaches, and can be used in conjunction with, or instead of, traditional treatments, or even continuously as an effective treatment approach. It has been found that. Thus, this invention can be combined with antifungal therapeutic agents. The term “antifungal agent” includes, but is not limited to, polyenes, azoles, triazoles, allylamines, echinocandin, ciclopirox, flucytosine, griseofulvin, amorolophine, sodarin and combinations thereof.

下記に説明するように、抗新生物剤耐性の癌は、本発明の方法によって効果的に治療されうるということが仮定されている。加えて、本発明の方法を利用して、伝統的アプローチを増加させることができ、伝統的治療と共に、それの代わりに用いることができ、又は有効な治療的アプローチとして連続的にさえ利用することができるということが見出されている。従って、この発明は、抗新生物剤治療と組合せることができる。用語「抗新生物剤」は、アクチノマイシン、アントラサイクリン、ブレオマイシン、プリカマイシン、マイトマイシン、タキサン、エトポシド、テニポシド及びこれらの組合せ(これらの塩を含む)を含むが、これらに限られない。   As explained below, it is postulated that antineoplastic resistant cancer can be effectively treated by the methods of the present invention. In addition, the method of the present invention can be used to increase traditional approaches, can be used in conjunction with traditional treatments, or even used continuously as an effective therapeutic approach. Has been found to be possible. Thus, this invention can be combined with antineoplastic treatment. The term “anti-neoplastic agent” includes, but is not limited to, actinomycin, anthracycline, bleomycin, priomycin, mitomycin, taxane, etoposide, teniposide and combinations thereof (including salts thereof).

細菌及び真菌における薬物耐性システムの阻害剤、又は抗菌剤の強化剤を見出すことを試みる従来技術の共通の教義は、常に、かかる薬剤は、何らかの固有の価値を有するためには、感染した哺乳動物組織に対して非毒性でなければならないということを有してきた。その上、抗菌剤は、哺乳動物宿主に一般的でない細菌又は真菌細胞過程に影響を与え、それ故、一般に、性質及びデザインにおいて、安全で治療活性があるという事実が常にあった。従来技術においては、もし、抗菌剤、強化剤、及び/又は耐性逆転実在物が、哺乳動物細胞にも病原体を傷害するのと同じ様式で影響を与えるならば、それらは、治療として安全には用いえなかった。   The common doctrine of the prior art that attempts to find inhibitors of drug resistance systems in bacteria and fungi, or potentiators of antibacterial agents, is always that in order for such agents to have some inherent value, an infected mammal Has had to be non-toxic to tissues. Moreover, there has always been the fact that antibacterial agents affect bacterial or fungal cell processes that are not common to mammalian hosts and, therefore, are generally safe and therapeutically active in nature and design. In the prior art, if antibacterial agents, potentiators, and / or resistance reversal entities affect mammalian cells in the same manner that they damage pathogens, they are safe for treatment. It could not be used.

本発明においては、実験データ(例えば、実施例I〜X参照)は、全細胞型間でのΔΨ及びΔpの全般的変化を支持しており、それ故、全細胞膜の電気的機構のみならず電気力学的面が、適当に分離されうる異なる特性を有しないという考えに導く。これは、病原性細胞(望ましくない細胞)のみならず、ビームの光路中のすべての細胞が脱分極により影響を受けることを示している。   In the present invention, experimental data (see, eg, Examples I-X) supports general changes in ΔΨ and Δp between all cell types, and thus not only the electrical mechanism of the whole cell membrane. It leads to the idea that the electrodynamic surface does not have different properties that can be adequately separated. This indicates that not only pathogenic cells (unwanted cells) but all cells in the beam path are affected by depolarization.

このNIMELSシステムの光生物学及び細胞エネルギー論的データが既に示したもの(即ち、すべての膜エネルギー論は、原核生物及び真核生物種を横切る同じ仕方で影響されるということ)を再確認すると、本発明による技術は、この全般的光脱分極の効果を、抗菌性分子を治療養生法に加えてかかる分子を望ましくない細胞において(のみ)強化することにより、望ましくない細胞において独立的に利用する。かかる標的を定めた治療の結果は、NIMELSレーザーの全般的脱分極の効果を利用することができ、それは、治療用ビームの光路内の哺乳動物細胞に対して、細菌及び真菌に対するより一層よく評価され且つ一過性である。それ故、実験データが示唆するように、哺乳動物細胞の一過性のエネルギー論的強さの測定は、光脱分極及びROSの発生にもかかわらず、細菌又は真菌細胞において見られるものより大きいに違いない。   Reconfirming the photobiological and cellular energetics data of this NIMELS system already showed (ie that all membrane energetics are affected in the same way across prokaryotic and eukaryotic species). The technology according to the present invention exploits this general photodepolarization effect independently in unwanted cells by adding antimicrobial molecules to the treatment regimen to (only) enhance such molecules in unwanted cells. To do. The result of such targeted therapy can take advantage of the general depolarization effect of the NIMELS laser, which is better evaluated against bacteria and fungi against mammalian cells in the path of the therapeutic beam. And transient. Therefore, as experimental data suggest, the measurement of transient energetic strength of mammalian cells is greater than that seen in bacterial or fungal cells, despite the occurrence of photodepolarization and ROS. Must be.

下記の実施例は、我々の現在の光生物学及び細胞エネルギー論並びに細胞過程に適用した場合の熱力学の保存の理解に結びつく全般的光膜脱分極の概念を証明する実験的証拠を与える。   The examples below provide experimental evidence to prove the concept of general photomembrane depolarization that leads to an understanding of our current photobiology and cellular energetics and conservation of thermodynamics when applied to cellular processes.

下記の実施例は、本発明の典型的具体例を示すために含まれるものであり、この発明の範囲を制限することを意図するものではない。当業者は、特定の具体例において多くの変化がなされうること及びそれらが、本発明の精神及び範囲から離れることなく、やはり類似の結果を得ることを認めるであろう。   The following examples are included to illustrate exemplary embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that many changes can be made in a particular embodiment and that they will still yield similar results without departing from the spirit and scope of the invention.

実施例I

Figure 2010512232
Example I
Figure 2010512232

実施例II
細菌の方法:イン・ビトロでのMRSAに対するMINELS処理パラメーター
下記のパラメーターは、イン・ビトロでの実験V及びVIII〜XIIについてのMRSAに適用する場合の、この発明による一般的な細菌の方法を示している。
Example II
Bacterial method: MINELS treatment parameters for MRSA in vitro The following parameters show the general bacterial method according to the invention when applied to MRSA for experiments V and VIII-XII in vitro. ing.

A.MRSAに対する実験の材料及び方法:

Figure 2010512232
A. Experimental materials and methods for MRSA:
Figure 2010512232

類似の細胞培養及び速度論的プロトコールを、すべてのNIMELS照射について、大腸菌及びC.アルビカンスを用いて、イン・ビトロ試験で実施した。それ故、例えば、C.アルビカンスATCC14053液体培養物を、YM培地(21g/L、Difco)中で、37℃で成長させた。標準化懸濁液からアリコートを、24ウェル組織培養プレート中の選択したウェルに採った。レーザー処理の後に、100μLを各ウェルから取って、連続的に1:1000で希釈し、その結果、最初の培養物の1:5×106の最終希釈物を得た。各最終的希釈物のアリコートを別々のプレート上に広げた。次いで、これらのプレートを、37℃で、約16〜20時間インキュベートした。手作業によるコロニー計数を行って記録した。 Similar cell culture and kinetic protocols were used for all NIMELS irradiation in E. coli and C.I. It was performed in an in vitro test using albicans. Therefore, for example, C.I. An albicans ATCC 14053 liquid culture was grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). An aliquot from the standardized suspension was taken into selected wells in a 24-well tissue culture plate. After laser treatment, 100 μL was taken from each well and serially diluted 1: 1000, resulting in a final dilution of 1: 5 × 10 6 of the initial culture. An aliquot of each final dilution was spread on a separate plate. The plates were then incubated at 37 ° C. for about 16-20 hours. Manual colony counts were made and recorded.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

再び、類似の細胞培養及び速度論的プロトコールを、すべてのNIMELS照射について、大腸菌及びC.アルビカンスを用いてイン・ビトロアッセイ試験にて行った。それ故、例えば、C.ATCC14053液体培養物を、YM培地(21g/L、Difco)中で、37℃で成長させた。標準化懸濁液からアリコートを、24ウェル組織培養プレート中の選択したウェル中に採った。レーザー処理の後に、各レーザーを受けた試料及び対照用試料を、個々のアッセイの指示によって処理した。   Again, similar cell culture and kinetic protocols were used for all NIMELS irradiations in E. coli and C.I. An in vitro assay test was performed using albicans. Therefore, for example, C.I. ATCC 14053 liquid culture was grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). An aliquot from the standardized suspension was taken into selected wells in a 24-well tissue culture plate. After laser treatment, samples that received each laser and control samples were processed according to individual assay instructions.

実施例III
哺乳動物細胞の方法:イン・ビトロHEK293(ヒト胎児腎臓細胞)実験についてのNIMELS処理パラメーター
下記のパラメーターは、この発明による一般的な細菌についての方法を、イン・ビトロ実験用にHEK293細胞に適用した場合について説明している。
Example III
Mammalian Cell Method: NIMELS Treatment Parameters for In Vitro HEK293 (Human Embryonic Kidney Cell) Experiments The following parameters apply the method for general bacteria according to the invention to HEK 293 cells for in vitro experiments. Explains the case.

A.HEK293細胞についての実験材料及び方法
HEK293細胞を、24ウェルプレートの適当なウェルに、1×105細胞/ml(全量0.7ml)の密度で、フリースタイル培地(Invitrogen)中に播種した。細胞を、実験前に、加湿したインキュベーター中で、37℃で、8%CO2中で、約48時間インキュベートした。細胞は、実験時に約90%集密であったが、これは、凡そ3×105の全細胞に匹敵する。処理の直前に、細胞を、予め暖めたリン酸緩衝塩溶液(PBS)にて洗い、処理中に2mlのPBSを重層した。
A. Experimental Materials and Methods for HEK293 Cells HEK293 cells were seeded in freestyle medium (Invitrogen) at a density of 1 × 10 5 cells / ml (total volume 0.7 ml) in appropriate wells of a 24-well plate. Cells were incubated for about 48 hours at 37 ° C. in 8% CO 2 in a humidified incubator prior to the experiment. The cells were approximately 90% confluent at the time of the experiment, which is comparable to approximately 3 × 10 5 total cells. Just prior to treatment, cells were washed with pre-warmed phosphate buffered saline (PBS) and overlaid with 2 ml PBS during treatment.

レーザー処理後、細胞を、ウェルから機械的に取り出して、1.5mlの遠心分離用チューブに移した。ミトコンドリア膜ポテンシャル及び全グルタチオンを、キット製造業者の指示に従って測定した。   After laser treatment, the cells were mechanically removed from the wells and transferred to a 1.5 ml centrifuge tube. Mitochondrial membrane potential and total glutathione were measured according to kit manufacturer's instructions.

実施例IV
CRT+(黄色)及びCRT−(白色)の黄色ブドウ球菌実験についてのNIMELSイン・ビトロ試験
我々は、crt遺伝子(黄色カロテノイド色素)を遺伝子工学的に処理して除いた黄色ブドウ球菌のcrt−(白色)変異体を用いて実験を行い、これらの変異体を、野生型(黄色)の黄色ブドウ球菌に対して、予め決めた非致死的線量のNIMELSレーザーにかけた。この実験の目的は、NIMELSレーザーによる遊離基酸素種(ROS)発生現象及び/又は一重項酸素の発生について試験することである。科学文献で、Liu等は、以前に類似のモデルを利用して、黄色の黄色ブドウ球菌のカロテノイド色素の好中球に対する酸化防止的防護活性を試験した。(Liu等、Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity, Vol. 202, No. 2, 2005年、7月18日、209-215頁、その全教示を、参考として本明細書中に援用する。)
Example IV
NIMELS In Vitro Test for CRT + (Yellow) and CRT- (White) S. aureus Experiments We have engineered the crt gene (yellow carotenoid pigment) to remove S. aureus crt- (white ) Experiments were performed with mutants and these mutants were subjected to a predetermined non-lethal dose of NIMELS laser against wild-type (yellow) Staphylococcus aureus. The purpose of this experiment is to test for the free radical oxygen species (ROS) generation phenomenon and / or singlet oxygen generation by the NIMELS laser. In the scientific literature, Liu et al. Previously used a similar model to test the antioxidant protective activity of staphylococcus aureus carotenoid pigments against neutrophils. (Liu et al., Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity, Vol. 202, No. 2, 2005, July 18, pp. 209-215, the entire teachings of which are incorporated herein by reference. (Incorporated inside.)

黄色ブドウ球菌における金色は、生物を一重項酸素から防護することのできるカロテノイド(抗酸化剤)色素により与えられ、かかるカロテノイド色素を産生しない変異体(crt-)が単離された場合には、その変異体のコロニーは、外観が「白色」であり、酸化剤の殺菌作用を一層受けやすく、好中球の生存を損なうということは、以前に測定されている。 Gold in Staphylococcus aureus is given by carotenoid (antioxidant) dyes which can be protected from singlet oxygen organisms, variants that do not produce such carotenoid pigment (crt -) when is isolated, It has been previously determined that the mutant colonies are “white” in appearance, more susceptible to the bactericidal action of oxidants and impair neutrophil survival.

NIMELSレーザーの非致死的線量測定が、(野生型黄色ブドウ球菌に対して)一貫して、変異体の「白色」細胞の90%以下を殺し、正常な黄色ブドウ球菌を殺さないということが見出された。これら2種類の黄色ブドウ球菌株における唯一の遺伝的差異は、変異体における抗酸化剤色素の欠如である。   NIMELS laser non-lethal dosimetry consistently (relative to wild-type S. aureus) consistently kills less than 90% of mutant “white” cells and does not kill normal S. aureus. It was issued. The only genetic difference in these two S. aureus strains is the lack of antioxidant pigments in the mutants.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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実施例V
MRSA、C.アルビカンス及び大腸菌におけるΔΨの変化についてのNIMELSイン・ビトロ試験
無傷の細胞に取り込まれて、それらの無傷の細胞に15〜30分以内で蓄積され、他の細胞質成分に感知できる染色を伴わない選択された蛍光染料がある。これらの膜ポテンシャルの染料インジケーターは、多年にわたって利用可能であり、細胞生理学を研究するために用いられてきた。これらの染料の蛍光強度は、それらの蛍光スペクトル特性が膜貫通ポテンシャルΔΨ−steadyの値の変化の原因であるので、容易にモニターすることができる。
Example V
MRSA, C.I. NIMELS in vitro test for changes in ΔΨ in albicans and E. coli selected by uptake into intact cells, accumulate in those intact cells within 15-30 minutes, and without detectable staining of other cytoplasmic components There is a fluorescent dye. These membrane potential dye indicators have been available for many years and have been used to study cell physiology. The fluorescence intensity of these dyes can be easily monitored because their fluorescence spectral characteristics are responsible for the change in the value of the transmembrane potential ΔΨ-steady.

これらの染料は、一般に、ポテンシャルに依存して、細胞外培地と膜又は膜の細胞質との間で分配されることによって作動する。これは、染料上での電圧ポテンシャルのイオン電荷との相互作用による、染料の再分配によって起きる。この蛍光は、プロトノフォアのカルボニルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾン(CCCP)によって約5分で除去されうる。これは、染料濃度の維持が、機能的ETS及びΔpにより維持される内側が負の膜貫通ポテンシャルに依存することを示している。   These dyes generally work by partitioning between the extracellular medium and the membrane or the cytoplasm of the membrane, depending on the potential. This occurs due to the redistribution of the dye due to the interaction of the voltage potential on the dye with the ionic charge. This fluorescence can be removed in about 5 minutes by the protonophore carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP). This shows that the maintenance of dye concentration depends on the negative transmembrane potential inside maintained by functional ETS and Δp.

仮説試験:
帰無仮説は、μ1−μ2=0
μ1は、カルボシアニン染料にさらされた対照用細胞培養物(レーザーなし)における蛍光強度であり
μ2は、NIMELSレーザーから準致死的線量測定で予備照射された同じ細胞培養物における蛍光強度である
Hypothesis test:
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0
μ 1 is the fluorescence intensity in a control cell culture (without laser) exposed to carbocyanine dye, and μ 2 is the fluorescence intensity in the same cell culture pre-irradiated with quasi-lethal dosimetry from a NIMELS laser. is there

このデータは、NIMELSレーザーシステムによる(細胞の)予備処理によって、細胞の蛍光が(未照射の対照即ち「レーザーを受けてない」細胞よりも一層少なく)消されることを示しており、これは、NIMELSレーザーが、原形質膜を介して、細胞の呼吸過程及び酸化的リン酸化と相互作用したことを示している。
μ1−μ2=0
は、この細胞培養物に対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steadyに何の効果も有しないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、この細胞培養物に対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steadyに対して消散又は脱分極効果を有することを支持する。
This data shows that pre-treatment of the NIMELS laser system (cells) extinguishes the fluorescence of the cells (less than the unirradiated control or “no laser” cells), It shows that the NIMELS laser interacted with the cellular respiratory process and oxidative phosphorylation through the plasma membrane.
μ 1 −μ 2 = 0
Supports that the additional quasi-lethal NIMEL irradiation on this cell culture has no effect on ΔΨ-steady.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that additional quasi-lethal NIMEL irradiation on this cell culture has a dissipative or depolarizing effect on ΔΨ-steady.

材料及び方法:
BacLight(商標)細菌膜ポテンシャルキット(B34950, Invitrogen U S)。このBacLight(商標)細菌膜ポテンシャルキットは、カルボシアニン染料DiOC2(3)(3,3’−ジエチルオキサカルボシアニンヨージド、成分A)及びCCCP(カルボニルシアニド3−クロロフェニルヒドラゾン、成分B)(両方ともDMSO中)、及び1×PBS溶液(成分C)を提供する。
DiOC2(3)は、すべての細菌細胞で緑色蛍光を示すが、この蛍光は、一層大きい膜ポテンシャルにより引き起こされる一層高いサイトゾル濃度において染料分子が自己会合するにつれて、赤色放射の方へ変化する。プロトンイオノフォア例えばCCCPは、膜ポテンシャルを、プロトン勾配を排除することによって破壊し、一層高度の緑色蛍光を引き起こす。
Materials and methods:
BacLight ™ bacterial membrane potential kit (B34950, Invitrogen US). This BacLight ™ bacterial membrane potential kit contains carbocyanine dyes DiOC2 (3) (3,3′-diethyloxacarbocyanine iodide, component A) and CCCP (carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone, component B) (both Both in DMSO) and 1 × PBS solution (component C).
DiOC2 (3) exhibits green fluorescence in all bacterial cells, but this fluorescence changes towards red emission as the dye molecules self-associate at higher cytosolic concentrations caused by the greater membrane potential. Proton ionophores, such as CCCP, disrupt the membrane potential by eliminating the proton gradient, causing higher green fluorescence.

MRSAにおける膜ポテンシャルΔΨの検出
緑色蛍光放射は、対照と準致死的線量測定でレーザー照射された試料についての集団平均蛍光強度を利用して計算された:
The detection green fluorescence emission of the membrane potential ΔΨ in MRSA was calculated using the population mean fluorescence intensity for the samples lasered with control and quasi-lethal dosimetry:

Figure 2010512232
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このデータは、μ1−μ2>0(レーザー照射された細胞)が、図8に示したように、一層少ない「緑色蛍光」を有したことを示している。これらのMRSA試料は、ΔΨ−steady−bactの、準致死的NIMELS線量測定によるΔΨ−trans−bactの一つへの変化及び低下を明確に示した。 This data shows that μ 1 −μ 2 > 0 (laser irradiated cells) had less “green fluorescence” as shown in FIG. These MRSA samples clearly showed a change in ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact by quasi-lethal NIMELS dosimetry.

C.アルビカンスにおける膜ポテンシャルΔΨの検出
緑色蛍光放射は、対照及び下記の表に列記された準致死的線量測定でレーザー照射された試料についての集団平均蛍光強度を利用して計算された:
C. The detected green fluorescence emission of the membrane potential ΔΨ in albicans was calculated using the population mean fluorescence intensity for the control and the samples irradiated with quasi-lethal dosimetry listed in the table below:

Figure 2010512232
Figure 2010512232

このデータは、μ1−μ2>0(レーザー照射されたC.アルビカンス細胞)が、図9に示したように、一層少ない「緑色蛍光」を有したことを示している。これらのC.アルビカンス試料は、ΔΨ−steady−fungiの、準致死的NIMELS線量測定及び増大する(準致死的)NIMELS線量測定によるΔΨ−trans−fungiの一つへの変化及び低下を明確に示した。 This data shows that μ 1 −μ 2 > 0 (laser-irradiated C. albicans cells) had less “green fluorescence” as shown in FIG. These C.I. The albicans sample clearly showed a change and decline of ΔΨ-steady-fungi to one of ΔΨ-trans-fungi by quasi-lethal NIMELS dosimetry and increasing (quasi-lethal) NIMELS dosimetry.

大腸菌における膜ポテンシャルΔΨの検出
赤色/緑色比を、対照及び準致死的線量測定でレーザー照射した試料についての集団平均蛍光強度を利用して計算した:
Detecting red / green ratio of the membrane potential ΔΨ in E. coli, were calculated using the population mean fluorescence intensity for samples laser irradiation in control and sublethal dosimetry:

このデータは、μ1−μ2>0(レーザー照射された細胞)が、図19に示したように、一層少ない「緑色蛍光」を有したことを示している。これらの大腸菌試料は、ΔΨ−steady−bactの、準致死的NIMELS線量測定によるΔΨ−trans−bactの一つへの変化及び低下を明確に示した。 This data shows that μ 1 −μ 2 > 0 (laser irradiated cells) had less “green fluorescence” as shown in FIG. These E. coli samples clearly showed a change and drop in ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact by quasi-lethal NIMELS dosimetry.

実施例VI
C.アルビカンスにおける、準致死的レーザー線量測定によるΔΨ−mitoについてのNIMELSイン・ビトロ試験
仮説試験:
帰無仮説は、μ1−μ2=0
a)μ1は、ミトコンドリア膜ポテンシャル検出キットにさらされた対照細胞培養物のミトコンドリアにおける蛍光強度である。
b)μ2は、NIMELSレーザーから準致死的線量測定で予備照射されてミトコンドリア膜ポテンシャル検出キットにさらされた同じ細胞培養物における蛍光強度である。
Example VI
C. NIMELS in vitro test for Δψ-mito by quasi-lethal laser dosimetry in Albicans Hypothesis test:
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0
a) μ 1 is the fluorescence intensity in mitochondria of control cell cultures exposed to the mitochondrial membrane potential detection kit.
b) μ 2 is the fluorescence intensity in the same cell culture pre-irradiated from the NIMELS laser with quasi-lethal dosimetry and exposed to the mitochondrial membrane potential detection kit.

このデータは、ミトコンドリアの蛍光が、NIMELSレーザーシステムによる(細胞の)予備処理によって、(対照のレーザー照射されてない細胞よりも少なく)消されることを示しており、これらの結果は、NIMELSレーザーが、細胞の呼吸過程及び酸化的リン酸化と、真菌及び哺乳動物細胞のミトコンドリアにおいて相互作用したことを示している。
μ1−μ2=0
は、この細胞培養物のミトコンドリアに対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mitoに何の効果も有しないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、この細胞培養物に対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mitoに対して消散又は脱分極効果を有することを支持する。
This data indicates that mitochondrial fluorescence is extinguished (less than control non-irradiated cells) by (cell) pre-treatment with the NIMELS laser system, and these results indicate that the NIMELS laser It has been shown to interact with cellular respiratory processes and oxidative phosphorylation in the mitochondria of fungal and mammalian cells.
μ 1 −μ 2 = 0
Supports that the additional quasi-lethal NIMEL irradiation on the mitochondria of this cell culture has no effect on ΔΨ-steady-mito.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that additional quasi-lethal NIMEL irradiation on this cell culture has a dissipative or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito.

材料及び方法:
ミトコンドリア膜ポテンシャル検出キット(APO LOGIX JC-1)(Cell Technology Inc., 950 Rengstorff Ave, Sute D; Mountain View CA 94043)。
Materials and methods:
Mitochondrial membrane potential detection kit (APO LOGIX JC-1) (Cell Technology Inc., 950 Rengstorff Ave, Sute D; Mountain View CA 94043).

ミトコンドリア膜ポテンシャル(ΔΨ)の喪失は、アポトーシスの顕著な特徴である。この APO LOGIX JC-1 アッセイキットは、細胞中のミトコンドリア膜ポテンシャルを測定する。   Loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨ) is a hallmark of apoptosis. This APO LOGIX JC-1 assay kit measures the mitochondrial membrane potential in cells.

アポトーシスを起こしていない細胞では、JC−1(5,5’,6,6’−テトラクロロ−1,1’,3,3’−テトラエチルベンズ−イミダゾリルカルボシアニンヨージド)は、モノマーとしてサイトゾル中に存在し(緑色)、凝集物としてミトコンドリアにも蓄積する(赤色になる)。ところが、アポトーシス及びネクローシスを起こした細胞では、JC−1は、モノマー形態で存在して、サイトゾルを緑色に染める。   In non-apoptotic cells, JC-1 (5,5 ′, 6,6′-tetrachloro-1,1 ′, 3,3′-tetraethylbenz-imidazolylcarbocyanine iodide) is the cytosol as a monomer. It exists in (green) and accumulates in mitochondria as aggregates (red). However, in cells that have undergone apoptosis and necrosis, JC-1 exists in monomeric form and stains the cytosol green.

Figure 2010512232
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この(APO LOGIX JC-1)キットは、膜ポテンシャルを、緑色蛍光の赤色蛍光への会話によって測定する。図10Aにおいて、赤色の出現は測定されてプロットされており、これは、無傷の膜を有する細胞においてのみ起き、緑色の赤色に対する比は、図10Bに示されている(対照及びレーザー照射された試料の両方について)。明らかに、この試験においては、レーザーを受けた試料において、赤色蛍光が減少しているが、緑色の赤色に対する比は増大しており、これは、脱分極を示している。これらの結果は、膜貫通ΔΨ試験と同じである(即ち、両方のデータは、脱分極を示している)。   This (APO LOGIX JC-1) kit measures membrane potential by conversation of green fluorescence to red fluorescence. In FIG. 10A, the appearance of red is measured and plotted, which only occurs in cells with intact membranes, and the ratio of green to red is shown in FIG. 10B (control and laser irradiated). For both samples). Obviously, in this test, the red fluorescence is decreased in the sample that received the laser, but the ratio of green to red is increased, indicating depolarization. These results are the same as the transmembrane ΔΨ test (ie, both data indicate depolarization).

これらの結果は又、μ1−μ2>0及び細胞ミトコンドリアに対する準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mitoに対して消散又は脱分極効果を有することをも示し、カンジダ・アルビカンスのΔΨ−steady−mito−fungiのΔΨ−trans−mito−fungiへの明らかな低下を示している。 These results also, μ 1 -μ 2> 0 and sublethal NIMEL irradiation on cell mitochondria also shown to have dissipated or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito, Candida albicans [Delta] [Psi]-steady -Shows a clear decrease of -mito-fungi to [Delta] [Psi] -trans-mito-fungi.

実施例VII
準致死的レーザー線量測定によるヒト胎児腎臓細胞のΔΨ−mitoについてのNIMELSイン・ビトロ試験
仮説試験:
帰無仮説は、μ1−μ2=0
a)μ1は、ミトコンドリア膜ポテンシャル検出キットにさらされた哺乳動物対照細胞培養物のミトコンドリア(レーザー照射なし)における蛍光強度である。
b)μ2は、NIMELSレーザーから準致死的線量測定で予備照射されてミトコンドリア膜ポテンシャル検出キットにさらされた同じ哺乳動物細胞培養物における蛍光強度である。
Example VII
NIMELS in vitro test for Δψ-mito of human fetal kidney cells by quasi-lethal laser dosimetry Hypothesis test:
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0
a) μ 1 is the fluorescence intensity in mitochondria (no laser irradiation) of mammalian control cell cultures exposed to the mitochondrial membrane potential detection kit.
b) μ 2 is the fluorescence intensity in the same mammalian cell culture pre-irradiated from the NIMELS laser with quasi-lethal dosimetry and exposed to the mitochondrial membrane potential detection kit.

膜ポテンシャル検出キット
このデータは、ミトコンドリアの蛍光が、NIMELSレーザーシステムによる(細胞の)予備処理によって、(対照のレーザー照射されてない細胞よりも少なく)消されることを示しており、これらの結果は、NIMELSレーザーが、細胞の呼吸過程及び酸化的リン酸化と、哺乳動物細胞のミトコンドリアにおいて相互作用したことを示している。
μ1−μ2=0
は、この哺乳動物細胞培養物のミトコンドリアに対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mito−mamに何の効果も有しないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、この哺乳動物細胞培養物に対する追加の準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mito−mamに対して消散又は脱分極効果を有することを支持する。
Membrane Potential Detection Kit This data shows that mitochondrial fluorescence is extinguished (less than control non-irradiated cells) by (cell) pretreatment with the NIMELS laser system, and these results , Indicating that the NIMELS laser interacted with the cellular respiratory process and oxidative phosphorylation in the mitochondria of mammalian cells.
μ 1 −μ 2 = 0
Supports that the additional quasi-lethal NIMEL irradiation on mitochondria of this mammalian cell culture has no effect on ΔΨ-steady-mito-mam.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that additional quasi-lethal NIMEL irradiation for this mammalian cell culture has a dissipative or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito-mam.

材料及び方法:
ミトコンドリア膜ポテンシャル検出キット(APO LOGIX JC-1)(Cell Technology Inc., 950 Rengstorff Ave, Sute D; Mountain View CA 94043)。
ミトコンドリア膜ポテンシャル(ΔΨ)の喪失は、アポトーシスの顕著な特徴である。この APO LOGIX JC-1 アッセイキットは、細胞中のミトコンドリア膜ポテンシャルを測定する。アポトーシスを起こしていない細胞では、JC−1(5,5’,6,6’−テトラクロロ−1,1’,3,3’−テトラエチルベンズ−イミダゾリルカルボシアニンヨージド)は、モノマーとしてサイトゾル中に存在し(緑色)、凝集物としてミトコンドリアにも蓄積する(赤色になる)。ところが、アポトーシス及びネクローシスを起こした細胞では、JC−1は、モノマー形態で存在して、サイトゾルを緑色に染める。
Materials and methods:
Mitochondrial membrane potential detection kit (APO LOGIX JC-1) (Cell Technology Inc., 950 Rengstorff Ave, Sute D; Mountain View CA 94043).
Loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨ) is a hallmark of apoptosis. This APO LOGIX JC-1 assay kit measures the mitochondrial membrane potential in cells. In non-apoptotic cells, JC-1 (5,5 ′, 6,6′-tetrachloro-1,1 ′, 3,3′-tetraethylbenz-imidazolylcarbocyanine iodide) is the cytosol as a monomer. It exists in (green) and accumulates in mitochondria as aggregates (red). However, in cells that have undergone apoptosis and necrosis, JC-1 exists in monomeric form and stains the cytosol green.

Figure 2010512232
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HEK−293(ヒト胎児腎臓細胞)のΔΨ−mito試験:
この(APO LOGIX JC-1)キットは、膜ポテンシャルを、緑色蛍光の赤色蛍光への会話によって測定する。図11Aにおいて、赤色の出現は測定されてプロットされており、これは、無傷の膜を有する細胞においてのみ起き、緑色の赤色に対する比は、図11Bに示されている(対照及びレーザー照射された試料の両方について)。
ΔΨ-mito test of HEK-293 (human embryonic kidney cells):
This (APO LOGIX JC-1) kit measures membrane potential by conversation of green fluorescence to red fluorescence. In FIG. 11A, the appearance of red is measured and plotted, which only occurs in cells with intact membranes, and the ratio of green to red is shown in FIG. 11B (control and laser irradiated). For both samples).

明らかに、この試験においては、レーザーを受けた試料において、赤色蛍光が減少しているが、緑色の赤色に対する比は増大しており、これは、脱分極を示している。これらの結果は、μ1−μ2>0及び哺乳動物細胞ミトコンドリアに対する準致死的NIMEL照射がΔΨ−steady−mito−mamに対して消散又は脱分極効果を有することを示しており、哺乳動物におけるΔΨ−steady−mito−mamのΔΨ−trans−mito−mamへの明らかな低下を示している。 Apparently, in this test, the red fluorescence is decreased in the sample that received the laser, but the ratio of green to red is increased, indicating depolarization. These results show that μ 1 −μ 2 > 0 and quasi-lethal NIMEL irradiation on mammalian cell mitochondria have a dissipative or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito-mam, in mammals It shows a clear drop from ΔΨ-steady-mito-mam to ΔΨ-trans-mito-mam.

実施例VIII
反応性酸素種(ROS)についてのNIMELSイン・ビトロ試験
これらの反応性酸素種(ROS)の発生についてのイン・ビトロ試験を、細菌の膜貫通ΔΨ−steady−bactのΔΨ−trans−bactへの、ΔΨ−steady−mito−fungiのΔΨ−trans−mito−fungiへの、及びΔΨ−steady−mito−mamのΔΨ−trans−mito−mamへの、上記の実施例においてΔΨ試験で用いたものに匹敵する準致死的レーザー線量測定による、レーザーによる変化後に行った。
Example VIII
NIMELS In Vitro Test for Reactive Oxygen Species (ROS) An in vitro test for the generation of these reactive oxygen species (ROS) was performed using bacterial transmembrane ΔΨ-steady-bact to ΔΨ-trans-bact. , .DELTA..PSI.-steady-mito-fungi to .DELTA..PSI.-trans-mito-fungi, and .DELTA..PSI.-steady-mito-mam to .DELTA..PSI.-trans-mit-mamma. After the laser change, with comparable quasi-lethal laser dosimetry.

材料及び方法:
全グルタチオン定量用キット(Dojindo Laboratories; Kumamoto Techno Research Park, 2025-5 Tabaru, Mashiki-machi, Kamimashiki-gun; Kumamoto 861-2202, 日本国)
Materials and methods:
Kit for determination of total glutathione (Dojindo Laboratories; Kumamoto Techno Research Park, 2025-5 Tabaru, Mashiki-machi, Kamimashiki-gun; Kumamoto 861-2202, Japan)

グルタチオン(GSH)は、動物組織、植物組織、細菌及び酵母中に最も豊富にあるチオール(SH)化合物である。GSHは、反応性酸素種に対する防護及びタンパク質のSH基の維持などの多くの異なる役割を演じている。これらの反応において、GSHは、グルタチオンジスルフィド(GSSG:GSHの酸化型)に変換される。GSSGは、グルタチオンレダクターゼによって酵素的に還元されるので、GSHは、生物体における優勢な形態である。エルマン試薬として知られるDTNB(5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸))が、チオール化合物の検出のために開発された。1985年に、DTNB及びグルタチオンレダクターゼによるグルタチオンリサイクリングシステムが、高度に敏感なグルタチオン検出方法を造るということが示唆された。DTNBとグルタチオン(GSH)は反応して、2−ニトロ−5−チオ安息香酸及びグルタチオンジスルフィド(GSSG)を生成する。2−ニトロ−5−チオ安息香酸は、黄色の生成物であるので、試料用液中のGSH濃度は、412nmでの吸光度の測定により測定することができる。GSHは、GSSGから、グルタチオンレダクターゼによって生成され、DTNBと反応して再び2−ニトロ−5−チオ安息香酸を生成する。それ故、このリサイクリング反応は、全グルタチオン検出の感度を改良する。   Glutathione (GSH) is the most abundant thiol (SH) compound in animal tissues, plant tissues, bacteria and yeast. GSH plays many different roles, such as protecting against reactive oxygen species and maintaining the SH groups of proteins. In these reactions, GSH is converted to glutathione disulfide (GSSG: oxidized form of GSH). Since GSSG is enzymatically reduced by glutathione reductase, GSH is the predominant form in organisms. DTNB (5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoic acid)), known as the Elman reagent, was developed for the detection of thiol compounds. In 1985, it was suggested that the glutathione recycling system with DTNB and glutathione reductase creates a highly sensitive glutathione detection method. DTNB and glutathione (GSH) react to produce 2-nitro-5-thiobenzoic acid and glutathione disulfide (GSSG). Since 2-nitro-5-thiobenzoic acid is a yellow product, the GSH concentration in the sample solution can be measured by measuring the absorbance at 412 nm. GSH is produced from GSSG by glutathione reductase and reacts with DTNB to again produce 2-nitro-5-thiobenzoic acid. This recycling reaction therefore improves the sensitivity of total glutathione detection.

有意の濃度では、ROSは、急速且つ特異的に、グルタチオン抗酸化システムの成分(カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、GSH)によるその還元速度を超える速度で、標的と反応する。   At significant concentrations, ROS reacts rapidly and specifically with the target at a rate that exceeds its reduction rate by components of the glutathione antioxidant system (catalase, peroxidase, GSH).

ΔΨ−steady−bactをΔΨ−trans−bactの一つに変える準致死的NIMELS線量測定におけるMRSA中のグルタチオンの検出
図12に示したように、これらの結果は、ΔΨ−steady−bactをΔΨ−trans−bactの一つに変える準致死的NIMELS線量測定におけるMRSA中の全グルタチオンの減少を明確に示しており、これは、膜貫通ΔΨ−steady−bactのΔΨ−trans−bactの一つへの準致死的変化によるROSの発生の証拠である。
Detection of glutathione in MRSA in quasi-lethal NIMELS dosimetry changing ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact As shown in FIG. 12, these results indicate that ΔΨ-steady-bact is ΔΨ− It clearly shows a decrease in total glutathione in MRSA in quasi-lethal NIMELS dosimetry that converts to one of the trans-bacts, which translates from transmembrane ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact. Evidence for the occurrence of ROS due to quasi-lethal changes.

ΔΨ−steadyをΔΨ−transの一つに変える準致死的NIMELS線量測定における大腸菌中のグルタチオンの検出
図20に示したように、これらの結果は、ΔΨ−steady−bactをΔΨ−trans−bactの一つに変える準致死的NIMELS線量測定における大腸菌中の全グルタチオンの減少を明確に示しており、これは、膜貫通ΔΨ−steady−bactのΔΨ−trans−bactの一つへの準致死的変化によるROSの発生の証拠である。
Detection of glutathione in E. coli in quasi-lethal NIMELS dosimetry changing ΔΨ-steady to one of ΔΨ-trans As shown in FIG. 20, these results indicate that ΔΨ-steady-bact is changed to ΔΨ-trans-bact. It clearly shows the reduction of total glutathione in E. coli in quasi-lethal NIMELS dosimetry changing to one, which is a quasi-lethal change of transmembrane ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact This is evidence of the occurrence of ROS.

ΔΨ−steady−mito−fungiをΔΨ−trans−mito−fungiに変え、その後、ΔΨ−steady−fungiをΔΨ−trans−fungiの一つに変える準致死的NIMELSにおけるC.アルビカンス中のグルタチオンの検出   C. in quasi-lethal NIMELS changing ΔΨ-steady-mito-fungi to ΔΨ-trans-mito-fungi and then changing ΔΨ-steady-fungi to one of ΔΨ-trans-fungi. Detection of glutathione in albicans

ΔΨ−steady−mito−fungiをΔΨ−trans−mito−fungiに変え、その後、ΔΨ−steady−fungiをΔΨ−trans−fungiの一つに変える準致死的NIMELS線量測定におけるC.アルビカンス中のグルタチオンの検出
図13に示したように、これらの結果は、ΔΨ−steady−mito−fungiをΔΨ−trans−mito−fungiに変え、その後、ΔΨ−steady−fungiをΔΨ−trans−fungiの一つに変える準致死的NIMELS線量測定におけるC.アルビカンス中の全グルタチオンの減少を明確に示しており、これは、膜貫通ΔΨ−steady−mito−fungiのΔΨ−trans−mito−fungiへの、その後の、ΔΨ−steady−fungiのΔΨ−trans−fungiの一つへの準致死的変化によるROSの発生の証拠である。
C. in quasi-lethal NIMELS dosimetry changing [Delta] [Psi] -steady-mito-fungi to [Delta] [Psi] -trans-mito-fungi and then changing [Delta] [Psi] -steady-fungi to one of [Delta] [Psi] -trans-fungi. Detection of glutathione in albicans As shown in FIG. 13, these results indicate that ΔΨ-steady-mito-fungi is changed to ΔΨ-trans-mito-fungi and then ΔΨ-steady-fungi is changed to ΔΨ-trans-fungi. C. in quasi-lethal NIMELS dosimetry It clearly shows a decrease in total glutathione in the albicans, which is transmembrane ΔΨ-steady-mito-fungi to ΔΨ-trans-mito-fungi, then ΔΨ-steady-fungi ΔΨ-trans- Evidence for the occurrence of ROS due to a quasi-lethal change to one of the fungi.

ΔΨ−steady−mito−mamをΔΨ−trans−mamに変える準致死的NIMELS線量測定におけるHEK−293(ヒト胎児腎臓細胞)中でのグルタチオンの検出
図14に示したように、これらの結果は、ΔΨ−steady−mito−mamをΔΨ−trans−mito−mamに変える準致死的NIMELS線量測定におけるHEK−293(ヒト胎児腎臓細胞)中での全グルタチオンの減少を明確に示しており、これは、NIMELS媒介の膜貫通ΔΨ−steady−mito−mamのΔΨ−trans−mito−mamへの準致死的変化によるROSの発生の証拠である。
Detection of glutathione in HEK-293 (human embryonic kidney cells) in quasi-lethal NIMELS dosimetry changing ΔΨ-steady-mito-mam to ΔΨ-trans-mam As shown in FIG. It clearly shows a decrease in total glutathione in HEK-293 (human embryonic kidney cells) in quasi-lethal NIMELS dosimetry that changes ΔΨ-steady-mito-mam to ΔΨ-trans-mito-mam, Evidence for the occurrence of ROS by NIMELS-mediated transmembrane Δψ-steady-mito-mam to Δψ-trans-mito-mam.

実施例IX
準致死的線量のNIMELSレーザーの、エリスロマイシン及びトリメトプリムを伴うMRSAへの影響の評価
この実施例では、NIMELSレーザーの準致死的線量が、MRSAにおいて、抗生物質エリスロマイシンの効果を抗生物質トリメトプリムより一層強化するかどうかを測定した。エリスロマイシン耐性においては、流出用ポンプが、主要な因子を演じている。トリメトプリムの流出用ポンプによる耐性機構は、グラム陽性の黄色ブドウ球菌においては、報告されていない。
Example IX
Evaluation of the effect of quasi-lethal dose of NIMELS laser on MRSA with erythromycin and trimethoprim In this example, the quasi-lethal dose of NIMELS laser enhances the effect of antibiotic erythromycin more than the antibiotic trimethoprim in MRSA Measured whether or not. In erythromycin resistance, the efflux pump plays a major factor. The resistance mechanism of the trimethoprim efflux pump has not been reported in Gram-positive S. aureus.

背景:エリスロマイシンは、β−ラクタム系のペニシリンに非常に類似した抗菌スペクトルを有するマルコライド系抗生物質である。過去において、それは、広範なグラム陽性細菌の皮膚及び気道感染の治療に有効であり、最も安全に使える抗生物質の一つと考えられてきた。過去においては、エリスロマイシンは、ペニシリンに対するアレルギーを有する人々のために用いられてきた。エリスロマイシンの作用機構は、細菌の成長及び複製を、細菌のタンパク質合成を妨害することにより防止することである。これは、エリスロマイシンが、50Sの細菌リボソーム中の23SrRNA分子に結合し、それにより、成長中のペプチド鎖が出るのをブロックし、そうして、ペプチドの移動を阻害するので達成される。エリスロマイシン耐性(他のマルコライドも)は、手に負えず、広範であり、2つの有意の耐性システムによって達成される:
A)50Sリボソームサブユニット中の23SrRNAを無反応にする改変
B)薬物の細胞外への流出
Background: Erythromycin is a marcolide antibiotic with an antibacterial spectrum very similar to β-lactam penicillin. In the past, it has been considered one of the safest and most effective antibiotics for the treatment of a wide range of Gram-positive bacterial skin and respiratory tract infections. In the past, erythromycin has been used for people with allergies to penicillin. The mechanism of action of erythromycin is to prevent bacterial growth and replication by interfering with bacterial protein synthesis. This is achieved because erythromycin binds to the 23S rRNA molecule in the 50S bacterial ribosome, thereby blocking the growth of the growing peptide chain and thus inhibiting peptide migration. Erythromycin resistance (and other marcolides) is uncontrollable and extensive and is achieved by two significant resistance systems:
A) Modification that makes 23S rRNA in the 50S ribosomal subunit unreactive B) Drug outflow

トリメトプリムは、歴史的に尿管感染症の治療に用いられてきた抗生物質である。それは、ジヒドロフォレートレダクターゼの阻害剤として知られる抗菌剤のクラスのメンバーである。トリメトプリムの作用機構は、それがジヒドロ葉酸の類似体であるので、細菌のジヒドロフォレートレダクターゼ(DHFR)のシステムを邪魔することである。これは、この酵素に対する天然の基質よりも1000倍高い親和性のために、DHFRの競争阻害を引き起こす。   Trimethoprim is an antibiotic that has historically been used to treat urinary tract infections. It is a member of a class of antibacterial agents known as inhibitors of dihydrofolate reductase. The mechanism of action of trimethoprim is to interfere with the bacterial dihydrofolate reductase (DHFR) system because it is an analog of dihydrofolate. This causes competitive inhibition of DHFR due to an affinity 1000 times higher than the natural substrate for this enzyme.

従って、トリメトプリムは、テトラヒドロ葉酸分子の合成を阻害する。テトラヒドロ葉酸は、DNAヌクレオチドチミジレートのデノボ合成において必須の前駆体である。細菌は、環境(即ち、感染宿主)から葉酸を取り込むことができず、それ故、それら自身のテトラヒドロ葉酸のデノボ合成に依存している。この酵素の阻害は、最終的に、DNA複製を妨害する。   Therefore, trimethoprim inhibits the synthesis of tetrahydrofolate molecules. Tetrahydrofolic acid is an essential precursor in the de novo synthesis of DNA nucleotide thymidylate. Bacteria cannot take up folic acid from the environment (ie, the infected host) and are therefore dependent on the de novo synthesis of their own tetrahydrofolic acid. Inhibition of this enzyme ultimately prevents DNA replication.

トリメトプリム耐性は、一般に、正常染色体のDHFRの過剰生産、又は薬物耐性DHFR酵素から生じる。トリメトプリム耐性の黄色ブドウ球菌の報告は、その耐性は、染色体的に媒介された型のものか又は大型プラスミドにコードされていることを示してきた。幾つかの株は、染色体性とプラスミド媒介によるトリメトプリム耐性の両方を示すと報告されてきた。グラム陽性の病原体である黄色ブドウ球菌においては、トリメトプリムに対する耐性は、遺伝子変異のためであり、トリメトプリムが能動的に細胞外へ流出されたという報告はされてない。   Trimethoprim resistance generally arises from overproduction of normal chromosome DHFR, or drug-resistant DHFR enzymes. Reports of trimethoprim resistant Staphylococcus aureus have shown that the resistance is either chromosomally mediated or encoded in a large plasmid. Several strains have been reported to show both chromosomal and plasmid-mediated trimethoprim resistance. In Staphylococcus aureus, a Gram-positive pathogen, resistance to trimethoprim is due to genetic mutation, and it has not been reported that trimethoprim was actively effluxed extracellularly.

細菌における流出用ポンプ
細菌及び真菌における薬物耐性の主たる経路は、細胞の細胞質において治療的濃度が得られないようにする、抗生物質の細胞外への能動輸送(流出)である。
Pumps for efflux in bacteria The main pathway of drug resistance in bacteria and fungi is the active transport (efflux) of antibiotics out of the cell, preventing therapeutic concentrations from being obtained in the cytoplasm of the cells.

抗生物質(及び他の有害な分子)の能動的流出は、グラム陽性細菌の細胞質膜及びグラム陰性細菌の外膜中の一連の膜貫通タンパク質によって媒介される。   Active efflux of antibiotics (and other harmful molecules) is mediated by a series of transmembrane proteins in the cytoplasmic membrane of gram positive bacteria and the outer membrane of gram negative bacteria.

臨床的には、流出用ポンプにより媒介される抗生物質耐性が、グラム陽性細菌においてマルコライド系抗生物質、テトラサイクリン及びフルオロキノロンに対して最も関連している。グラム陰性細菌においては、β−ラクタム流出媒介の耐性も又、臨床的に関連性が高い。   Clinically, antibiotic resistance mediated by efflux pumps is most relevant to marcolide antibiotics, tetracyclines and fluoroquinolones in Gram-positive bacteria. In gram negative bacteria, β-lactam efflux mediated resistance is also clinically relevant.

仮説試験
帰無仮説は、μ1−μ2=0 及びμ1−μ3=0であり、ここに:
a)μ1は、NIMELSレーザーシステムからの、対照としてのMRSAへの準致死的線量測定であり、そして;
b)μ2は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、トリメトプリムの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定であり、そして;
c)μ3は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、エリスロマイシンの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定である。
The hypothesis testing null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 = 0, where:
a) μ 1 is a quasi-lethal dosimetry from the NIMELS laser system to MRSA as a control;
b) μ 2 is a quasi-lethal dosimetry with addition of a resistant MIC just below the effective level of trimethoprim to MRSA from the same NIMELS laser system;
c) μ 3 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of erythromycin to MRSA from the same NIMELS laser system.

このデータは、抗生物質トリメトプリム又はエリスロマイシンの添加が、準致死的照射を変えて、下記のように、これらのMRSAコロニーの成長の減少を生じることを示している:
μ1−μ2=0
トリメトプリムの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、トリメトプリムの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
μ1−μ3=0
は、エリスロマイシンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ3>0
は、エリスロマイシンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
This data shows that the addition of antibiotics trimethoprim or erythromycin alters quasi-lethal irradiation, resulting in a decrease in the growth of these MRSA colonies as follows:
μ 1 −μ 2 = 0
It supports that the addition of trimethoprim does not produce deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that the addition of trimethoprim produces a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 −μ 3 = 0
Support that the addition of erythromycin does not produce a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 -μ 3> 0
Support that the addition of erythromycin produces a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

結果:
この実験は、明らかに、NIMELSシステムによる準致死的レーザーパラメーター下で、μ1−μ2=0且つμ1−μ3>=0であることを示した。これは、流出用ポンプが、阻害されていること、及びエリスロマイシン耐性が、MRSAのΔΨ−steady−bactに対するNIMELS効果によって逆転されていることを示している。
result:
This experiment clearly showed that μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 > = 0 under quasi-lethal laser parameters with the NIMELS system. This indicates that the efflux pump is inhibited, and that erythromycin resistance is reversed by the NIMELS effect on ΔSA-steady-bact of MRSA.

実施例X
NIMELSレーザーの準致死的線量の、テトラサイクリン及びリファンピンを伴うMRSAに対する影響の評価
この実験の目的は、準致死的線量のNIMELレーザーが、MRSAにおいて、抗生物質テトラサイクリンの効果を抗生物質リファンピンよりも強化するかどうかを観察することであった。流出用ポンプは、よく調べられており、テトラサイクリン耐性において主要な因子を演じている。しかしながら、リファンピンの流出用ポンプによる耐性機構は、グラム陽性の黄色ブドウ球菌では、報告されていない。
Example X
Evaluating the effects of NIMELS laser quasi-lethal dose on MRSA with tetracycline and rifampin The purpose of this experiment is to increase the effect of antibiotic tetracycline over antibiotic rifampin in MRSA. Was to see if. Outflow pumps are well-studied and play a major factor in tetracycline resistance. However, the resistance mechanism by rifampin efflux pumps has not been reported in Gram-positive S. aureus.

この実験は、以前にも、エリスロマイシン及びトリメトプリムを用いて行われ、データは、NIMELS効果は、エリスロマイシンにおいて流出用ポンプによる耐性機構にダメージを与えることができることを示した。   This experiment was previously performed with erythromycin and trimethoprim, and the data showed that the NIMELS effect can damage the resistance mechanism by the efflux pump in erythromycin.

テトラサイクリン:
テトラサイクリンは、静菌性抗生物質であり、これは、それが、細菌の成長を、タンパク質合成を阻害することにより妨げることを意味する。テトラサイクリンは、これを、細菌の30Sリボソームの作用を、酵素アミノアシル−tRNAの結合により阻害することによって達成する。テトラサイクリン耐性は、しばしば、エネルギー依存性のテトラサイクリンの流出をコードする新たな遺伝子の獲得、又は細菌リボソームをテトラサイクリンの作用から防護するタンパク質をコードする新たな遺伝子の獲得のためである。
tetracycline:
Tetracycline is a bacteriostatic antibiotic, which means that it prevents bacterial growth by inhibiting protein synthesis. Tetracycline accomplishes this by inhibiting the action of the bacterial 30S ribosome by binding of the enzyme aminoacyl-tRNA. Tetracycline resistance is often due to the acquisition of a new gene that encodes an energy-dependent tetracycline efflux or a protein that encodes a protein that protects the bacterial ribosome from the action of tetracycline.

リファンピン:
リファンピンは、細菌RNAポリメラーゼの阻害剤であり、RNAの伸張を直接ブロックすることにより機能する。リファンピシンは、典型的には、ミコバクテリア感染を処理するために用いられるが、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)の治療においてもフシジン酸(静菌性タンパク質合成阻害剤)と共に役割をも演じる。リファンピン耐性がMRSAにおいて流出用ポンプによるという報告はない。
Rifampin:
Rifampin is an inhibitor of bacterial RNA polymerase and functions by directly blocking RNA elongation. Rifampicin is typically used to treat mycobacterial infections, but also plays a role with fusidic acid (a bacteriostatic protein synthesis inhibitor) in the treatment of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). There is no report that rifampin resistance is due to spill pumps in MRSA.

仮説:
帰無仮説は、μ1−μ2=0 及びμ1−μ3=0であり、ここに:
a)μ1は、NIMELSレーザーシステムからの、対照としてのMRSAへの準致死的線量測定であり、そして;
b)μ2は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、テトラサイクリンの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定であり、そして;
c)μ3は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、リファンピンの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定である。
hypothesis:
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 = 0, where:
a) μ 1 is a quasi-lethal dosimetry from the NIMELS laser system to MRSA as a control;
b) μ 2 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of tetracycline to MRSA from the same NIMELS laser system;
c) μ 3 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of rifampin to MRSA from the same NIMELS laser system.

このデータは、抗生物質テトラサイクリン又はリファンピンの添加が、準致死的照射後に、下記のように、これらのMRSAコロニーの成長の減少を生じることを示している:
μ1−μ2=0
は、テトラサイクリンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、テトラサイクリンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
μ1−μ3=0
は、リファンピンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ3>0
は、リファンピンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
This data shows that the addition of antibiotic tetracycline or rifampin results in a decrease in the growth of these MRSA colonies after sublethal irradiation, as follows:
μ 1 −μ 2 = 0
Support that the addition of tetracycline does not produce a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that the addition of tetracycline produces a detrimental effect on normally grown MRSA colonies after quasi-lethal NIMEL irradiation.
μ 1 −μ 3 = 0
Support that the addition of rifampin does not produce a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 -μ 3> 0
Support that the addition of rifampin produces deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

結果:
この実験は、明らかに、NIMELSシステムによる準致死的レーザーパラメーター下で、μ1−μ2=0且つμ1−μ3>=0であることを示した。これは、流出用ポンプが、阻害されていること、及びテトラサイクリン耐性が、MRSAのΔΨ−steady−bactに対するNIMELS効果によって逆転されていることを示している。
result:
This experiment clearly showed that μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 > = 0 under quasi-lethal laser parameters with the NIMELS system. This indicates that the efflux pump is inhibited and that tetracycline resistance is reversed by the NIMELS effect on MRSA ΔΨ-steady-bact.

実施例XI
NIMELSレーザーの準致死的線量の、メチシリン及び細胞壁合成のΔΨ−plas−bact阻害を伴うMRSAに対する影響の評価
メチシリン:
メチシリンは、以前、グラム陽性細菌特にβ−ラクタマーゼ産生微生物例えば黄色ブドウ球菌(殆どのペニシリンに耐性)により引き起こされた感染症を治療するために用いられたが、もはや臨床的には用いられていないβ−ラクタム系抗生物質である。用語メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、すべてのペニシリンに耐性の黄色ブドウ球菌を記述するために用いられ続ける。
Example XI
Evaluation of the effect of NIMELS laser quasi-lethal dose on MRSA with methicillin and cell wall synthesis with ΔΨ-plus-bact inhibition
Methicillin:
Methicillin was previously used to treat infections caused by gram-positive bacteria, particularly β-lactamase producing microorganisms such as S. aureus (resistant to most penicillins), but is no longer used clinically It is a β-lactam antibiotic. The term methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) continues to be used to describe S. aureus that is resistant to all penicillins.

作用機構
他のβ−ラクタム系抗生物質と同様に、メチシリンは、ペプチドグリカン(細菌の細胞壁)の合成を阻害することにより作用する。
Mechanism of Action Like other β-lactam antibiotics, methicillin acts by inhibiting the synthesis of peptidoglycan (bacterial cell wall).

グラム陽性細菌の枯草菌には、ETSをプロトンコンダクターを加えることによりブロックしたときにペプチドグリカンの自己分解活性が増大する(即ち、もはや阻害されない)ことが示されている。これは、ΔΨ−plas−bact及びΔμH+(細胞の酵素機能のためのエネルギー貯蔵と無関係)が、潜在的に、深淵で利用可能な影響を細胞壁の同化機能及び生理に対して有することを示唆している。 The Gram-positive bacterium Bacillus subtilis has been shown to increase (ie, no longer inhibit) peptidoglycan autolytic activity when ETS is blocked by the addition of a proton conductor. This suggests that ΔΨ-plus-bact and ΔμH + (regardless of energy storage for cellular enzyme function) potentially have an abyssable effect on cell wall anabolic function and physiology. is doing.

加えて、ΔΨ−plas−bactアンカップラーがペプチドグリカン形成を、ペプチドグリカン合成に関与するヌクレオチド前駆体の蓄積により、及びペプチドグリカン中の主要な生体高分子の一つであるN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)の輸送の阻害により阻害するということが報告されている。   In addition, the ΔΨ-plasm-bact uncoupler is responsible for peptidoglycan formation, accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis, and transport of N-acetylglucosamine (GlcNAc), one of the major biopolymers in peptidoglycan. It has been reported that inhibition is caused by inhibition of.

仮説試験:
バシトラシンは、光学的に低下されたΔΨ−plas−bactの、成長しつつある細胞壁に対する複数の影響(即ち、増大された細胞壁自己分解、阻害された細胞壁合成)を強化するであろう。これは、特に、細胞壁阻害性抗菌性化合物のための耐性機構として流出用ポンプを有しないグラム陽性細菌例えばMRSAにおいて関連する。
帰無仮説は、μ1−μ2=0 及びμ1−μ3=0であり、ここに:
a)μ1は、NIMELSレーザーシステムからの、対照としてのMRSAへの準致死的線量測定であり、そして;
b)μ2は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、メチシリンの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定であり、そして;
μ1−μ2=0
は、メチシリンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、メチシリンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
Hypothesis test:
Bacitracin will enhance the multiple effects of optically reduced ΔΨ-plasm-bact on the growing cell wall (ie, increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis). This is particularly relevant in Gram positive bacteria such as MRSA that do not have an efflux pump as a resistance mechanism for cell wall inhibitory antibacterial compounds.
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 = 0, where:
a) μ 1 is a quasi-lethal dosimetry from the NIMELS laser system to MRSA as a control;
b) μ 2 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of methicillin to MRSA from the same NIMELS laser system;
μ 1 −μ 2 = 0
Support that the addition of methicillin does not produce a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that the addition of methicillin produces deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.

結果:
図15に示したように、この実験は、明らかに、NIMELSシステムによる準致死的レーザーパラメーター下で、μ1−μ2>=0であることを示し、これは、メチシリンの添加が、CFU計数により示されるように正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを意味している。これは、メチシリン(流出用ポンプと無関係)がMRSAのΔΨ−steady−bactに対するNIMELS効果によって強化されたことを示唆する。
result:
As shown in FIG. 15, this experiment clearly shows that μ 1 −μ 2 > = 0 under quasi-lethal laser parameters with the NIMELS system, which indicates that the addition of methicillin is a CFU count. As shown by the above, it means that the MRSA colonies that have grown normally have a harmful effect after quasi-lethal NIMEL irradiation. This suggests that methicillin (regardless of efflux pump) was enhanced by the NIMELS effect on MRSA ΔΨ-steady-bact.

それ故、NIMELSレーザー及びその付随する光学的ΔΨ−plas−bact低下現象は、MRSAにおける細胞壁阻害的抗菌剤と相乗的である。理論に拘束されることは望まないが、これは、MRSAはメチシリンに対する流出用ポンプを有しないので、同化的(ペリプラズムの)ATP共役機能の阻害によって機能するに違いない。   Therefore, the NIMELS laser and its associated optical ΔΨ-plus-bact reduction phenomenon are synergistic with cell wall inhibitory antibacterial agents in MRSA. Without wishing to be bound by theory, this must function by inhibition of anabolic (periplasmic) ATP-coupled functions, since MRSA does not have an efflux pump for methicillin.

実施例XII
NIMELSレーザーの準致死的線量の、バシトラシン及び細胞壁合成のΔΨ−plas−bact阻害を伴うMRSAに対する影響の評価
バシトラシンは、枯草菌によって産生される環状ポリペプチドの混合物である。毒性で使いにくい抗生物質であるため、バシトラシンは、一般に、経口では使えないが、局所的に用いられる。
Example XII
Assessment of the effect of a sublethal dose of NIMELS laser on MRSA with bacitracin and ΔΨ-plasm-bact inhibition of cell wall synthesis Bacitracin is a mixture of cyclic polypeptides produced by Bacillus subtilis. Because it is a toxic and difficult-to-use antibiotic, bacitracin is generally not used orally but is used topically.

作用機構:
バシトラシンは、C55−イソプレニルピロホスフェートの脱リン酸化を邪魔し、該ピロホスフェートは、グラム陰性微生物の内膜及びグラム陽性微生物の原形質膜の外側のペプチドグリカン細菌細胞壁のビルディングブロックを運ぶ分子である。
Mechanism of action:
Bacitracin, C 55 - to disturb the dephosphorylation of isoprenyl pyrophosphate, the pyrophosphate, a molecule that carries the building blocks of the outer peptidoglycan bacterial cell walls of the plasma membrane of the inner layer and gram-positive microorganisms Gram-negative microorganisms is there.

グラム陽性細菌の枯草菌では、ETSがプロトンコンダクターの添加によりブロックされたときに、ペプチドグリカンの自己分解活性が増大する(即ち、もはや阻害されない)ということが示されている。これは、ΔΨ−plas−bact及びΔμH+(細胞の酵素機能のためのエネルギー貯蔵と無関係)が、潜在的に、深淵で利用可能な影響を細胞壁の同化機能及び生理に対して有することを示している。 In the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis, it has been shown that when ETS is blocked by the addition of a proton conductor, the autolytic activity of peptidoglycan is increased (ie, no longer inhibited). This indicates that ΔΨ-plus-bact and ΔμH + (regardless of energy storage for cellular enzyme function) potentially have an abyssable effect on cell wall anabolic function and physiology. ing.

加えて、ΔΨ−plas−bactアンカップラーがペプチドグリカン形成を、ペプチドグリカン合成に関与するヌクレオチド前駆体の蓄積により、及びペプチドグリカン中の主要な生体高分子の一つであるN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)の輸送の阻害により阻害するということが報告されている。   In addition, the ΔΨ-plasm-bact uncoupler is responsible for peptidoglycan formation, accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis, and transport of N-acetylglucosamine (GlcNAc), one of the major biopolymers in peptidoglycan. It has been reported that inhibition is caused by inhibition of.

仮説試験:
バシトラシンは、光学的に低下されたΔΨ−plas−bactの、成長しつつある細胞壁に対する複数の影響(即ち、増大された細胞壁自己分解、阻害された細胞壁合成)を強化する。これは、特に、細胞壁阻害性抗菌性化合物のための耐性機構として流出用ポンプを有しないグラム陽性細菌例えばMRSAにおいて関連する。
帰無仮説は、μ1−μ2=0 及びμ1−μ3=0であり、ここに:
a)μ1は、NIMELSレーザーシステムからの、対照としてのMRSAへの準致死的線量測定であり、そして;
b)μ2は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、バシトラシンの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定であり、そして;
μ1−μ2=0
は、バシトラシンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、バシトラシンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
Hypothesis test:
Bacitracin enhances the multiple effects of optically reduced ΔΨ-plasm-bact on the growing cell wall (ie, increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis). This is particularly relevant in Gram positive bacteria such as MRSA that do not have an efflux pump as a resistance mechanism for cell wall inhibitory antibacterial compounds.
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 = 0, where:
a) μ 1 is a quasi-lethal dosimetry from the NIMELS laser system to MRSA as a control;
b) μ 2 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of bacitracin to MRSA from the same NIMELS laser system;
μ 1 −μ 2 = 0
Support that the addition of bacitracin does not produce a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.
μ 1 −μ 2 > 0
Support that the addition of bacitracin produces deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation on normally grown MRSA colonies.

結果:
図16に示したように、この実験は、明らかに、NIMELSシステムによる準致死的レーザーパラメーター下で、μ1−μ2>=0であることを示し、これは、バシトラシンの添加が、正常に成長したMRSAコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを意味している。図16において、矢印は、示した2つの試料におけるMRSAの成長又はその欠如を示している。これは、バシトラシン(流出用ポンプと無関係)がMRSAのΔΨ−steady−bactに対するNIMELS効果によって強化されたことを示している。それ故、NIMELSレーザー及びその付随する光学的ΔΨ−plas−bact低下現象は、MRSAにおける細胞壁阻害的抗菌剤と相乗的である。理論に拘束されることは望まないが、これは、MRSAはバシトラシンに対する流出用ポンプを有しないので、同化的(ペリプラズムの)ATP共役機能の阻害によって機能するに違いない。
result:
As shown in FIG. 16, this experiment clearly shows that μ 1 −μ 2 > = 0 under quasi-lethal laser parameters with the NIMELS system, indicating that the addition of bacitracin is normal It means that the MRSA colonies that have grown have a deleterious effect after quasi-lethal NIMEL irradiation. In FIG. 16, the arrows indicate MRSA growth or lack thereof in the two samples shown. This indicates that bacitracin (regardless of efflux pump) was enhanced by the NIMELS effect on MRSA ΔΨ-steady-bact. Therefore, the NIMELS laser and its associated optical ΔΨ-plus-bact reduction phenomenon are synergistic with cell wall inhibitory antibacterial agents in MRSA. Without wishing to be bound by theory, this must function by inhibition of anabolic (periplasmic) ATP-coupled functions, since MRSA does not have an efflux pump for bacitracin.

実施例XIII
NIMELSレーザーの準致死的線量の、ラミシル及びスポラノクスを伴うC.アルビカンスに対する影響の評価
この実験の目的は、準致死的線量のNIMELレーザーが、抗真菌性化合物ラミシル及び/又はスポラノクスのC.アルビカンスにおける効果を強化するかどうかを観察することであった。
Example XIII
NIMELS laser quasi-lethal dose of C. with ramisyl and sporanox. Assessment of the effects on albicans The purpose of this experiment was to determine whether a sublethal dose of NIMEL laser was applied to C. It was to observe whether to enhance the effect in albicans.

導入:
真菌細胞のサイトゾルのATP濃度の低下は、ΔΨp−fungiを生成する原形質膜に結合したH+−ATPアーゼの抑制へと導くということ及びこの減損は他の細胞活性を弱化させることが見出されている。加えて、ΔΨp−fungiの低下は、原形質膜の生体エネルギー論的、熱力学的崩壊を引き起こし、これは、プロトンの流入へと導き、それは、プロトン起動力を崩壊させ、それ故、栄養分を取り込むのを阻害する。更に注意すべきことには、ATPは、真菌の原形質膜の脂質のエルゴステロールの生合成に必要である。エルゴステロールは、今日、医薬において使用される、ラミシル及びスポラノクス(及び、商標登録されてない、カウンターパート)を含む大多数の市販の関連抗真菌性化合物(即ち、アゾール、テルビナフィン及びイトラコナゾール)により標的とされる構造脂質である。
Introduction:
A decrease in the ATP concentration in the cytosol of fungal cells leads to suppression of H + -ATPase bound to the plasma membrane that produces ΔΨp-fungi and this loss is seen to attenuate other cellular activities. Has been issued. In addition, the decrease in ΔΨp-fungi causes bioenergetic and thermodynamic disruption of the plasma membrane, which leads to proton influx, which disrupts proton activation and thus nutrients Inhibits uptake. It is further noted that ATP is required for the biosynthesis of the fungal plasma membrane lipid ergosterol. Ergosterol is targeted by a large number of commercially available related antifungal compounds (i.e., azole, terbinafine and itraconazole) used today in medicine, including ramisyl and sporanox (and unregistered counterparts) It is a structured lipid.

やはり最近、2つの新規な抗菌性ペプチド(Pep2及びHst5)が、ATPを真菌細胞から流出させる能力を有すること(即ち、細胞内ATP濃度を涸渇させる)及びこの低下したサイトゾルのATPは、ATP依存性の抗真菌剤の流出用ポンプであるABCトランスポーターCDR1及びCDR2の不活性化を生じるこということが示された。   Also recently, two new antimicrobial peptides (Pep2 and Hst5) have the ability to efflux ATP from fungal cells (ie deplete intracellular ATP concentration) and this reduced cytosolic ATP is It has been shown to result in inactivation of ABC transporters CDR1 and CDR2, which are efflux pumps for dependent antifungal agents.

ラミシル:
ラミシルは、(他のアリルアミンと同様に)、エルゴステロー合成を、スクアレンエポキシダーゼ(部分的に、真菌細胞壁合成経路の部分である酵素)を阻害することにより阻害する。
Ramisil:
Ramisyl (as well as other allylamines) inhibits ergostero synthesis by inhibiting squalene epoxidase, an enzyme that is part of the fungal cell wall synthesis pathway.

スポラノクス:
イトラコナゾール(スポラノクス)の作用機構は、他のアゾール系抗真菌剤と同じであり;それは、真菌のシトクロムP450オキシダーゼ媒介のエルゴステロオルの合成を阻害する。
Sporanox:
The mechanism of action of itraconazole (Sporanox) is the same as other azole antifungal agents; it inhibits fungal cytochrome P450 oxidase-mediated ergosterool synthesis.

仮説:
C.アルビカンスへの準致死的線量測定でのNIMELSレーザーは、ラミシル及びスポラノクスを、真菌の膜の脱分極及び細胞内ATPの涸渇によって光学的に低下されたΔΨ−plas−fungi及び/又はΔΨ−mito−fungiのために強化する。
帰無仮説は、μ1−μ2=0 及びμ1−μ3=0であり、ここに:
a)μ1は、NIMELSレーザーシステムからの、対照としてのC.アルビカンスへの準致死的線量測定であり、そして;
b)μ2は、同じNIMELSレーザーシステムからの、C.アルビカンスへの、スポラノクスの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定であり、そして;
c)μ3は、同じNIMELSレーザーシステムからの、MRSAへの、ラミシルの有効レベルの直ぐ下の耐性MICでの添加を伴う準致死的線量測定である。
hypothesis:
C. NIMELS laser in semi-lethal dosimetry to albicans can be used to reduce ramisyl and sporanox to optically reduced ΔΨ-plasm-fungi and / or ΔΨ-mito--by fungal membrane depolarization and intracellular ATP depletion. Strengthen for fungi.
The null hypothesis is μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 = 0, where:
a) μ 1 is the C.I. as a control from the NIMELS laser system. Quasi-lethal dosimetry to albicans; and;
b) μ 2 is C.I. from the same NIMELS laser system. Quasi-lethal dosimetry with addition to albicans with a resistant MIC just below the effective level of Sporanox;
c) μ 3 is a quasi-lethal dosimetry with the addition of a resistant MIC just below the effective level of ramisyl to MRSA from the same NIMELS laser system.

このデータは、抗生物質ラミシル及び/又はスポラノクスの添加が、準致死的照射後に、下記のように、これらのC.アルビカンスコロニーの成長の減少を生じることを示している:
μ1−μ2=0
は、スポラノクスの添加が、正常に成長したC.アルビカンスコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ2>0
は、スポラノクスの添加が、正常に成長したC.アルビカンスコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
μ1−μ3=0
は、ラミシルの添加が、正常に成長したC.アルビカンスコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じないことを支持する。
μ1−μ3>0
は、ラミシルの添加が、正常に成長したC.アルビカンスコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを支持する。
This data shows that the addition of the antibiotic ramisyl and / or sporanox, after quasi-lethal irradiation, indicated that these C.I. Shows that it results in reduced growth of albicans colonies:
μ 1 −μ 2 = 0
C. was successfully grown with the addition of Sporanox. Supports albicans colonies that do not produce deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation.
μ 1 −μ 2 > 0
C. was successfully grown with the addition of Sporanox. Supports producing a detrimental effect on albicans colonies after quasi-lethal NIMEL irradiation.
μ 1 −μ 3 = 0
C. was successfully grown with the addition of ramisyl. Supports albicans colonies that do not produce deleterious effects after quasi-lethal NIMEL irradiation.
μ 1 -μ 3> 0
C. was successfully grown with the addition of ramisyl. Supports producing a detrimental effect on albicans colonies after quasi-lethal NIMEL irradiation.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

Figure 2010512232
Figure 2010512232

結果:
この実験は、明らかに、NIMELSシステムによる準致死的レーザーパラメーター下で、μ1−μ2=0且つμ1−μ3>=0であることを示した。これは、ラミシルの添加が、正常に成長したC.アルビカンスコロニーに対して、準致死的NIMEL照射後に、有害な効果を生じることを意味している。これは、エゴステロール生合成阻害剤(ラミシル及びスポラノクス)が、NIMELSレーザーシステムの準致死的線量測定照射によって強化されたことを示唆している。
result:
This experiment clearly showed that μ 1 −μ 2 = 0 and μ 1 −μ 3 > = 0 under quasi-lethal laser parameters with the NIMELS system. This is because C. It means that a harmful effect is produced on albicans colonies after quasi-lethal NIMEL irradiation. This suggests that egosterol biosynthesis inhibitors (ramisyl and sporanox) were enhanced by quasi-lethal dosimetric irradiation of the NIMELS laser system.

実施例XIV
NIMELS線量測定の計算
下記の実施例は、様々な普通に見出される微生物の生存力に、ここに記載の波長で、影響を与えるNIMELSアプローチの能力を描写した選択された実験を記載している。これらの例示された微生物には、大腸菌K−12、多剤耐性大腸菌、黄色ブドウ球菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、カンジダ・アルビカンス、及び紅色白癬菌が含まれる。
Example XIV
NIMELS dosimetry calculations The following examples describe selected experiments depicting the ability of the NIMELS approach to affect the viability of various commonly found microorganisms at the wavelengths described herein. These exemplified microorganisms include E. coli K-12, multi-drug resistant Escherichia coli, Staphylococcus aureus, methicillin resistant Staphylococcus aureus, Candida albicans, and S. aureus.

以前に一層詳細に論じたように、NIMELSパラメーターは、レーザーダイオードの平均単一又は相加的出力、及び該ダイオードの波長(870nm及び930nm)を含む。この情報は、レーザービームの面積(cm2)と共に、この発明による有効且つ安全な照射プロトコールを計算するために用いることのできる情報の最初のセットを与える。所定のレーザーのパワー密度は、標的部位におけるNIMELSの潜在的効果を測定する。パワー密度は、任意所定のレーザー出力及びビーム面積の関数であり、下記の方程式により計算することができる:
単一波長について:
1)

Figure 2010512232
二重波長処理について:
2)
Figure 2010512232
ビーム面積は、下記の何れかにより計算することができる:
3)
Figure 2010512232
特定の出力パワーである期間にわたって作動する一のNIMELSレーザーダイオードシステムにより組織に送達される全光エネルギーは、ジュールで測定されて、下記のように計算される:
4)
Figure 2010512232
特定の出力パワーである期間にわたって両NIMELSレーザーダイオードシステムにより同時に組織に送達される全光エネルギー(両波長)は、ジュールで測定されて、下記のように計算される:
5)
Figure 2010512232
実際には、全エネルギーの、照射治療領域にわたる分布及び分配を知ることは、最大NIMELS利益のある応答のための線量を正確に測定するために有用である(但し、必須ではない)。全エネルギー分布は、エネルギー密度(ジュール/cm2)として測定することができる。以下に記載のように、所定の波長の光について、エネルギー密度は、組織反応の測定において最も重要な因子である。一のNIMELS波長についてのエネルギー密度は、下記のように得られる:
6)
Figure 2010512232
7)
Figure 2010512232
2つのNIMELS波長が用いられる場合には、エネルギー密度は、下記のように得られる:
8)
Figure 2010512232
9)
Figure 2010512232
特定の線量についての治療時間を計算するためには、実務家は、エネルギー密度(J/cm2)又はエネルギー(J)、並びに出力パワー(W)、及びビーム面積(cm2)を利用することができる(下記の方程式の何れか一つを利用):
10)
Figure 2010512232
11)
Figure 2010512232
As discussed in more detail earlier, the NIMELS parameters include the average single or additive power of the laser diode and the wavelength of the diode (870 nm and 930 nm). This information, along with the area of the laser beam (cm 2 ), gives an initial set of information that can be used to calculate an effective and safe irradiation protocol according to the present invention. The power density of a given laser measures the potential effect of NIMELS at the target site. The power density is a function of any given laser power and beam area and can be calculated by the following equation:
For a single wavelength:
1)
Figure 2010512232
About dual wavelength processing:
2)
Figure 2010512232
The beam area can be calculated by either:
3)
Figure 2010512232
The total light energy delivered to the tissue by one NIMELS laser diode system operating over a period of time with a specific output power is measured in joules and calculated as follows:
4)
Figure 2010512232
The total light energy (both wavelengths) delivered to the tissue simultaneously by both NIMELS laser diode systems over a period of a specific output power is measured in joules and calculated as follows:
5)
Figure 2010512232
In fact, knowing the distribution and distribution of total energy across the irradiated treatment area is useful (but not essential) to accurately measure the dose for a maximal NIMELS beneficial response. The total energy distribution can be measured as energy density (joule / cm 2 ). As described below, for a given wavelength of light, energy density is the most important factor in measuring tissue response. The energy density for one NIMELS wavelength is obtained as follows:
6)
Figure 2010512232
7)
Figure 2010512232
If two NIMELS wavelengths are used, the energy density is obtained as follows:
8)
Figure 2010512232
9)
Figure 2010512232
To calculate treatment time for a specific dose, practitioners should use energy density (J / cm 2 ) or energy (J), and output power (W), and beam area (cm 2 ) (Use one of the following equations):
10)
Figure 2010512232
11)
Figure 2010512232

この実施例に例示したような線量測定の計算は、煩わしいものとなりうるので、この治療システムは、すべての研究された治療可能性及び線量測定を記憶したコンピューターデータベースをも含むことができる。この制御装置中のコンピューター(線量測定及びパラメーター計算機)は、上記の式に基くアルゴリズムを用いて予めプログラムされており、それで、オペレーターは、容易に、データ及びパラメーターをスクリーン上で検索することができ、必要な追加データ(例えば、スポットサイズ、所望の全エネルギー、各波長の時間及びパルス幅、照射される組織、照射される細菌)を他の任意の必要な情報と共に入力することができ、それで、好適な治療結果のために必要な任意のすべてのアルゴリズム及び計算を、線量測定及びパラメーター計算によって生成することができ、それ故、レーザーを実施することができる。   Since dosimetric calculations as illustrated in this example can be cumbersome, the treatment system can also include a computer database that stores all studied therapeutic possibilities and dosimetry. The computer (dose measurement and parameter calculator) in this controller is pre-programmed using an algorithm based on the above equation so that the operator can easily retrieve data and parameters on the screen. Additional required data (e.g. spot size, desired total energy, time and pulse width for each wavelength, irradiated tissue, irradiated bacteria) can be entered along with any other necessary information, so Any and all algorithms and calculations necessary for a suitable treatment result can be generated by dosimetry and parameter calculations, and therefore a laser can be implemented.

まとめると、下記の実施例において、細菌培養物を、NIMELSレーザーにさらした場合、殺菌率(処理後培養プレートにおけるコロニー形成単位即ちCFUの計数により測定)は、93.7(多剤耐性大腸菌)から100%(すべての他の細菌及び真菌)に及んだ。   In summary, in the following examples, when a bacterial culture is exposed to a NIMELS laser, the bactericidal rate (measured by counting colony forming units or CFU in the treated culture plate) is 93.7 (multidrug resistant E. coli). To 100% (all other bacteria and fungi).

実施例XV
細菌における方法:イン・ビトロでの大腸菌ターゲティングのためのNIMELS処理パラメーター
下記のパラメーターは、大腸菌に、文献により、熱的ダメージに関係するものよりも十分に低い最終温度で適用する場合の、この発明による方法を説明する。
Example XV
Bacteria method: NIMELS treatment parameters for E. coli targeting in vitro The following parameters apply to E. coli at a final temperature well below that associated with thermal damage according to the literature. The method according to will be described.

A.大腸菌K−12についての実験材料及び方法:
大腸菌K−12液体培養物を、ルリア−ベルターニ(LB)培地(25g/L)にて成長させた。プレートは、35mLのLBプレート培地(25g/L LB、15g/L 細菌用寒天)を含んだ。培養物の希釈を、PBSを用いて行なった。すべてのプロトコール及び操作は、無菌技術を利用して行なわれた。
A. Experimental materials and methods for E. coli K-12:
E. coli K-12 liquid cultures were grown in Luria-Bertani (LB) medium (25 g / L). The plate contained 35 mL of LB plate medium (25 g / L LB, 15 g / L bacterial agar). The culture was diluted with PBS. All protocols and manipulations were performed using aseptic techniques.

B.成長速度論
種培養物から取り出して、多くの50mLのLB培地に接種して、37℃で一晩培養した。翌朝、ヘルシエスト(healthiest)培養物を選んで、50mL LBへの37℃での5%接種に用い、O.D.600を経時的に、培養物が定常期になるまで30〜45分ごとに測定することによりモニターした。
B. Growth Kinetics Removed from seed cultures, inoculated into many 50 mL LB media and cultured overnight at 37 ° C. The next morning, select a heralthiest culture and use it for 5% inoculation of 50 mL LB at 37 ° C, using OD 600 over time, every 30-45 minutes until the culture reaches stationary phase. Monitored by measuring.

C.マスターストック集団
対数期の培養物(約0.75のO.D.600)から出発して、10mLを4℃に置いて、10mLの50%グリセロールを加えて、アリコートを20の低温バイアルに採り、液体窒素中で急速凍結した。これらの低温バイアルを、その後、−80℃に貯蔵した。
C. Masterstock population Starting from a log phase culture (approximately 0.75 OD 600 ), place 10 mL at 4 ° C, add 10 mL 50% glycerol, and take aliquots into 20 cryovials. Quick-frozen in liquid nitrogen. These cryovials were then stored at -80 ° C.

D.液体培養物
大腸菌K12の液体培養物を、前記のように調整した。100μLのアリコートをサブ培養物から取り出し、PBSで、1:1200に連続的に希釈した。この希釈物を、これらの細胞がPBS懸濁液中で定常状態(成長)に達して有意の分裂がなく、比較的一定数の細胞をアリコートとして更なる試験用に採れることを確実にするために、室温で約2時間又はO.D.600の更なる増加が認められなくなるまでインキュベートした。
D. Liquid culture A liquid culture of E. coli K12 was prepared as described above. A 100 μL aliquot was removed from the subculture and serially diluted 1: 1200 with PBS. This dilution is used to ensure that these cells reach steady state (growth) in PBS suspension without significant division and a relatively constant number of cells can be aliquoted for further testing. The mixture was incubated at room temperature for about 2 hours or until no further increase in OD 600 was observed.

一度、このK12希釈物が定常状態になったことが測定されたならば、この懸濁液の2mLをアリコートとして、24ウェル組織培養プレートの選択したウェルに、所定の線量測定パラメーターでの選択したNIMELS実験用に採った。これらのプレートを、室温で、使用準備ができるまで(約2時間)インキュベートした。   Once it was determined that the K12 dilution had reached a steady state, 2 mL of this suspension was aliquoted into selected wells of a 24-well tissue culture plate with selected dosimetry parameters. Taken for NIMELS experiments. The plates were incubated at room temperature until ready for use (about 2 hours).

レーザー処理後に、100μlを、各ウェルから取り出して、連続的に、1:1000に希釈して、最終的に、最初のK12培養物の1:12×105の希釈物を生成した。各最終希釈物の3×200Lのアリコートを、3重に、別々のプレート上に広げた。次に、これらのプレートを37℃で約16時間にわたってインキュベートした。手作業によるコロニー計数を行なって記録した。各プレートのデジタル写真も撮った。類似の細胞培養及び速度論的プロトコールを、黄色ブドウ球菌及びC.アルビカンスを用いるすべてのNIMELS照射試験についてイン・ビトロで行なった。例えば、C.アルビカンスATCC14053液体培養物を、YM培地(21g/L、Difco)中で37℃で成長させた。標準化懸濁液から、アリコートを、24ウェルの組織培養プレート中の選択したウェルに採った。レーザー処理後、100μLを各ウェルから取り出して、連続的に、1:1000に希釈して、最初の培養物の1:5×105の最終的希釈物を生じた。各最終希釈物の3×100μLを別々のプレート上に広げた。次いで、これらのプレートを、37℃で、約16〜20時間にわたってインキュベートした。手作業でのコロニー計数を行なって、記録した。各プレートのデジタル写真も撮った。 After laser treatment, 100 μl was removed from each well and serially diluted 1: 1000, ultimately producing a 1: 12 × 10 5 dilution of the initial K12 culture. A 3 × 200 L aliquot of each final dilution was spread in triplicate onto separate plates. The plates were then incubated for about 16 hours at 37 ° C. Manual colony counts were made and recorded. I also took a digital photo of each plate. Similar cell culture and kinetic protocols were used for S. aureus and C.I. All NIMELS irradiation tests using albicans were performed in vitro. For example, C.I. An albicans ATCC 14053 liquid culture was grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). From the standardized suspension, aliquots were taken into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, 100 μL was removed from each well and serially diluted 1: 1000 to give a final dilution of 1: 5 × 10 5 of the initial culture. 3 × 100 μL of each final dilution was spread on a separate plate. The plates were then incubated at 37 ° C. for about 16-20 hours. Manual colony counts were made and recorded. I also took a digital photo of each plate.

紅色白癬菌ATCC52022液体培養物を、ペプトン−デキストロース(PD)培地で37℃で成長させた。標準化懸濁液から、アリコートを、24ウェル組織培養プレート中の選択したウェルに採った。レーザー処理後に、アリコートを、37℃で、約91時間にわたってインキュベートした。インキュベーションの66時間後及び91時間後に、手作業のコロニー計数を行なって、記録した。対照用ウェルではすべての微生物が成長したが、ここに記載したレーザー処理したウェルの100%において、成長がなかった。各プレートのデジタル写真も撮った。   S. aeruginosa ATCC52022 liquid culture was grown at 37 ° C. in peptone-dextrose (PD) medium. From the standardized suspension, aliquots were taken into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, aliquots were incubated at 37 ° C. for approximately 91 hours. Manual colony counts were made and recorded after 66 and 91 hours of incubation. All microorganisms grew in the control wells, but there was no growth in 100% of the laser treated wells described here. I also took a digital photo of each plate.

熱試験を、室温から出発して、PBS溶液にて実施した。10ワットのNIMELSレーザーエネルギーは、システムの温度が臨界的閾値の44℃近くまで上昇する前に、12分レーザーサイクルでの使用のために利用可能であった。   Thermal testing was performed with PBS solution starting from room temperature. Ten watts of NIMELS laser energy was available for use with a 12 minute laser cycle before the temperature of the system rose to near the critical threshold of 44 ° C.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

実施例XVI
大腸菌に対するイン・ビトロターゲティングのためのNIMELSレーザー(波長930nm)についての線量測定値
本実験は、NIMELS単一波長λ=930nmが、哺乳動物組織に対する安全熱パラメーター内で、大腸菌に対する定量可能な抗菌性効力と関連することをイン・ビトロで示す。
Example XVI
Dosimetry for NIMELS laser (wavelength 930 nm) for in vitro targeting to E. coli This experiment shows that NIMELS single wavelength λ = 930 nm is quantifiable antibacterial against E. coli within safe thermal parameters for mammalian tissues Show in vitro that it is related to efficacy.

実験データは、イン・ビトロで、もし、システム内へ930nm単独で5400Jの全エネルギー及び3056J/cm2のエネルギー密度の閾値が25%少ない時間で達成されれば、100%の抗菌性効力がやはり達成されうることを示している。 The experimental data is in vitro, and if the threshold of total energy of 5400 J and energy density of 3056 J / cm 2 at 930 nm alone into the system is achieved in 25% less time, 100% antibacterial efficacy is still present. It shows what can be achieved.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

イン・ビトロ実験データは又、λ=930nmの単一エネルギーを用いる処理が、イン・ビトロで、細菌種黄色ブドウ球菌に対する抗菌効力を、哺乳動物組織に対して安全な熱パラメーター内で有することをも示している。   In vitro experimental data also show that treatment with a single energy of λ = 930 nm has in vitro antibacterial efficacy against the bacterial species S. aureus within thermal parameters that are safe for mammalian tissues. It also shows.

もし、システム内へ5400Jの全エネルギー及び3056J/cm2のエネルギー密度の閾値が黄色ブドウ球菌及び他の細菌種に関して25%少ない時間で達成されれば、100%の抗菌性効力がやはり達成されるであろうということも考えられている。 If a threshold of 5400 J total energy and 3056 J / cm 2 energy density into the system is achieved in 25% less time for S. aureus and other bacterial species, 100% antimicrobial efficacy is still achieved. It is also considered that.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

イン・ビトロ実験データは又、λ=930nmのNIMELS単一波長は、イン・ビトロで、C.アルビカンスに対して、抗真菌効力を、哺乳動物組織に対する安全熱パラメーターの範囲内で有することをも示した。   In vitro experimental data also show that the NIMELS single wavelength at λ = 930 nm is in vitro, C.I. It has also been shown to have antifungal efficacy against albicans within the range of safe heat parameters for mammalian tissues.

システム内へ5400Jの全エネルギー及び3056J/cm2のエネルギー密度の閾値が25%少ない時間で達成されれば、100%の抗菌性効力がやはり達成されるであろうということも考えられている。 It is also contemplated that if a threshold of 5400 J total energy and 3056 J / cm 2 energy density into the system is achieved in 25% less time, 100% antimicrobial efficacy will still be achieved.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

実施例XVII
イン・ビトロでのNIMELSレーザー(波長870nm)についての線量測定値
イン・ビトロ実験データは又、大腸菌に対しては、7200J以下の全エネルギー、及び4074J/cm2以下のエネルギー密度及び5.660W/cm2以下のパワー密度、及び870nmの波長単独では有意の殺菌が達成されないことをも示している。
Example XVII
In vitro experimental data for in vitro NIMELS lasers (wavelength 870 nm) also show that for E. coli total energy below 7200 J and energy density below 4074 J / cm 2 and 5.660 W / It also shows that significant sterilization is not achieved with a power density below cm 2 and a wavelength of 870 nm alone.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

実施例XVIII
NIMELS独特の、870nmと930nmの光エネルギーの間の交互の相乗効果
イン・ビトロ実験データは又、2つのNIMELS波長(λ=870nm及び930nm)の間で、それらを交互に(930nmの前に870nm)使用した場合、相加的効果があることをも示している。870nmのNIMELS波長の第一の照射としての存在は、第二の930nmのNIMELS波長の照射の抗菌性効力の効果を増進させることが見出されている。
Example XVIII
NIMELS-specific, alternating synergistic in vitro experimental data between light energy of 870 nm and 930 nm also shows that they alternate between two NIMELS wavelengths (λ = 870 nm and 930 nm) (870 nm before 930 nm). ) It also shows an additive effect when used. The presence of the 870 nm NIMELS wavelength as the first irradiation has been found to enhance the antimicrobial efficacy effect of the second 930 nm NIMELS wavelength irradiation.

イン・ビトロ実験データは、この相乗効果(870nmの波長を、930nmの波長と組み合わせること)は、930nmの光エネルギーを減じることを可能にすることを示している。ここに示すように、光エネルギーは、(930nmの前に870nm)の波長を交互的仕方で組み合わせたとき、NIMELS100%大腸菌抗菌性効力に必要とされる全エネルギー及びエネルギー密度の約1/3に減少する。   In vitro experimental data show that this synergistic effect (combining the wavelength of 870 nm with the wavelength of 930 nm) makes it possible to reduce the light energy of 930 nm. As shown here, the light energy is approximately 1/3 of the total energy and energy density required for NIMELS 100% E. coli antibacterial efficacy when the wavelengths (870 nm before 930 nm) are combined in an alternating manner. Decrease.

イン・ビトロ実験データは又、この相乗的機構が、もし、870nmの光エネルギーの等量を、930nmエネルギー(20%増しのパワー密度)の前にこのシステムに加えたならば、930nmの光エネルギーをNIMELS100%大腸菌抗菌性効力に必要な全エネルギー密度の約1/2に減らすことを可能にしうることをも示している。   In vitro experimental data also show that this synergistic mechanism is that if an equal amount of light energy at 870 nm is added to the system before 930 nm energy (20% increased power density), then light energy at 930 nm It can also be shown that can be reduced to about 1/2 of the total energy density required for NIMELS 100% E. coli antimicrobial efficacy.

Figure 2010512232
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この相乗的能力は、930nmの光エネルギーは、システムを870nmの光エネルギーよりも一層高率で加熱するので、ヒト組織の安全性に重要であり、処理中に可能な最少量の熱を生成することは、哺乳動物システムに有益である。   This synergistic ability is important for human tissue safety because the light energy at 930 nm heats the system at a higher rate than the light energy at 870 nm and generates the least amount of heat possible during processing. This is beneficial for mammalian systems.

NIMELS光エネルギー(870nm及び930nm)は、上記の仕方で、他の細菌種においても、交互に使われ、その100%抗菌性効果は、本質的に同じであるということも又、考えられる。   It is also conceivable that NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is used alternately in other ways in other bacterial species in the manner described above, and its 100% antibacterial effect is essentially the same.

イン・ビトロ実験データは又、真菌を照射する場合、2つのNIMELS波長(870nm及び930nm)を交互に使う(870nmを930nmの前に)ならば、それらの間には相加効果もあることをも示している。870nmNIMELS波長の第一の照射としての存在は、数学的に、第二の930nmNIMELS波長での照射の抗真菌性効力の効果を増進させる。   The in vitro experimental data also shows that if you use two NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) alternately (870 nm before 930 nm), there is also an additive effect between them when irradiating the fungus. It also shows. The presence of the 870 nm NIMELS wavelength as the first irradiation mathematically enhances the effect of the antifungal efficacy of the irradiation at the second 930 nm NIMELS wavelength.

イン・ビトロ実験データ(下記の表を参照されたい)は、この合成機構は、もし等量の870nmの光エネルギーをこのシステムに930nmのエネルギーより前に細菌種の抗菌性効力に必要とされるよりも20%高いパワー密度で加えるならば、930nmの光エネルギー(全エネルギー及びエネルギー密度)を、NIMELS100%抗真菌性効力に必要な全エネルギー密度の約1/2に減じることをこと可能にしうることを示している。   In vitro experimental data (see table below) indicates that this synthesis mechanism is required for the antibacterial efficacy of bacterial species prior to 930 nm energy into this system if an equivalent amount of 870 nm light energy is present in this system. If applied at a power density 20% higher than 930 nm, it may be possible to reduce the light energy (total energy and energy density) of 930 nm to about 1/2 of the total energy density required for NIMELS 100% antifungal efficacy It is shown that.

Figure 2010512232
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この相乗的効果は、930nmの光エネルギーは、870nmの光エネルギーよりも一層大きい速度でシステムを加熱するので、ヒトの組織の安全性にとって重要であり、それは、処理中できるだけ最少量の熱を生成する哺乳動物システムに有益である。   This synergistic effect is important for human tissue safety because 930 nm light energy heats the system at a much higher rate than 870 nm light energy, which generates as little heat as possible during processing. Useful for mammalian systems.

もしNIMELS光エネルギー(870nm及び930nm)が上記の仕方で他の真菌種に交互に用するならば、100%の抗真菌性効果が本質的に同じであろうということも又、考えられる。   It is also conceivable that if NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is used alternately with other fungal species in the manner described above, 100% of the antifungal effect will be essentially the same.

実施例XIX
NIMELS独特の、λ=870nmとλ=930nmの光エネルギー間での同時の相乗効果
イン・ビトロ実験データは又、2つのNIMELS波長(930nmと組み合わされた870nm)が同時に使われるならば、それら(870nm及び930nm)の間に相加効果があることをも示している。870nmのNIMELS波長と930nmのNIMELS波長の同時照射としての存在は、絶対的に、NIMELSシステムの抗菌性効力の効果を増進させる。
Example XIX
NIMELS unique, simultaneous synergistic in vitro experimental data between λ = 870 nm and λ = 930 nm light energy also shows that if two NIMELS wavelengths (870 nm combined with 930 nm) are used simultaneously ( It also shows that there is an additive effect between 870 nm and 930 nm. The presence as a simultaneous irradiation of the 870 nm NIMELS wavelength and the 930 nm NIMELS wavelength absolutely enhances the effectiveness of the antibacterial efficacy of the NIMELS system.

イン・ビトロ実験データ(例えば、下記の表IX及びXを参照されたい)は、λ=870nmとλ=930nmの光のエネルギー及び密度を合わせることが、この発明による単一の処理を利用する場合に必要とされる全エネルギー及びエネルギー密度の約半分だけ、930nmの光のエネルギー及び密度を、効果的に減じることを示した。   In vitro experimental data (see, eg, Tables IX and X below) shows that combining the energy and density of light at λ = 870 nm and λ = 930 nm utilizes a single process according to the present invention. It has been shown to effectively reduce the energy and density of light at 930 nm by about half of the total energy and energy density required for.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

Figure 2010512232
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この同時の相乗的能力は、930nmの光エネルギーは、870の光エネルギーよりも一層早くシステムを加熱するので、ヒトの組織の安全性にとって重要であり、哺乳動物システムにとって、処理中にできるだけ最少量の熱を生成することは有益である。   This simultaneous synergistic ability is important for human tissue safety because 930 nm light energy heats the system much faster than 870 light energy, and for mammalian systems the smallest amount possible during processing. It is beneficial to generate heat.

もしNIMELS光エネルギー(870nm及び930nm)を上記の仕方で、他の細菌種で同時に使用するならば、100%抗菌効果は、本質的に同じであるということも考えられる。(図17、18及び19参照) イン・ビトロ実験データは又、2つのNIMELS波長(870nm及び930nm)を、真菌に対して同時に試用した場合には、それらの間で相加効果があることをも示している。870nmのNIMELS波長と930nmのNIMELS波長の、同時の照射としての存在は、NIMELSシステムの抗真菌効力の効果を増進させることが見出されている。   If NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is used simultaneously with other bacterial species in the above manner, it is also possible that the 100% antimicrobial effect is essentially the same. (See FIGS. 17, 18 and 19) The in vitro experimental data also shows that if two NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) are used simultaneously on a fungus, there is an additive effect between them. It also shows. The presence of a 870 nm NIMELS wavelength and a 930 nm NIMELS wavelength as simultaneous irradiation has been found to enhance the antifungal efficacy of the NIMELS system.

イン・ビトロ実験データは、この相乗効果(同時の照射のために、870nmの波長を930nmの波長と結合させる)が、(870nm及び930nm)の波長を同時の仕方で合わせたときに、930nmの光エネルギーを、NIMELS100%C.アルビカンス抗真菌性効力に必要とされる全エネルギー及びエネルギー密度の約1/2に減じることを可能にすることを示している。   In vitro experimental data show that this synergistic effect (for simultaneous illumination, combining the wavelength of 870 nm with the wavelength of 930 nm) is 930 nm when the wavelengths of (870 nm and 930 nm) are combined in a simultaneous manner. Light energy is measured in NIMELS 100% C.I. It shows that it is possible to reduce to about half of the total energy and energy density required for albicans antifungal efficacy.

Figure 2010512232
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それ故、NIMELS波長(λ=870nm及び930nm)を利用して、抗菌性及び抗真菌性効力を、交互的仕方で若しくは同時に又はそのような仕方の任意の組合せにて達成することができ、それにより、最少化された温度増加と結合されたλ=930での露出が減少する。   Thus, using NIMELS wavelengths (λ = 870 nm and 930 nm), antibacterial and antifungal efficacy can be achieved in an alternating manner or simultaneously or in any combination of such manners, Reduces the exposure at λ = 930 combined with a minimized temperature increase.

イン・ビトロ実験は又、大腸菌を、次のパラメーターにて(対照用)波長λ=830nm単独で照射した場合には(12分間の照射サイクル、λ=930nmの照射による100%抗菌性及び抗真菌性効力と結合した最少NIMELS線量測定に対して同じパラメーターで)、この対照用の830nmのレーザーは、全く抗菌性効力を生じなかったことをも示している。   In vitro experiments also showed that when E. coli was irradiated at the wavelength λ = 830 nm alone (for control) with the following parameters (12 minutes irradiation cycle, 100% antibacterial and antifungal with λ = 930 nm irradiation) This also shows that this control 830 nm laser did not produce any antibacterial efficacy (with the same parameters for minimal NIMELS dosimetry combined with efficacy).

Figure 2010512232
Figure 2010512232

イン・ビトロ実験データは、安全な温度線量測定で適用した場合に、λ=930nmと共にλ=830の発光を用いるならば殆ど相加効果がないことも示している。第一発光としての830nmの対照用波長の存在は、第二の930nmNIMELS波長にとの相乗的抗菌性効力の生成において、870nmのNIMELS波長の増進効果より遥かに優れている。   In vitro experimental data also show that there is little additive effect when using λ = 830 nm and λ = 830 emission when applied in safe temperature dosimetry. The presence of a control wavelength of 830 nm as the first emission is far superior to the enhancement effect of the 870 nm NIMELS wavelength in producing synergistic antibacterial efficacy with the second 930 nm NIMELS wavelength.

Figure 2010512232
Figure 2010512232

イン・ビトロ実験データは、安全な熱線量測定で適用した場合、830nmの波長とNIMELS930nm波長による相加効果が、それらを同時に用いる場合一層すくないことをも示している。事実、イン・ビトロ実験データは、870nmを、930nmと同時に合わせた場合に、100%の大腸菌抗菌性効力を達成するのに、市販の830nmに対して、17%少ないエネルギー、17%少ないエネルギー密度、及び17%少ないパワー密度が必要とされることを示している。これは、やはり、NIMELS波長により処理されるイン・ビボシステムに対する熱及び害をかなり減じるものである。   In vitro experimental data also show that when applied in safe thermal dosimetry, the additive effects due to the 830 nm and NIMELS 930 nm wavelengths are less severe when used simultaneously. In fact, in vitro experimental data show that when 870 nm is combined with 930 nm, it achieves 100% E. coli antibacterial efficacy, with 17% less energy and 17% less energy density than the commercially available 830 nm. And 17% less power density is required. This again significantly reduces the heat and harm to in vivo systems handled by NIMELS wavelengths.

Figure 2010512232
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殺菌量:
イン・ビトロデータは、NIMELSレーザーシステムが(熱許容性の範囲内で)、イン・ビトロで、2,000,000(2×106)コロニー形成単位(CFU)の大腸菌及び黄色ブドウ球菌を含む細菌溶液に対して有効であることをも示した。これは、感染したヒトの潰瘍組織の試料1g当たりに典型的に見られるものより2倍多い。Brown等は、調べた糖尿病患者の75%において、微生物細胞が、すべて、少なくとも100,000CFU/gであること、及びそれらの患者のうちの37.5%で、微生物の量は、1,000,000(1×106)CFUより多いことを報告した(Brown等、Ostomy Wound Management, 40147, 2001年10月発行、その全教示を参考として本明細書中に援用する)。
Sterilization amount:
In vitro data includes 2,000,000 (2 × 10 6 ) colony forming units (CFU) of E. coli and Staphylococcus aureus, with the NIMELS laser system (within heat tolerance) in vitro It was also shown to be effective against bacterial solutions. This is twice as much as typically seen per gram of infected human ulcer tissue. Brown et al. Found that in 75% of diabetic patients examined, all microbial cells were at least 100,000 CFU / g, and in 37.5% of those patients, the amount of microorganisms was 1,000 , 000 (1 × 10 6 ) CFU (Brown et al., Ostomy Wound Management, 40147, published in October 2001, the entire teachings of which are incorporated herein by reference).

熱的パラメーター
イン・ビトロ実験データは又、NIMELSレーザーシステムが、100%の抗菌性及び抗真菌性効力を、ヒトの組織にとって安全な熱的許容範囲内で達成しうることをも示している。
Thermal Parameters In vitro experimental data also show that the NIMELS laser system can achieve 100% antibacterial and antifungal efficacy within a thermal tolerance that is safe for human tissue.

実施例XX
NIMELSにおける一層低温の効果
細菌種の冷却
イン・ビトロ実験データは又、細菌試料を、PBS中で、2時間にわたって、実質的に4℃まで出発温度を下げることによって、光学的抗菌性効力が、如何なる現在の再現可能な抗菌性エネルギー及びNIMELSレーザーシステムによっても達成されないことをも示した。
Example XX
Effects of colder temperatures in NIMELS Bacterial species cooling In vitro experimental data also show that optical antibacterial activity can be achieved by lowering the bacterial sample in PBS to a starting temperature of substantially 4C over 2 hours. It has also been shown that sexual efficacy is not achieved by any current reproducible antibacterial energy and NIMELS laser system.

実施例XXI
紅色白癬菌に対するNIMELS効果
この実施例は、NIMELS波長(870nm及び930nm)効果を、交互又は同時の仕方で用いた場合に示している。
Example XXI
The NIMELS effect on S. gonorrhoeae This example shows the NIMELS wavelength (870 nm and 930 nm) effect when used in an alternating or simultaneous manner.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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実施例XXII
MRSA/抗菌剤強化
この実施例は、メチシリンに対する抗菌剤感受性を増大させるための、イン・ビトロでの、MRSAを標的としたNIMELS波長(λ=830nm及び930nm)の利用を示している。4つの別々の実験を行なった。これらの4つの実験についてのデータセットは、下記の表に与えた。図17も参照されたい。それは、(a)NIMELSの、MRSAコロニーの成長阻害における、メチシリン、ペニシリン及びエリスロマイシンとの相乗効(データは、ペニシリン及びメチシリンが、準致死的NIMELS線量測定により、細菌原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Bact)を阻害し、それによりペプチドグリカン合成の同化過程(これは、薬物によっても同時に標的とされる)を阻害することにより、強化されていることを示している)、及び(b)エリスロマイシンが、一層大きい程度に強化されることを示している(何故なら、Nimels効果は、タンパク質合成の同化過程及びエリスロマイシン耐性のための流出用ポンプのためのエネルギーを供給する細菌原形質膜のプロトン起動力(Δp−plas−Bact)を阻害しているから)。
Example XXII
MRSA / antibacterial enhancement This example demonstrates the use of NIMELS wavelengths targeted at MRSA (λ = 830 nm and 930 nm) in vitro to increase antimicrobial susceptibility to methicillin. Four separate experiments were performed. Data sets for these four experiments are given in the table below. See also FIG. It is (a) the synergistic effect of NIMELS with methicillin, penicillin and erythromycin in the inhibition of growth of MRSA colonies (data show that proton activating power of bacterial plasma membranes by quasi-lethal NIMELS dosimetry ( (Indicating that it has been enhanced by inhibiting the anabolic process of peptidoglycan synthesis, which is also targeted by the drug simultaneously), and (b) ) Erythromycin has been shown to be enhanced to a greater extent (because the Nimels effect is an anabolic process of protein synthesis and a bacterial plasma membrane that supplies energy for the efflux pump for erythromycin resistance) Proton activation force (Δp-plus-Bact) is inhibited).

材料:

Figure 2010512232
material:
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CFU計数のための一般的方法:

Figure 2010512232
General method for CFU counting:
Figure 2010512232

Figure 2010512232
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2006年11月7日におけるMRSA研究の独立した報告
(MRSA Data Progression 11-07-06 Experiment #1)
実験1 − デザイン:
8つの異なるレーザー線量を用いて、A1〜H1の標識を付した対数増殖中のMRSAの塩溶液懸濁液を処理した。
Independent report of the MRSA study on 7 November 2006
(MRSA Data Progression 11-07-06 Experiment # 1)
Experiment 1-Design:
Eight different laser doses were used to treat logarithmically growing MRSA salt solution suspensions labeled A1-H1.

処理した及び対照用の未処理の懸濁液を希釈してトリプシン処理した大豆入り寒天上に、30μg/mlのメチシリンを伴って又は伴わずに、三連でプレートした。
24時間37℃で成長させた後に、コロニーを計数した。
Treated and control untreated suspensions were diluted and plated in triplicate on soybean agar with or without 30 μg / ml methicillin.
After growing for 24 hours at 37 ° C., colonies were counted.

CFU(コロニー形成単位)を、これらのメチシリンを含むプレートと含まないプレートの間で、対照(未処理)と処理したMRSAの両方について比較した。   CFU (colony forming units) were compared for both control (untreated) and treated MRSA between plates with and without these methicillins.

実験1 − 結果:
条件D1〜H1は、メチシリンプレート上で、処理した試料及び未処理の試料において、類似のCFUの減少を示した。
Experiment 1-Results:
Conditions D1-H1 showed similar CFU reductions in treated and untreated samples on methicillin plates.

条件A1、B1及びC1は、レーザー処理した試料において、未処理の対照と比較して、それぞれ、30%、33%、又は67%少ないCFUを示した。   Conditions A1, B1, and C1 showed 30%, 33%, or 67% less CFU in the laser treated samples, respectively, compared to the untreated controls.

これは、試料A1、B1及びC1に対して行なわれた処理が、MRSAをメチシリンの効果に対して感受性にしたことを示している。   This indicates that the treatment performed on samples A1, B1 and C1 made MRSA sensitive to the effects of methicillin.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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2006年11月8日におけるMRSA研究の独立した報告
(MRSA Data Progression 11-08-06 Experiment #2)
実験2 − デザイン:
実験1で及び以前に確立された有効線量に基いて、8つの異なるレーザー線量を用いて、A2〜H2の標識を付した対数増殖中のMRSAの塩溶液懸濁液を処理した。
Independent report of the MRSA study on 8 November 2006
(MRSA Data Progression 11-08-06 Experiment # 2)
Experiment 2-Design:
Based on the effective dose established in Experiment 1 and previously, eight different laser doses were used to treat logarithmically growing MRSA salt solution suspensions labeled A2-H2.

処理した及び対照用の未処理の懸濁液を希釈してトリプシン処理した大豆入り寒天上に、30μg/mlのメチシリンを伴って又は伴わずに、三連でプレートした。
24時間37℃で成長させた後に、コロニーを計数した。
Treated and control untreated suspensions were diluted and plated in triplicate on soybean agar with or without 30 μg / ml methicillin.
After growing for 24 hours at 37 ° C., colonies were counted.

実験2 − 結果:
CFUの、メチシリンを含むプレートと含まないプレート上での比較は、すべてのレーザー処理した試料におけるメチシリンの効力における有意の増加を、A2及びB2を除いて示した。このデータを、以下に、表にまとめる。
Experiment 2-Results:
Comparison of CFU on plates with and without methicillin showed a significant increase in methicillin potency in all laser-treated samples, excluding A2 and B2. This data is summarized in the table below.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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2006年11月9〜10日の、MRSA研究についての独立した報告
(MRSA Data Progression 11-10-06 Experiment #3)
実験3 − デザイン:
実験1及び2並びに以前に確立された有効線量に基く8つの異なるレーザー線量を用いて、標識A3〜H3を付した対数増殖中のMRSAの塩溶液懸濁液を処理した。
Independent report on MRSA study, November 9-10, 2006
(MRSA Data Progression 11-10-06 Experiment # 3)
Experiment 3-Design:
Logarithmically growing MRSA salt solution suspensions labeled A3-H3 were treated using Experiments 1 and 2 and 8 different laser doses based on previously established effective doses.

処理した及び未処理の対照用懸濁液を、希釈して、トリプシン処理した大豆を含む寒天上に、30μg/mlのメチシリンを伴って、又は伴わずに、5連でプレートした。
37℃で24時間成長させた後に、コロニーを計数した。
Treated and untreated control suspensions were diluted and plated in triplicate with or without 30 μg / ml methicillin on agar containing trypsinized soy.
Colonies were counted after growth for 24 hours at 37 ° C.

実験3 − 結果:
メチシリンを含むプレート上と含まないプレート上での、CFUの比較は、すべてのレーザー処理した試料におけるメチシリンの効力の有意の増加を示した。このデータを、以下に、表にまとめる。
Experiment 3-Results:
Comparison of CFU on plates with and without methicillin showed a significant increase in the efficacy of methicillin in all laser treated samples. This data is summarized in the table below.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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2006年11月10〜11日の、MRSAについての独立した報告
(MRSA Data Progression 11-10-06 Experiment #4)
実験4 − デザイン:
以前の実験で確立された有効線量に基く2つの異なるレーザー線量を用いて、標識A4〜F4を付した対数増殖中のMRSAの塩溶液懸濁液を処理した。
Independent report on MRSA, November 10-11, 2006
(MRSA Data Progression 11-10-06 Experiment # 4)
Experiment 4-Design:
Two different laser doses based on the effective dose established in previous experiments were used to treat logarithmically growing MRSA salt solution suspensions labeled A4-F4.

処理した懸濁液及び対照用の未処理の懸濁液を希釈して、30μg/mlのメチシリン(グループA4及びB4)、0.5μg/mlペニシリンG(グループC4及びD4)又は4μg/mlエリスロマイシン(グループE4及びF4)を含むか又は含まない、トリプシン処理した大豆を含む寒天上に、5連で、プレートした。   Dilute treated suspension and control untreated suspension to 30 μg / ml methicillin (groups A4 and B4), 0.5 μg / ml penicillin G (groups C4 and D4) or 4 μg / ml erythromycin Plated in triplicate on agar containing trypsinized soybeans with or without (Groups E4 and F4).

37℃で24時間成長させた後に、コロニーを計数した。   Colonies were counted after growth for 24 hours at 37 ° C.

実験4 − 結果:
レーザー処理は、MRSAの、試験した各抗生物質に対する感受性を数倍増大させる。このデータを以下にまとめる。

Figure 2010512232
Experiment 4-Results:
Laser treatment increases the sensitivity of MRSA to each antibiotic tested several fold. This data is summarized below.
Figure 2010512232

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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実施例XXIII
イン・ビボでの安全性試験 − ヒト患者
イン・ビトロでの繊維芽細胞での研究の後に、発明者は、自身に対して線量測定滴定を行なって、安全な、最大エネルギーレベル及び露出時間を確認した(それは、ヒトの皮膚組織に火傷を生じることなく或は照射組織にダメージを与えない)。
Example XXIII
In vivo safety studies-After studying fibroblasts in human patients in vitro, the inventor performed a dosimetric titration on himself to determine a safe maximum energy level and exposure time. Confirmed (it does not cause burns to human skin tissue or damage to irradiated tissue).

発明者が用いた方法論は、彼の足の親指を、時間を変え、NIMELSレーザーのパワー設定を変えて照射することであった。この自己照射実験の結果を、以下に記す。   The methodology used by the inventor was to illuminate his big toe with varying time and NIMELS laser power settings. The results of this self-irradiation experiment are described below.

Figure 2010512232
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Figure 2010512232
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時間/温度の評価を、これらのレーザーエネルギーのヒトの皮膚組織に対する熱的安全性を確実にするために図に作った(データは示してない)。一のレーザー手順において、彼は、彼の足の親指を、870nmと930nmの両方に、最大で233秒間さらすと同時に、足の親指の表面面積をレーザー赤外線温度計によって測定した。彼は、上記の線量測定を、表面温度37.5℃で、870nm及び930nmで、合わせたパワー密度1.70W/cm2と共に用いると、痛みを生じることを見出して、レーザーを切った。 Time / temperature assessments were charted to ensure the thermal safety of these laser energies for human skin tissue (data not shown). In one laser procedure, he exposed his toe thumb to both 870 nm and 930 nm for up to 233 seconds while simultaneously measuring the toe surface area with a laser infrared thermometer. He found that using the above dosimetry at a surface temperature of 37.5 ° C. at 870 nm and 930 nm with a combined power density of 1.70 W / cm 2 , he found pain and turned off the laser.

第二のレーザー手順において、彼は、彼の足の親指を、930nmに最大で142秒間さらすと同時に、やはり、足親指の表面温度をレーザー赤外線温度計によって測定した。彼は、表面温度36℃で、930nm単独で、1.70W/cm2のパワー密度では、痛みを生じることを見出して、レーザーを切った。 In the second laser procedure, he exposed his toe's thumb to 930 nm for up to 142 seconds, while again measuring the toe's surface temperature with a laser infrared thermometer. He found that at 930 nm alone at a surface temperature of 36 ° C. and a power density of 1.70 W / cm 2 , he found pain and turned off the laser.

実施例XXIV
イン・ビボでの安全性の試験 − 制限された臨床での予備的研究
上記の実験後に、足の爪甲真菌症の更なる患者をを治療した。これらの患者は、すべて、無料の、志願者であり、インフォームドコンセントの署名をした。この限られた予備的研究の本質的ゴールは、NIMELSレーザー装置を用いてイン・ビトロで得られたものと同レベルの真菌汚染除去をイン・ビボで達成することである。我々は又、発明者により自己曝露実験において許容された適用最大露出時間及び温度限界をも決定した。高度に制御されてモニターされた環境においては、3〜5のレーザー曝露手順が、各患者に対して行なわれた。4人の患者が補充されて、治療を受けた。インフォームドコンセントの署名をした患者は、報酬を受けず、手順中であっても、何時でも、止めることができることを知らされた。
Example XXIV
In Vivo Safety Study-Limited Clinical Preliminary Study After the above experiments, additional patients with onychomycosis of the foot were treated. All of these patients were free, volunteers and signed informed consent. The essential goal of this limited preliminary study is to achieve in vivo the same level of fungal decontamination as obtained in vitro using the NIMELS laser apparatus. We have also determined the maximum exposure time and temperature limits allowed by the inventors in self-exposure experiments. In a highly controlled and monitored environment, 3-5 laser exposure procedures were performed for each patient. Four patients were recruited and received treatment. Patients who signed informed consent were not rewarded and were informed that they could be stopped at any time, even during the procedure.

第一の患者の治療のために用いられた線量測定は、発明者自身の暴露(上記)中に用いられたものと同じであった。爪の表面温度も又、発明者により自身の暴露において見出された温度と同等のものであった。   The dosimetry used for treatment of the first patient was the same as that used during the inventor's own exposure (above). The surface temperature of the nail was also comparable to the temperature found by the inventors in their exposure.

治療された足指は、有意に、軽減された足白癬及び爪床周囲の鱗片化を示し、これは、真菌の貯蔵器として作用していた爪甲の汚染菌除去を示した。対照用の爪は、横切り組織バーで削られて、削りくずは、菌学的媒質にプレートするために保存された。処理された爪は、削られて、正確な同じ仕方でプレートされた。   Treated toes showed significantly reduced tinea pedis and peri-nail bed scaly, which indicated removal of nail plate decontamination that had acted as a fungal reservoir. Control nails were shaved with a tissue bar across and the shavings were stored for plating on mycological media. The treated nails were shaved and plated in the exact same manner.

爪の削りくずを培養するために、サブローデキストラン寒天(2%デキストロース)培地を、次の添加物を加えて調製した:クロラムフェニコール(0.04mg/ml)(一般的な真菌試験用);クロラムフェニコール(0.04mg/ml)及びシクロヘキシミド(0.4g/ml)(皮膚糸状菌に選択的);クロラムフェニコール(0.04mg/ml)及びグリゼオフルビン(20μg/ml)(真菌成長についての負の対照として役立つ)。
治療#1と治療#2(治療#1の3日後に実施)の9日の菌学的結果は、同じであった(対照用足指爪甲には皮膚糸状菌成長があり、処理した足指爪甲にはなかった)。処理した爪甲は、如何なる成長も示さなかったが、未処理の対照用培養プレートは、有意の成長を示した。第一の患者は、120日間、追跡を受けて、同じプロトコール下で4回の治療を受けた。図18は、治療前(A)、治療の60日後(B)、治療の80日後(C)、及び治療の120日後(D)の足指爪の比較を示している。特に、健康で未感染の爪甲は、爪領域の50%をカバーしており、120日後には、健康な表皮から成長していた。
To cultivate nail shavings, Sabourodetran agar (2% dextrose) medium was prepared with the following additives: chloramphenicol (0.04 mg / ml) (for general fungal testing) Chloramphenicol (0.04 mg / ml) and cycloheximide (0.4 g / ml) (selective for dermatophytes); chloramphenicol (0.04 mg / ml) and griseofulvin (20 μg / ml) (fungi Serve as a negative control for growth).
The bacteriological results on Day 9 of Treatment # 1 and Treatment # 2 (3 days after Treatment # 1) were the same (the control toenails had dermatophyte growth and the treated foot It was not on the fingernails). Treated nail plate did not show any growth, while untreated control culture plates showed significant growth. The first patient was followed for 120 days and received 4 treatments under the same protocol. FIG. 18 shows a comparison of toenails before treatment (A), 60 days after treatment (B), 80 days after treatment (C), and 120 days after treatment (D). In particular, the healthy and uninfected nail plate covered 50% of the nail area and grew from a healthy epidermis after 120 days.

ある具体例を、ここでは、記載してきたが、当業者は、本発明の方法、システム、及び装置は、その精神から離れることなく、他の特定の形態で具体化することができることを理解するであろう。それ故、本願の具体例は、すべての点で、本発明の説明と考えるべきであって、本発明を制限するものではない。ヒトの爪は、難治性のレンズとして作用し、NIMELS赤外線エネルギーの部分を分散及び/又は反射するということは理解される。それ故、ブタの皮膚への線量/耐性の研究が、火傷/損傷を伴わない最大NIMELS線量測定を滴定するために行われた。ブタの皮膚は、ヒトの皮膚のモデルとして利用された。これらの研究は、NIHの実験室動物の世話と使用の指針(Guide for the Care and Use of Laboratory Animals)による動物保護作用(Animal Protection Act)に従って行われた。これらの試験を以下に示した。
ブタの皮膚の線量/耐性の研究
While certain embodiments have been described herein, those skilled in the art will appreciate that the methods, systems, and apparatus of the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit thereof. Will. Therefore, the specific examples of the present application should be considered as explanations of the present invention in all points, and do not limit the present invention. It is understood that the human nail acts as an intractable lens and disperses and / or reflects a portion of NIMELS infrared energy. Therefore, dose / tolerance studies on pig skin were conducted to titrate the maximum NIMELS dosimetry without burns / damage. Pig skin was used as a model for human skin. These studies were conducted according to the Animal Protection Act by the NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. These tests are shown below.
Study of pig skin dose / tolerance

Figure 2010512232
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実施例XXV
非熱的NIMELS相互作用
非熱的NIMELS相互作用の証拠:
実験(イン・ビトロの水浴での研究)により、イン・ビトロNIMELS実験で達成される温度は、病原体を中和するのに十分高くはないことが示された。
Example XXV
Non-thermal NIMELS interaction Evidence for non-thermal NIMELS interaction:
Experiments (in vitro water bath studies) showed that the temperature achieved in in vitro NIMELS experiments is not high enough to neutralize pathogens.

下記の図表において、大腸菌が単独で、水浴中の試験管内で8分間連続的に47.5℃で刺激された(challenged)場合には、それらは、91%のコロニー成長を達成したということが明確に理解できる。それ故、NIMELS反応は、全く光化学的性質のものであり、外因性の薬物及び/又は染料の非存在下で起きるということが本質的に示された。   In the chart below, if E. coli alone was challenged at 47.5 ° C continuously for 8 minutes in a test tube in a water bath, they achieved 91% colony growth. Understand clearly. Therefore, it has been shown essentially that the NIMELS reaction is of entirely photochemical nature and occurs in the absence of exogenous drugs and / or dyes.

Figure 2010512232
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Claims (75)

有効量の適切な薬物;及び
NIMELS照射λnの出力をNIMELS線量測定Tnにて発生して標的部位を照射するように構成されて配置されたNIMELS光発生レーザー、
を含む治療用システムであって、
該出力は、照射された細胞膜の膜双極子ポテンシャルΨdを変え、それにより、NIMELS効果を生じることができ、該NIMELS効果は、該薬物の薬効を強化する当該治療用システム。
An effective amount of a suitable drug; and a NIMELS light generating laser configured and arranged to generate the output of NIMELS irradiation λn at NIMELS dosimetry Tn to irradiate the target site;
A therapeutic system comprising:
The output can change the membrane dipole potential ψd of the irradiated cell membrane, thereby producing a NIMELS effect, which enhances the medicinal efficacy of the drug.
前記のシステムが、前記の標的部位の生物学的部分に対する望ましくないダメージを回避するように構成されて配置されている、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, wherein the system is configured and arranged to avoid undesirable damage to a biological portion of the target site. 前記のNIMELS光発生レーザーが、波長870nm又は930nm又は両方の前記のNIMELS照射の出力を発生するように構成されて配置されている、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, wherein the NIMELS light generating laser is configured and arranged to generate an output of the NIMELS radiation at a wavelength of 870 nm or 930 nm or both. 前記のNIMELS光発生レーザーが、標的部位を50〜1200秒の時間(Tn)にわたって照射するように構成されて配置されている、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system according to claim 1, wherein the NIMELS light-generating laser is configured and arranged to irradiate a target site for a time (Tn) of 50 to 1200 seconds. 前記のNIMELS線量測定が、前記の標的部位において、100〜2000J/cm2のエネルギー密度を与える、請求項1に記載の治療用システム。 The therapeutic system according to claim 1, wherein the NIMELS dosimetry provides an energy density of 100 to 2000 J / cm 2 at the target site. 前記の出力を前記の標的部位において散乱させるように構成されて配置されている光分散用チップを更に含む、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, further comprising a light dispersal tip configured and arranged to scatter the output at the target site. 幾何学的に平坦な先端強度分布を有する出力を発生するように構成されて配置されている光送達用サブシステムを更に含む、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, further comprising a light delivery subsystem configured and arranged to generate an output having a geometrically flat tip intensity distribution. 前記の光送達用サブシステムが、平坦な先端のレンズを含む、請求項7に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 7, wherein the light delivery subsystem comprises a flat tip lens. 光ファイバーを含む光送達用システムを更に含む、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, further comprising a light delivery system comprising an optical fiber. 前記のエネルギー出力を標的部位における全エネルギー又は出力のパワー若しくは時間の計算に基づいて調節して、定常状態の膜貫通ポテンシャルΔΨ−steadyを過渡的状態の膜貫通ポテンシャルΔΨ−transに変えることのできるNimels効果を造り出すように構成されて配置されている線量測定制御装置を更に含む、請求項1に記載の治療用システム。   The energy output can be adjusted based on the calculation of total energy at the target site or the power or time of the output to change the steady state transmembrane potential ΔΨ-steady to the transient state transmembrane potential ΔΨ-trans. The therapeutic system of claim 1, further comprising a dosimetry controller configured and arranged to create a Nimels effect. 前記の薬物が、抗菌(antibacterial)剤、抗真菌(antifungal)剤、抗新生物剤及びこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項1に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 1, wherein the drug is selected from the group consisting of an antibacterial agent, an antifungal agent, an antineoplastic agent, and combinations thereof. 前記の抗菌剤が、β−ラクタム系抗生物質、糖ペプチド、環状ポリペプチド、マクロライド系抗生物質、ケトライド系抗生物質、アニリノウラシル、リンコサミド、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、アミノグリコシド、バシトラシン、セファゾリン、セファロスポリン、ムピロシン、ニトロイミダゾール、キノロン及びフルオロキノロン、ノボビオシン、ポリミキシン、カチオン性デタージェント抗生物質、オキサゾリジンオン又は他のヘテロ環状有機化合物、グリシルサイクリン、リポペプチド、環状リポペプチド、プレウロムチリン、及びグラミシジン、ダプトマイシン、リネゾリド、アンサマイシン、カルバセフェム、カルバペネム、モノバクタム、プラテンシマイシン、ストレプトグラミン、チニダゾール、並びにこれらの任意の塩を含むこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項11に記載の治療用システム。   The antibacterial agent is β-lactam antibiotic, glycopeptide, cyclic polypeptide, macrolide antibiotic, ketolide antibiotic, anilinouracil, lincosamide, chloramphenicol, tetracycline, aminoglycoside, bacitracin, cefazolin, Cephalosporin, mupirocin, nitroimidazole, quinolone and fluoroquinolone, novobiocin, polymyxin, cationic detergent antibiotic, oxazolidineone or other heterocyclic organic compounds, glycylcycline, lipopeptide, cyclic lipopeptide, pleuromutilin, And gramicidin, daptomycin, linezolid, ansamycin, carbacephem, carbapenem, monobactam, platencimycin, streptogramin, tinidazole, and these It is selected from the group consisting of combinations including any salts, therapeutic system of claim 11. 前記の抗真菌剤が、ポリエン、アゾール、イミダゾール、トリアゾール、アリルアミン、エキノカンジン、シクロピロクス、フルシトシン、グリゼオフルビン、アモロロフィン、ソダリン、及びこれらの任意の塩を含むこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項11に記載の治療用システム。   The antifungal agent is selected from the group consisting of polyenes, azoles, imidazoles, triazoles, allylamines, echinocandin, ciclopirox, flucytosine, griseofulvin, amorolophine, sodarin, and any combination thereof. 11. The therapeutic system according to 11. 抗新生物剤が、アクチノマイシン、アントラサイクリン、ブレオマイシン、プリカマイシン、マイトマイシン、タキサン、エトポシド、テニポシド、及びこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項11に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 11, wherein the anti-neoplastic agent is selected from the group consisting of actinomycin, anthracycline, bleomycin, plicamycin, mitomycin, taxane, etoposide, teniposide, and combinations thereof. 治療に有効な量の薬物;
脂質二重層の長鎖脂肪酸中のC−H共有結合を選択的に照射するために、NIMELS照射λnをNIMELS線量測定Tnで発生して標的部位を照射するように構成されて配置されたNIMELS光発生レーザーであって、該共有結合の標的を定めた照射が、照射された細胞膜の膜双極子ポテンシャルΨdを変えるのに有効であり、λnとTnの組合せが、(i)シトクロム鎖の照射、並びに(ii)膜の生体エネルギー状態を一つの熱力学的定常状態条件から一つの過渡的状態のエネルギーストレス及び/又はレドックスストレスの一つへの変更、に適している光発生レーザー;並びに
該NIMELS照射λnをNIMELS線量測定Tnで標的部位に送達するのに適した光送達システムであって、該光送達システムが、該NIMELS照射λnを該NIMELS線量測定Tnで該標的部位に望ましい宿主細胞にダメージを与えずに送達するように構成されて配置されている光送達システム;
を含む治療用システム。
A therapeutically effective amount of the drug;
NIMELS light arranged and configured to generate NIMELS irradiation λn with NIMELS dosimetry Tn to irradiate the target site to selectively irradiate CH covalent bonds in long chain fatty acids of lipid bilayers A generating laser, wherein the targeted irradiation of the covalent bond is effective to alter the membrane dipole potential Ψd of the irradiated cell membrane, and the combination of λn and Tn is: (i) irradiation of cytochrome chains, And (ii) a light-generating laser suitable for changing the bioenergy state of the membrane from one thermodynamic steady-state condition to one transient energy stress and / or one of redox stresses; and the NIMELS A light delivery system suitable for delivering illumination λn to a target site with NIMELS dosimetry Tn, wherein the light delivery system converts the NIMELS illumination λn Light delivery system is configured by being arranged to deliver the desired host cells to the target site in NIMELS dosimetry Tn without damaging;
Including therapeutic system.
前記のNIMELS光発生レーザーが、50〜1200秒の時間(Tn)にわたって標的部位を照射するように構成されて配置されている、請求項15に記載の治療用システム。   16. The therapeutic system of claim 15, wherein the NIMELS light generating laser is configured and arranged to irradiate a target site for a time (Tn) of 50 to 1200 seconds. 前記のNIMELS線量測定が、標的部位において、100〜2000J/cm2のエネルギー密度を与える、請求項15に記載の治療用システム。 The therapeutic system of claim 15, wherein the NIMELS dosimetry provides an energy density of 100-2000 J / cm 2 at the target site. 前記の薬物が、抗菌剤、抗真菌剤、抗新生物剤、及びこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項15に記載の治療用システム。   16. The therapeutic system of claim 15, wherein the drug is selected from the group consisting of antibacterial agents, antifungal agents, anti-neoplastic agents, and combinations thereof. 前記の抗新生物剤が、アクチノマイシン、アントラサイクリン、ブレオマイシン、プリカマイシン、マイトマイシン、及びこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項18に記載の治療用システム。   19. The therapeutic system of claim 18, wherein the anti-neoplastic agent is selected from the group consisting of actinomycin, anthracycline, bleomycin, pricamycin, mitomycin, and combinations thereof. 前記の抗菌剤が、β−ラクタム系抗生物質、糖ペプチド、環状ポリペプチド、マクロライド系抗生物質、ケトライド系抗生物質、アニリノウラシル、リンコサミド、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、アミノグリコシド、バシトラシン、セファゾリン、セファロスポリン、ムピロシン、ニトロイミダゾール、キノロン及びフルオロキノロン、ノボビオシン、ポリミキシン、カチオン性デタージェント抗生物質、オキサゾリジンオン又は他のヘテロ環状有機化合物、グリシルサイクリン、リポペプチド、環状リポペプチド、プレウロムチリン、及びグラミシジン、ダプトマイシン、リネゾリド、アンサマイシン、カルバセフェム、カルバペネム、モノバクタム、プラテンシマイシン、ストレプトグラミン、チニダゾール、及びこれらの任意の塩を含むこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項18に記載の治療用システム。   The antibacterial agent is β-lactam antibiotic, glycopeptide, cyclic polypeptide, macrolide antibiotic, ketolide antibiotic, anilinouracil, lincosamide, chloramphenicol, tetracycline, aminoglycoside, bacitracin, cefazolin, Cephalosporin, mupirocin, nitroimidazole, quinolone and fluoroquinolone, novobiocin, polymyxin, cationic detergent antibiotic, oxazolidineone or other heterocyclic organic compounds, glycylcycline, lipopeptide, cyclic lipopeptide, pleuromutilin, And gramicidin, daptomycin, linezolid, ansamycin, carbacephem, carbapenem, monobactam, platencimycin, streptogramin, tinidazole, and these Including meaning of salt is selected from the group consisting of combinations, the therapeutic system according to claim 18. 前記の抗真菌剤が、ポリエン、アゾール、イミダゾール、トリアゾール、アリルアミン、エキノカンジン、シクロピロクス、フルシトシン、グリゼオフルビン、アモロロフィン、ソダリン、及びこれらの任意の塩を含むこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項18に記載の治療用システム。   The antifungal agent is selected from the group consisting of polyenes, azoles, imidazoles, triazoles, allylamines, echinocandin, ciclopirox, flucytosine, griseofulvin, amorolophine, sodarin, and any combination thereof. 18. The therapeutic system according to 18. 前記のシステムが、プロトン起動力Δpを変えるように構成されて配置されており、生物学的部分中の細胞又は生物学的夾雑物が、適切なATPを生成すること又は、該生物学的部分又は生物学的夾雑物におけるタンパク質、RNA、DNA、ペプチドグリカン、リポテイコ酸、及び脂質の合成を含む、適切な成長及び繁殖に必要とされる必須栄養分を取ることを妨げられている、請求項15に記載の治療用システム。   The system is arranged and arranged to change the proton activation force Δp, so that cells or biological contaminants in the biological part generate the appropriate ATP, or the biological part Or prevented from taking essential nutrients required for proper growth and reproduction, including the synthesis of proteins, RNA, DNA, peptidoglycan, lipoteichoic acid, and lipids in biological contaminants. The therapeutic system as described. 前記のシステムが、変化されたギブス自由エネルギー値、ΔGpにより利用可能なATPを、プロトン起動力Δpと共役した前記の薬物のエネルギー依存性流出を損なうように低下させることにより、薬物を強化するように構成されて配置されている、請求項22に記載の治療用システム。   The system seems to enhance the drug by reducing the ATP available by the altered Gibbs free energy value, ΔGp, so as to impair the energy-dependent efflux of the drug conjugated with the proton activation force Δp. 24. The therapeutic system of claim 22, wherein the therapeutic system is configured and arranged. 2〜10の値を有するNIMELS効果、Neを発生するように構成されて配置されている、請求項15に記載の治療用システムであって、Neが、任意の組織、部分、又は溶液における微生物病原体に対する抗菌性強化のレベルを表す当該治療用システム。   16. The therapeutic system of claim 15, wherein the therapeutic system is configured to generate a NIMELS effect, Ne having a value of 2-10, wherein Ne is a microorganism in any tissue, portion, or solution. The therapeutic system representing the level of antibacterial enhancement against pathogens. 前記の光送達システムが、平坦な先端レンズ、光ファイバー、又は分散用チップを含む、請求項15に記載の治療用システム。   The therapeutic system of claim 15, wherein the light delivery system comprises a flat tip lens, an optical fiber, or a dispersing tip. 細胞同化経路を阻害して抗菌性分子に対する細胞耐性機構を弱化させるために、標的部位の細胞中のΔμH+又はΔμx+を減じる方法であって:
λn及びTnを組み合わせて標的部位を照射すること;
同時に、該標的部位のΔp−mito−mam、及び/又はΔp−plas−Bactを減じること;及び
同時に又は順次的に、1の抗菌剤を該標的部位に投与すること
を含み、該標的部位における少なくとも一つの細胞同化経路の阻害を実現する当該方法。
To inhibit the cell anabolic pathways weaken cellular resistance mechanisms to antimicrobial molecules, a method of reducing DerutamyuH + or Derutamyux + of target sites in the cell:
irradiating the target site with a combination of λn and Tn;
Simultaneously reducing Δp-mito-mam and / or Δp-plus-Bact of the target site; and simultaneously or sequentially administering one antimicrobial agent to the target site, The method provides for inhibition of at least one cell anabolic pathway.
前記の標的とされる同化経路が、ペプチドグリカン生合成であり、それは、細菌トランスペプチダーゼ酵素の活性部位に結合する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the targeted anabolic pathway is peptidoglycan biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antimicrobial agent binding to the active site of a bacterial transpeptidase enzyme. 前記の標的とされる細菌同化経路が、ペプチドグリカン生合成であり、それは、細胞壁中間体中のアシル−D−アラニル−D−アラニン基に結合する前記の抗菌剤によって同時に標的とされ、それにより、N−アセチルムラミン酸(NAM)−及びN−アセチルグルコサミン(NAG)−ペプチドサブユニットのペプチドグリカンマトリクスへの組込みが阻害され、それにより、グラム陽性細菌におけるペプチドグリカンの適切な形成が妨げられる、請求項26に記載の方法。   The targeted bacterial anabolic pathway is peptidoglycan biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antimicrobial agent binding to the acyl-D-alanyl-D-alanine group in the cell wall intermediate, thereby Incorporation of N-acetylmuramic acid (NAM)-and N-acetylglucosamine (NAG) -peptide subunits into peptidoglycan matrix, thereby preventing proper formation of peptidoglycan in gram positive bacteria. 26. The method according to 26. 前記の標的とされる細菌同化経路が、ペプチドグリカン生合成であり、それは、前記の抗菌剤によって同時に標的とされ、該抗菌剤は、C55−イソプレニルピロホスフェートと結合し、それにより、ピロホスファターゼがC55−イソプレニルピロホスフェートと相互作用するのを防止し、それにより、ビルディングブロックペプチドグリカンを内膜の外側に運ぶのに利用することのできるC55−イソプレニルピロホスフェートの量を減少させる、請求項26に記載の方法。 Bacterial anabolic pathway to the target is a peptidoglycan biosynthesis, it is targeted at the same time by the antimicrobial agent, the antimicrobial agent is C 55 - combined with isoprenyl pyrophosphate, thereby pyrophosphatase There C 55 - to prevent interacting with isoprenyl pyrophosphate, whereby, C 55 can be utilized to carry building blocks peptidoglycan outside of the inner membrane - reducing the amount of isoprenyl pyrophosphate, 27. The method of claim 26. 前記の標的とされる同化経路が、細菌タンパク質の生合成であり、それは、細菌リボソームの50Sサブユニット内の23SrRNA分子に結合し、それにより、ペプチジル−tRNAを細胞内に蓄積させ、それにより、α−アミノ酸の活性化に必要な遊離のtRNAを涸渇させて、ペプチジルtRNAのリボソームからの早すぎる解離を引き起こすことによりトランスペプチデーションを阻害する、前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which bind to 23S rRNA molecules within the 50S subunit of the bacterial ribosome, thereby accumulating peptidyl-tRNA in the cell, thereby Claims simultaneously targeted by said antibacterial agent that depletes free tRNA required for α-amino acid activation and inhibits transpeptideation by causing premature dissociation of peptidyl tRNA from the ribosome. 26. The method according to 26. 前記の抗菌剤が、50Sの細菌リボソームサブユニットの23SRNAの2つのドメインに同時に結合し、それにより、細菌リボソームサブユニット50S及び30Sの形成を阻害する、請求項30に記載の方法。   31. The method of claim 30, wherein the antimicrobial agent binds simultaneously to two domains of the 23S RNA of 50S bacterial ribosomal subunit, thereby inhibiting the formation of bacterial ribosomal subunits 50S and 30S. 前記の抗菌剤が、その親油性を増大させるために塩素化されており、細菌リボソームの50Sサブユニットの23S部分に結合して、ペプチジル−tRNAの活性部位(A部位)からペプチジル部位(P部位)への移動を阻止し、それにより、トランスペプチダーゼ反応を阻害する、請求項30に記載の方法。   The antibacterial agent is chlorinated to increase its lipophilicity and binds to the 23S portion of the 50S subunit of the bacterial ribosome, resulting in a peptidyl-tRNA active site (A site) to a peptidyl site (P site). 32. The method of claim 30, wherein the transfer to) is prevented, thereby inhibiting the transpeptidase reaction. 前記の標的とされる同化経路が、細菌タンパク質の生合成であり、それは、30S細菌リボソームサブユニットに結合し、それにより、アミノアシルtRNAのリボソームのアクセプター部位(A部位)への結合をブロックし、それにより、コドン−アンチコドン相互作用及びタンパク質合成の伸長期を阻害する、前記の抗菌剤により同時に標的とされる、請求項30に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is bacterial protein biosynthesis, which binds to the 30S bacterial ribosomal subunit, thereby blocking the binding of aminoacyl-tRNA to the acceptor site (A site) of the ribosome; 32. The method of claim 30, wherein the method is simultaneously targeted by the antimicrobial agent thereby inhibiting codon-anticodon interactions and the elongation phase of protein synthesis. 前記の抗菌剤が、前記の細菌リボソームに一層強力に、オクタヒドロテトラセン−2−カルボキサミド骨格を有する典型的サブクラスのポリケチド抗菌剤とは異なる向きで結合する、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the antimicrobial agent binds more strongly to the bacterial ribosome in a different orientation than a typical subclass polyketide antimicrobial agent having an octahydrotetracene-2-carboxamide backbone. 前記の標的とされる同化経路が、細菌タンパク質の生合成であり、それは、特異的アミノアシル−tRNAシンテターゼに結合し、それにより、特異的アミノ酸又はその前駆体のその互換可能なtRNAの一つへのエステル化を防止し、そうして、アミノアシル−tRNAの形成を防止する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   Said targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which bind to a specific aminoacyl-tRNA synthetase and thereby to one of its compatible tRNAs of a specific amino acid or its precursor. 27. The method of claim 26, wherein the method is simultaneously targeted by the antibacterial agent that prevents esterification of and thus prevents the formation of aminoacyl-tRNA. 前記の標的とされる同化経路が、細菌タンパク質の生合成であり、それは、50SrRNAに23SrRNAのドメインVを介して結合すると共に30Sリボソームサブユニットの16SrRNAと相互作用して、タンパク質合成のイニシエーターのホルミルメチオニン(f−Met−tRNA)と30Sリボソームサブユニットとの結合を防止することにより、細菌タンパク質合成を開始期より前に阻害する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is bacterial protein biosynthesis, which binds to 50S rRNA via domain S of 23S rRNA and interacts with 16S rRNA of the 30S ribosomal subunit to initiate protein synthesis. 27. Simultaneously targeted by the antibacterial agent that inhibits bacterial protein synthesis prior to initiation by preventing binding of formylmethionine (f-Met-tRNA) to the 30S ribosomal subunit. the method of. 前記の標的とされる同化経路が、細菌タンパク質の生合成であり、それは、細菌リボソームの50Sサブユニットと、ペプチジルトランスフェラーゼセンター近くの23SrRNAP部位の領域内でタンパク質L3にて相互作用し、それにより、ペプチジルトランスフェラーゼ活性及びペプチジルトランスファーを阻害し、P部位相互作用をブロックして、活性な50Sリボソームサブユニットの正常な形成を防止する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial proteins, which interact with the 50S subunit of the bacterial ribosome at protein L3 in the region of the 23S rRNAP site near the peptidyl transferase center, thereby 27. The method of claim 26, wherein the method is simultaneously targeted by the antibacterial agent that inhibits peptidyl transferase activity and peptidyl transfer, blocks P-site interaction, and prevents normal formation of active 50S ribosomal subunits. . 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製及び転写であり、それは、トポイソメラーゼII(DNAジャイレース)及び/又はトポイソメラーゼIVを阻害する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   27. The targeted anabolic pathway is DNA replication and transcription, which is simultaneously targeted by the antimicrobial agent that inhibits topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV. The method described. 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製及び翻訳であり、それは、DNAポリメラーゼIIIC(グラム陽性細菌における染色体DNAの複製に必要とされるが、グラム陰性細菌には存在しない酵素)を阻害する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication and translation, which inhibits DNA polymerase IIIC (an enzyme required for chromosomal DNA replication in Gram-positive bacteria but not present in Gram-negative bacteria) 27. The method of claim 26, wherein the method is simultaneously targeted by the antimicrobial agent. 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製及び転写であり、それは、トポイソメラーゼII(DNAジャイレース)及び/又はトポイソメラーゼIV及び/又はDNAポリメラーゼIIICを阻害する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication and transcription, which are simultaneously targeted by the antibacterial agents that inhibit topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV and / or DNA polymerase IIIC. 27. The method of claim 26. 前記の標的とされる同化経路が、細菌リン脂質の生合成であり、それは、ホスファチジルエタノールアミンに富む細胞質膜に作用する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the targeted anabolic pathway is bacterial phospholipid biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antimicrobial agent acting on a phosphatidylethanolamine-rich cytoplasmic membrane. 前記の標的とされる同化経路が、細菌脂肪酸の生合成であり、それは、細菌の脂肪酸の生合成を、β−ケトアシル−(アシル−キャリアータンパク質(ACP))シンターゼI/II(FabF/B)(II型脂肪酸の生合成に必須の酵素)の選択的ターゲティングによって阻害する前記の抗菌剤によって同時に標的とされる、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of bacterial fatty acids, which converts the biosynthesis of bacterial fatty acids into β-ketoacyl- (acyl-carrier protein (ACP)) synthase I / II (FabF / B) 27. The method of claim 26, simultaneously targeted by said antimicrobial agent that inhibits by selective targeting of (an enzyme essential for biosynthesis of type II fatty acids). 前記の標的とされる同化経路が、細菌原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bactの維持であり、前記の抗菌剤が、細菌細胞膜機能を、グラム陽性細胞質膜への結合によって破壊し、それにより、脱分極及び膜ポテンシャルの喪失を引き起こし、それが、タンパク質、DNA及びRNA合成の阻害へと導く、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the maintenance of the bacterial plasma transmembrane potential ΔΨ-plasm-bact, where the antimicrobial agent disrupts bacterial cell membrane function by binding to the Gram positive cytoplasmic membrane, thereby 27. The method of claim 26, causing depolarization and loss of membrane potential, which leads to inhibition of protein, DNA and RNA synthesis. 前記の抗菌剤が、細菌細胞壁の透過性を増大させ、それにより、無機カチオンが該壁を自由に横切ることが可能となり、それにより、細胞質と細胞外環境との間のイオン勾配が消滅する、請求項26に記載の方法。   The antimicrobial agent increases the permeability of the bacterial cell wall, thereby allowing inorganic cations to freely traverse the wall, thereby eliminating the ionic gradient between the cytoplasm and the extracellular environment, 27. The method of claim 26. 前記の標的とされる同化経路が、細菌の膜の選択的透過性及び細菌の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−bactの維持であり、前記の抗菌剤が、カチオン性抗菌性ペプチドであり、それは、該細菌の膜の負に帯電した表面に対して、真核細胞の中性の膜表面よりも選択的であり、その結果、細菌細胞膜の膜易透化並びに最終的な穿孔及び/又は崩壊を生じ、それにより、細菌細胞内容物の漏出及び膜貫通ポテンシャルの破壊を促進する、請求項26に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the selective permeability of the bacterial membrane and the maintenance of the bacterial transmembrane potential ΔΨ-plus-bact, and the antimicrobial agent is a cationic antimicrobial peptide; It is more selective for the negatively charged surface of the bacterial membrane than the neutral membrane surface of eukaryotic cells, so that membrane permeabilization of the bacterial cell membrane and final perforation and / or 27. The method of claim 26, wherein disruption occurs, thereby facilitating leakage of bacterial cell contents and disruption of the transmembrane potential. 前記の抗菌剤が、細菌プロテアーゼペプチドデホルミラーゼを阻害し、該デホルミラーゼが、新たに合成された細菌ポリペプチドのN末端からのホルミル基の除去を触媒する、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the antimicrobial agent inhibits bacterial protease peptide deformylase, and the deformylase catalyzes the removal of the formyl group from the N-terminus of a newly synthesized bacterial polypeptide. 前記の抗菌剤が、細菌における2成分の調節システムを阻害し、該調節システムが、細菌原形質膜を横切るシグナル変換を介してそれらの環境に応答する能力を含み、これらのシグナル変換過程が、哺乳動物膜には存在しない、請求項26に記載の方法。   The antibacterial agent inhibits a two-component regulatory system in bacteria that includes the ability to respond to their environment via signal transduction across the bacterial plasma membrane, these signal transduction processes comprising: 27. The method of claim 26, wherein the method is absent from the mammalian membrane. 前記の抗菌剤が、第二の分子と結合し又は該分子により送達され、該分子は、標的とされる細菌が該抗菌剤を弱め又は不活性化する耐性機構として産生する任意のタンパク質若しくは酵素に対して競争阻害剤として作用し、及び/又は、流出ポンプの阻害剤として作用し、その結果、該抗菌剤の効力の再生を補助する請求項26に記載の方法。   Any protein or enzyme that the antibacterial agent binds to or is delivered by a second molecule, which is produced as a resistance mechanism by which the targeted bacterium weakens or inactivates the antibacterial agent 27. The method of claim 26, wherein the method acts as a competitive inhibitor and / or acts as an inhibitor of an efflux pump, thereby assisting in restoring the efficacy of the antimicrobial agent. 細胞の同化経路を阻害して抗菌性分子に対する細胞耐性機構を弱化させるために、標的部位の細胞内のΔμH+又はΔμx+を減じる方法であって:
λnとTnを組み合わせて標的部位を照射すること;
同時に、標的部位のΔp−mito−mam及び/又はΔp−plas−Bactを減じること;及び
同時に又は順次的に、複数の抗菌剤を該標的部位に投与すること
を含み、該標的部位における少なくとも一つの細胞同化経路の阻害を実現する当該方法。
To inhibit the anabolic pathways of the cell weaken the cell resistance mechanisms to antimicrobial molecules, a method of reducing DerutamyuH + or Derutamyux + in cells of the target site:
irradiating the target site with a combination of λn and Tn;
Simultaneously reducing Δp-mito-mam and / or Δp-plus-Bact of the target site; and simultaneously or sequentially administering a plurality of antimicrobial agents to the target site, wherein at least one at the target site A method of achieving inhibition of one cell anabolic pathway.
少なくとも一つの前記の抗菌剤を第二の分子と組み合わせ、該分子は、標的とされる細菌が該抗菌剤の一つを弱め又は不活性化するための耐性機構として産生する任意のタンパク質若しくは酵素に対する競争阻害剤として作用し、及び/又は、流出用ポンプの阻害剤として作用し、その結果、該抗菌剤の効力の再生が補助される請求項49に記載の方法。   Any protein or enzyme that combines at least one of the antimicrobial agents with a second molecule, which is produced as a resistance mechanism for the targeted bacteria to weaken or inactivate one of the antimicrobial agents 50. The method of claim 49, wherein the method acts as a competitive inhibitor against and / or acts as an inhibitor of an efflux pump, thereby assisting in restoring the efficacy of the antimicrobial agent. 細胞の同化経路を阻害して抗真菌性分子に対する細胞耐性機構を弱化させるために、標的部位の細胞内のΔμH+又はΔμx+を減じる方法であって:
λnとTnを組み合わせて標的部位を照射すること;
同時に、標的部位のΔp−mito−mam、Δp−mito−Fungi、Δp−plas−Fungiを減じること;及び
同時に又は順次的に、1の抗真菌剤を該標的部位に投与すること
を含み、該標的部位における少なくとも一つの細胞同化経路の阻害を実現する当該方法。
To weaken the cell resistance mechanisms to inhibit anabolic pathways of the cells to the antifungal molecule, a method of reducing DerutamyuH + or Derutamyux + in cells of the target site:
irradiating the target site with a combination of λn and Tn;
Simultaneously reducing Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plus-Fungi of the target site; and simultaneously or sequentially administering one antifungal agent to the target site, The method provides for inhibition of at least one cellular anabolic pathway at a target site.
前記の標的とされる同化経路が、リン脂質の生合成であり、それは、真菌細胞膜中の既存のリン脂質の構造を破壊する前記抗真菌剤によって同時に標的とされる、請求項51に記載の方法。   52. The targeted anabolic pathway is phospholipid biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that disrupts the structure of existing phospholipids in fungal cell membranes. Method. 前記の標的とされる同化経路が、エルゴステロールの生合成であり、それは、エルゴステロールの生合成をC−14脱メチル化段階で阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされ、該阻害は、エルゴステロールの涸渇及び、エルゴステロールの膜成分としての機能を原形質膜の構造の破壊によって邪魔するラノステロール及び他の14メチル化ステロールの蓄積を生じる、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is ergosterol biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that inhibits ergosterol biosynthesis at the C-14 demethylation stage, the inhibition being 52. The method of claim 51, wherein depletion of ergosterol results in the accumulation of lanosterol and other 14 methylated sterols that interfere with the function of ergosterol as a membrane component by disrupting the structure of the plasma membrane. 前記の標的とされる同化経路が、エルゴステロールの生合成であり、それは、スクアレンエポキシダーゼを阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされ、該阻害は次に、真菌細胞におけるエルゴステロールの生合成を阻害し、それは、真菌細胞膜に増大した透過性を持たせる、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of ergosterol, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that inhibits squalene epoxidase, which inhibition is then followed by ergosterol biosynthesis in fungal cells. 52. The method of claim 51, wherein the method inhibits synthesis, which causes the fungal cell membrane to have increased permeability. 前記の標的とされる同化経路が、エルゴステロールの生合成であり、それは、d14−レダクターゼ及びd7、d8−イソメラーゼを阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされる、請求項51に記載の方法。   52. The anabolic pathway targeted is ergosterol biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that inhibits d14-reductase and d7, d8-isomerase. Method. 前記の標的とされる同化経路が、真菌細胞壁の生合成であり、それは、(1,3)β−D−グルカン合成を阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされ、該阻害は次に、真菌細胞壁におけるβ−D−グルカン合成を阻害する、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is fungal cell wall biosynthesis, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that inhibits (1,3) β-D-glucan synthesis, which inhibition is then 52. The method of claim 51, wherein the method inhibits β-D-glucan synthesis in fungal cell walls. 前記の標的とされる同化経路が、真菌のステロールの生合成であり、それは、真菌細胞膜中のステロールと結合する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされ、主たる前記ステロールは、エルゴステロールであり、効果的に、細胞膜の転移温度を変化させて該膜中に細孔を形成させ、真菌細胞膜に有害なイオンチャンネルの形成を生じる、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is the biosynthesis of fungal sterols, which are simultaneously targeted by the antifungal agent binding to sterols in the fungal cell membrane, the main sterol being ergosterol, 52. The method of claim 51, effectively changing the transition temperature of the cell membrane to form pores in the membrane, resulting in the formation of ion channels that are detrimental to the fungal cell membrane. 前記の抗真菌剤を、送達のために、脂質、リポソーム、脂質複合体及び/又はコロイド分散体中に配合して該剤の毒性を防止する、請求項57に記載の方法。   58. The method of claim 57, wherein the antifungal agent is formulated in a lipid, liposome, lipid complex and / or colloidal dispersion for delivery to prevent toxicity of the agent. 前記の標的とされる同化経路が、タンパク質合成であり、前記の抗真菌剤が、シトシンパーミアーゼにより真菌細胞に取り込まれ、5−フルオロウラシル(5−FU)に脱アミノ化され、ヌクレオシド三リン酸に変換されてRNAに取り込まれて、ミスコーディングを生じる5−FCである、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is protein synthesis, and the antifungal agent is taken up by fungal cells by cytosine permease, deaminated to 5-fluorouracil (5-FU), and nucleoside triphosphate 52. The method of claim 51, wherein the method is 5-FC that is converted to and incorporated into RNA, resulting in miscoding. 前記の標的とされる同化経路が、真菌のタンパク質合成であり、それは、真菌の伸張因子EF−2を阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされる、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the targeted anabolic pathway is fungal protein synthesis, which is simultaneously targeted by the antifungal agent that inhibits the fungal elongation factor EF-2. 前記の標的とされる同化経路が、真菌のキチンの生合成であり、それは、少なくとも一つの酵素キチンシンターゼ2の作用を阻害することにより真菌のキチンの生合成を阻害する前記の抗真菌剤によって同時に標的とされる、請求項51に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is biosynthesis of fungal chitin, which is caused by the antifungal agent that inhibits the biosynthesis of fungal chitin by inhibiting the action of at least one enzyme chitin synthase 2. 52. The method of claim 51, which is targeted simultaneously. 前記の抗真菌剤が、出芽及び成長、交配及び胞子形成中にキチンの合成に必要な酵素である酵素キチンシンターゼ3の作用を阻害する、請求項61に記載の方法。   62. The method of claim 61, wherein the antifungal agent inhibits the action of the enzyme chitin synthase 3, an enzyme required for chitin synthesis during budding and growth, mating and sporulation. 前記の抗真菌剤が、多価カチオン(Fe+3又はAl+3)をキレートして、ミトコンドリアの電子伝達及び細胞エネルギー産生を受け持っている金属依存性酵素の阻害を生じ、それは又、真菌細胞内の過酸化物の正常な分解の阻害も導く、請求項51に記載の方法。 Said antifungal agent chelates a polyvalent cation (Fe +3 or Al +3 ) resulting in inhibition of metal-dependent enzymes responsible for mitochondrial electron transfer and cellular energy production, which also 52. The method of claim 51, wherein the method also leads to inhibition of normal degradation of the peroxide in the. 前記の抗真菌剤が、真菌における2成分の調節システムを阻害し、該調節システムは、真菌原形質膜を横切るシグナル変換により環境に応答する、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the antifungal agent inhibits a two-component regulatory system in a fungus that responds to the environment by signal transduction across the fungal plasma membrane. 前記の抗真菌剤を第二の分子と組み合わせ、該分子は、標的とされる真菌が該抗真菌剤を弱め又は不活性化するために耐性機構として産生任意のタンパク質又は酵素に対する競争阻害剤であり、流出用ポンプの阻害剤として作用し、その結果、該抗真菌剤の効力の再生を補助する第二の分子と組み合わせる、請求項51に記載の方法。   Combining the antifungal agent with a second molecule, the molecule is a competitive inhibitor against any protein or enzyme produced as a resistance mechanism for the targeted fungus to weaken or inactivate the antifungal agent. 52. The method of claim 51, wherein the method is in combination with a second molecule that acts as an inhibitor of the efflux pump and thus assists in restoring the efficacy of the antifungal agent. 細胞の同化経路を阻害して抗真菌性分子に対する細胞耐性機構を弱化させるために、
標的部位の細胞内のΔμH+又はΔμx+を減じる方法であって:
λnとTnを組み合わせて該標的部位を照射すること;
同時に、標的部位で、細胞内のΔp−mito−mam及び/又はΔp−mito−fungi及び/又はΔp−plas−fungiを減じること;及び
同時に又は順次的に、複数の抗真菌剤を該標的部位に投与すること
を含み、標的部位における少なくとも一つの細胞同化経路の阻害を実現する当該方法。
In order to inhibit cellular anabolic pathways and weaken cell resistance mechanisms against antifungal molecules,
A method of reducing DerutamyuH + or Derutamyux + in cells of the target site:
irradiating the target site with a combination of λn and Tn;
Simultaneously reducing intracellular Δp-mito-mam and / or Δp-mito-fungi and / or Δp-plus-fungi at the target site; and simultaneously or sequentially, adding a plurality of antifungal agents to the target site The method of achieving inhibition of at least one cellular anabolic pathway at a target site.
少なくとも一つの前記の抗真菌剤を第二の分子と組み合わせ、該分子は、標的とされる真菌が該抗真菌剤の一つを弱め又は不活性化するための耐性機構として産生する任意のタンパク質若しくは酵素に対する競争阻害剤として作用し、及び流出用ポンプの阻害剤として作用し、その結果、該抗真菌剤の効力の再生が補助される請求項66に記載の方法。   Any protein that combines at least one of the above antifungal agents with a second molecule, which is produced as a resistance mechanism for the targeted fungus to weaken or inactivate one of the antifungal agents 68. The method of claim 66, which acts as a competitive inhibitor for an enzyme and as an inhibitor of an efflux pump, thereby assisting in restoring the efficacy of the antifungal agent. 細胞の同化経路を阻害して抗新生物剤に対する細胞耐性機構を弱化させるために、
標的部位の細胞内のΔμH+又はΔμx+を減じる方法であって:
λnとTnを組み合わせて標的部位を照射すること;
Δp−mito−mam及び/又は哺乳動物の原形質膜貫通ポテンシャルΔΨ−plas−mamを減じること;及び
同時に又は順次的に、抗新生物剤を標的部位に投与すること
を含み、該標的部位における少なくとも一つの細胞同化経路の阻害を実現する当該方法。
In order to inhibit the cell's anabolic pathway and weaken the cell resistance mechanism against antineoplastic agents,
A method of reducing DerutamyuH + or Derutamyux + in cells of the target site:
irradiating the target site with a combination of λn and Tn;
Reducing the Δp-mito-mam and / or the mammalian transmembrane potential Δψ-plasm-mam; and simultaneously or sequentially, administering an anti-neoplastic agent to the target site, The method provides for inhibition of at least one cell anabolic pathway.
前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製であり、それは、DNA中のグアニン核酸塩基を架橋させて、DNA複製に必要な、らせんを解いて分離ができないDNA鎖を生じることによりDNAの複製を阻害する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication, which cross-links guanine nucleobases in DNA to generate DNA strands that are necessary for DNA replication and cannot be separated by helix separation. 69. The method of claim 68, simultaneously targeted by the antineoplastic agent that inhibits replication. 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製であり、それは、DNAの同じ鎖内の、又はDNAの異なる鎖内の2つの異なる7−N−グアニン残基と反応する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   Said targeted anabolic pathway is DNA replication, which is said anti-neoplasm that reacts with two different 7-N-guanine residues in the same strand of DNA or in different strands of DNA 69. The method of claim 68, wherein the method is simultaneously targeted by agents. 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製であり、それは、DNAの複製及び細胞分裂を、代謝拮抗剤として作用することにより阻害する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication, which is simultaneously targeted by the antineoplastic agent that inhibits DNA replication and cell division by acting as an antimetabolite. Item 69. The method according to Item 68. 前記の標的とされる同化経路が、細胞分裂であり、それは、微小管の機能を妨げることにより細胞分裂を阻害する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   69. The method of claim 68, wherein the targeted anabolic pathway is cell division, which is simultaneously targeted by the anti-neoplastic agent that inhibits cell division by interfering with microtubule function. . 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製であり、それは、細胞がG1期及びDNAの複製に入ることを妨げることによりDNAの複製及び細胞分裂を阻害する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication, which is simultaneously performed by the anti-neoplastic agent that inhibits DNA replication and cell division by preventing cells from entering the G1 phase and DNA replication. 69. The method of claim 68, targeted. 前記の標的とされる同化経路が、細胞分裂であり、それは、微小管の安定性を増進して、後期における染色体の分離を妨げる前記の抗新生物剤によって同時に標的とされる、請求項68に記載の方法。   69. The targeted anabolic pathway is cell division, which is simultaneously targeted by the antineoplastic agent that enhances microtubule stability and prevents late chromosome segregation. The method described in 1. 前記の標的とされる同化経路が、DNAの複製であり、それは、I型又はII型トポイソメラーゼの阻害によってDNAの複製及び細胞分裂を阻害する前記の抗新生物剤によって同時に標的とされ、該トポイソメラーゼの阻害は、適切なDNAスーパーコイリングを破壊することによりDNAの転写及び複製を邪魔する、請求項68に記載の方法。   The targeted anabolic pathway is DNA replication, which is simultaneously targeted by the anti-neoplastic agent that inhibits DNA replication and cell division by inhibiting type I or type II topoisomerase, and the topoisomerase 69. The method of claim 68, wherein inhibition of hinders DNA transcription and replication by disrupting proper DNA supercoiling.
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US20110295343A1 (en) * 2008-10-29 2011-12-01 Nomir Medical Technologies Inc. Near-infrared electromagnetic modification of cellular steady-state membrane potentials
JP5937016B2 (en) * 2010-01-21 2016-06-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Control device, wearable device and illumination system for light therapy purpose
US10702706B2 (en) 2013-07-16 2020-07-07 Nomir Medical Technologies, Inc. Apparatus, system, and method for generating photo-biologic minimum biofilm inhibitory concentration of infrared light
CN111175103B (en) * 2020-01-16 2023-07-04 江西业力医疗器械有限公司 Leucorrhea sample pretreatment liquid for fluorescent detection of mycotic vaginitis and preparation method thereof
CN111781175B (en) * 2020-06-18 2023-04-21 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 Method, device and application for improving mitochondrial activity in cells

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5829448A (en) * 1996-10-30 1998-11-03 Photogen, Inc. Method for improved selectivity in photo-activation of molecular agents
CA2326120C (en) * 1998-03-27 2015-01-13 The General Hospital Corporation Method and apparatus for the selective targeting of lipid-rich tissues
DK1359977T3 (en) * 2001-01-22 2006-03-20 Mde Medizintechnik Gmbh Apparatus and methods for photodynamic stimulation
WO2003002186A2 (en) * 2001-06-26 2003-01-09 Photomed Technologies, Inc. Therapeutic methods using electromagnetic radiation
US20040156743A1 (en) * 2002-08-28 2004-08-12 Eric Bornstein Near infrared microbial elimination laser system
US6866678B2 (en) * 2002-12-10 2005-03-15 Interbational Technology Center Phototherapeutic treatment methods and apparatus

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