BR112020025422A2

BR112020025422A2 - Uso de campos elétricos alternados para aumentar a permeabilidade da barreira hematoencefálica

Info

Publication number: BR112020025422A2
Application number: BR112020025422-3A
Authority: BR
Inventors: Carsten Hagemann; Mario LOHR; Almuth F. KESSLER; Malgorzata BUREK; Carola FORSTER; Catherine BRAMI; Hadas Sara HERSHKOVICH; Tali VOLOSHIN-SELA
Original assignee: Carsten Hagemann; Mario Lohr; Almuth F. Kessler; Malgorzata Burek; Carola Forster; Catherine Brami; HADAS Sara hershkovich; Tali Voloshin-Sela
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-03-16
Also published as: CN112469352A; US20200061360A1; EP3895643B1; US11400269B2; US11351349B2; ES2898090T3; CN113908433A; KR102651496B1; PL3773291T3; CN112618956A; EP3804648A1; US20200269037A1; CN112469352B; DK3804648T3; CN113908432A; HUE056950T2; AU2019324585C1; KR20210071964A; EP3892219B1; SG11202012592WA

Abstract

uso de campos elétricos alternados para aumentar a permeabilidade da barreira hematoencefálica. certas substâncias (por exemplo, moléculas grandes) que normalmente não podem atravessar a barreira hematoencefálica podem ser introduzidas no cérebro aplicando um campo elétrico alternado ao cérebro por um período de tempo, em que a frequência do campo elétrico alternado é selecionada para que a aplicação do campo elétrico alternado aumente a permeabilidade da barreira hematoencefálica. em algumas modalidades, a frequência do campo elétrico alternado é inferior a 190 khz (por exemplo, 100 khz). uma vez que a permeabilidade da barreira hematoencefálica foi aumentada, a substância é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica.

Description

“USO DE CAMPOS ELÉTRICOS ALTERNADOS PARA AUMENTAR A PERMEABILIDADE DA BARREIRA HEMATOENCEFÁLICA” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001]Este Pedido reivindica a prioridade do Pedido Provisório US 62/722.100, depositado em 23 de agosto de 2018, que é incorporado neste documento por referência em sua totalidade.

FUNDAMENTOS

[002]Normalmente, os microvasos cerebrais regulam estritamente a transferência de substâncias entre o sangue e o tecido cerebral. Esta regulação por microvasos cerebrais é chamada de Barreira hematoencefálica (BHE) e é devido às junções de oclusão intercelulares que se formam entre as células endoteliais capilares do cérebro. Nos capilares cerebrais, as proteínas das junções de oclusão são expressas 50-100 vezes mais do que nos microvasos periféricos. As junções de oclusão são formadas por um complexo intrincado de proteínas transmembranares (claudina e ocludina) com proteínas acessórias citoplasmáticas (ZO-1 e -2, cingulina, AF-6 e 7H6). Ao se ligar ao citoesqueleto de actina, essas proteínas formam uma forte conexão célula-célula. As células endoteliais do cérebro, que formam o endotélio dos microvasos cerebrais, são responsáveis por cerca de 75-80% da resistência da BHE a substâncias, e outras células, como astrócitos e pericitos, fornecem o restante da resistência.

[003]A BHE consiste em junções de oclusão em torno dos capilares e normalmente restringe a difusão de objetos microscópicos e moléculas grandes ou hidrofílicas para o cérebro, enquanto permite a difusão de moléculas hidrofóbicas (transporte transcelular em vez paracelular).

[004]Em pessoas saudáveis, a BHE tem uma função muito importante porque evita que substâncias prejudiciais (por exemplo, bactérias, vírus e moléculas grandes ou hidrofílicas potencialmente prejudiciais) entrem no cérebro. Existem, no entanto,

situações em que a ação da BHE introduz dificuldades. Por exemplo, pode ser desejável administrar moléculas de drogas grandes ou hidrofílicas para tratar uma doença no cérebro do paciente. Mas quando a BHE está funcionando normalmente, essas drogas são impedidas de entrar no cérebro pela BHE.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005]Um aspecto da invenção é direcionado a um primeiro método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo. Neste primeiro método, a substância relevante pode ser distribuída através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, aplicando um campo elétrico alternado ao cérebro do indivíduo por um período de tempo. A aplicação do campo elétrico alternado ao cérebro do indivíduo durante o período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo. A substância é administrada ao indivíduo após o período de tempo decorrido, e o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

[006]Em alguns casos do primeiro método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz. Em alguns casos do primeiro método, o período de tempo é de pelo menos 24 horas. Em alguns casos do primeiro método, o período de tempo é de pelo menos 48 horas. Em alguns casos do primeiro método, o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo. Em alguns casos do primeiro método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz, o período de tempo é de pelo menos 24 horas e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

[007]Em alguns casos do primeiro método, a administração da substância é realizada por via intravenosa. Em alguns casos do primeiro método, a administração da substância é realizada por via oral. Em alguns casos do primeiro método, o cérebro do indivíduo está livre de tumor.

[008]Em alguns casos do primeiro método, a substância compreende uma droga para o tratamento de uma doença. Exemplos desses casos incluem uma droga para o tratamento do câncer, uma droga para o tratamento de doenças infecciosas, uma droga para o tratamento de doenças neurodegenerativas ou uma droga para o tratamento de doenças autoimunes, uma droga antiepiléptica, uma droga para hidrocefalia, uma droga para intervenção de AVC ou uma droga psiquiátrica. Em alguns casos do primeiro método, a substância é usada para monitorar a atividade cerebral. Exemplos desses casos incluem um corante cerebral, um relator ou um marcador.

[009]Em qualquer um dos casos do primeiro método observado acima, a interrupção da aplicação do campo elétrico alternado pode ser feita para permitir que a barreira hematoencefálica se recupere.

[010]Outro aspecto da invenção é direcionado a um segundo método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo. Neste segundo método, a substância relevante pode ser distribuída através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, aplicando um campo elétrico alternado em uma primeira frequência ao cérebro do indivíduo por um período de tempo, em que a primeira frequência é inferior a 190 kHz e o período de tempo é de pelo menos 24 horas, em que a aplicação do campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante o período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo. A substância é administrada ao indivíduo após o período de tempo decorrido, e o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

[011]Em alguns casos do segundo método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz. Em alguns casos do segundo método, o período de tempo é de pelo menos 48 horas. Em alguns casos do segundo método, o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo. Em alguns casos do segundo método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

[012]Em qualquer um dos casos do segundo método observado acima, a interrupção da aplicação do campo elétrico alternado pode ser feita para permitir que a barreira hematoencefálica se recupere.

[013]Os métodos descritos neste documento podem ser usados para entregar uma substância através da barreira hematoencefálica de um indivíduo cujo cérebro está livre de tumor. Nesta situação, outro aspecto da invenção é direcionado a um terceiro método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo. Neste terceiro método, a substância relevante pode ser distribuída através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo que não inclui um tumor, aplicando um campo elétrico alternado em uma primeira frequência ao cérebro do indivíduo por um período de tempo. A aplicação do campo elétrico alternado na primeira frequência para o cérebro do indivíduo durante o período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo. A substância é administrada ao indivíduo após o período de tempo decorrido, e o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

[014]Em alguns casos do terceiro método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz. Em alguns casos do terceiro método, o período de tempo é de pelo menos 24 horas. Em alguns casos do terceiro método, o período de tempo é de pelo menos 48 horas. Em alguns casos do terceiro método, o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo. Em alguns casos do terceiro método, o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz, o período de tempo é de pelo menos 24 horas e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma porção do cérebro do indivíduo.

[015]Em qualquer um dos casos do terceiro método observado acima, a interrupção da aplicação do campo elétrico alternado pode ser feita para permitir que a barreira hematoencefálica se recupere.

[016]Os métodos descritos neste documento podem ser usados para entregar uma substância através da barreira hematoencefálica de um indivíduo com um tumor cerebral. Nesta situação, outro aspecto da invenção é direcionado a um quarto método para tratar um tumor no cérebro de um indivíduo e entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro do indivíduo. Neste quarto método, um primeiro campo elétrico alternado é aplicado em uma primeira frequência ao cérebro do indivíduo por um primeiro período de tempo. A aplicação do primeiro campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo pelo primeiro período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo. A substância é administrada ao indivíduo após o primeiro período de tempo decorrido, e o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica. Um segundo campo elétrico alternado em uma segunda frequência é aplicado ao cérebro do indivíduo por um segundo período de tempo que é de pelo menos uma semana de duração. A segunda frequência é diferente da primeira frequência e o segundo campo elétrico alternado na segunda frequência tem uma intensidade que é suficientemente grande para inibir o tumor.

[017]Em alguns casos do quarto método, a primeira frequência está entre 75 kHz e 125 kHz.

[018]Em alguns casos do quarto método, a primeira frequência está entre 50 kHz e 190 kHz. Em alguns desses casos, a segunda frequência está entre 190 kHz e 210 kHz.

[019]Em alguns casos do quarto método, o primeiro período de tempo é de pelo menos 24 horas. Em alguns casos do quarto método, o segundo período de tempo compreende um único intervalo de tempo ininterrupto que tem pelo menos uma semana de duração. Em outros casos do quarto método, o segundo período de tempo compreende uma pluralidade de intervalos de tempo não contíguos durante os quais o segundo campo elétrico alternado na segunda frequência é aplicado ao cérebro do indivíduo, no qual a pluralidade de intervalos de tempo não contíguos soma-se coletivamente a pelo menos uma semana.

[020]Em qualquer um dos casos do quarto método observado acima, a interrupção da aplicação do campo elétrico alternado pode ser feita para permitir que a barreira hematoencefálica se recupere.

[021]Em alguns casos, qualquer um dos métodos descritos acima é usado para entregar uma substância com um peso molecular de pelo menos 4 kDa através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo.

[022]Em alguns casos, qualquer um dos métodos descritos acima é usado para entregar uma substância com um peso molecular de pelo menos 69 kDa através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo.

[023]Em alguns casos, qualquer um dos métodos descritos acima é usado para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, em que a substância tem pelo menos uma característica que normalmente impede a substância de cruzar uma BHE sem vazamento.

[024]Outro aspecto da invenção é direcionado a um primeiro aparelho para tratar um tumor no corpo de um indivíduo e facilitar a distribuição de uma substância através de uma barreira hematoencefálica do corpo do indivíduo. O primeiro aparelho compreende um gerador de tensão CA capaz de operar em uma primeira frequência entre 50 e 190 kHz e uma segunda frequência entre 50 e 500 kHz. A segunda frequência é diferente da primeira frequência. O gerador de tensão CA tem uma entrada de controle e o gerador de tensão CA é configurado para emitir a primeira frequência quando a entrada de controle está em um primeiro estado e para emitir a segunda frequência quando a entrada de controle está em um segundo estado. O primeiro aparelho também compreende um controlador programado para (a) colocar a entrada de controle no segundo estado para que o gerador de tensão CA saia na segunda frequência, (b) aceitar um pedido para mudar para a primeira frequência, (c) ao receber o pedido, colocar a entrada de controle no primeiro estado para que o gerador de tensão CA saia na primeira frequência por um intervalo de tempo, e (d) após o intervalo de tempo, colocar a entrada de controle no segundo estado para que o gerador de tensão CA saia na segunda frequência.

[025]Algumas modalidades do primeiro aparelho compreendem ainda um conjunto de eletrodos configurados para afixação ao corpo do indivíduo; e a fiação que conecta uma saída do gerador de tensão CA ao conjunto de eletrodos.

[026]Em algumas modalidades do primeiro aparelho, a primeira frequência está entre 75 kHz e 125 kHz e a segunda frequência está entre 150 kHz e 250 kHz. Em algumas modalidades do primeiro aparelho, o intervalo de tempo é de pelo menos 24 horas. Em algumas modalidades do primeiro aparelho, o intervalo de tempo é de pelo menos 72 horas. Em algumas modalidades do primeiro aparelho, o controlador é ainda programado para, subsequentemente ao recebimento da solicitação, alternar a entrada de controle para frente e para trás entre o primeiro estado e o segundo estado.

[027]Em algumas modalidades do primeiro aparelho, o gerador de tensão CA é capaz de operar pelo menos uma frequência adicional entre 50 e 500 kHz, e o gerador de tensão CA é configurado para emitir pelo menos uma frequência adicional quando a entrada de controle está em pelo menos um estado adicional, e o controlador é programado para fazer o ciclo da entrada de controle através do segundo estado e o pelo menos um estado adicional antes do recebimento da solicitação e para fazer o ciclo de entrada de controle através do segundo estado e pelo menos um estado adicional após o intervalo de tempo ter decorrido.

[028]Algumas modalidades do primeiro aparelho compreendem ainda uma interface do usuário e a solicitação é aceita por meio da interface do usuário. Em algumas modalidades do primeiro aparelho, a solicitação é aceita por meio de radiofrequência (RF).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[029]A FIG. 1 representa uma configuração exemplar para experimentos in vitro em que células endoteliais capilares de cérebro murino imortilizadas (cerebEND) foram cultivadas em lamelas e insertos transwell para criar uma versão artificial in vitro da BHE.

[030]As FIGS. 2 A e 2B representam os resultados dos testes de integridade e permeabilidade, respectivamente, na BHE artificial.

[031]As FIGS. 3 A e 3B mostram dados que retratam que o aumento da permeabilidade da BHE artificial não é causado pela morte celular.

[032]A FIG. 4 representa as posições em que os cérebros de ratos foram cortados para um experimento in vivo.

[033]A FIG. 5 representa o acúmulo de EB para este experimento in vivo em diferentes seções do cérebro dos ratos.

[034]A FIG. 6 representa o acúmulo médio de EB no cérebro do rato para este experimento in vivo, calculado em todas as seções.

[035]A FIG. 7 representa o aumento da permeabilidade da BHE em três seções diferentes do cérebro de ratos que é induzida por alternância de campos elétricos in vivo, conforme determinado usando ressonâncias magnéticas de aumento de contraste.

[036]A FIG. 8 representa o aumento na permeabilidade da BHE em córtex de rato que é induzida por alternância de campos elétricos in vivo, conforme determinado usando ressonâncias magnéticas com contraste.

[037]A FIG. 9 representa uma relação de tempo adequada entre a aplicação do campo elétrico alternado e a administração da substância ao indivíduo.

[038]A FIG. 10 é um diagrama de blocos de um aparelho de dupla frequência que gera uma primeira frequência para induzir a permeabilidade da BHE e uma segunda frequência para induzir citotoxicidade.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[039]Este pedido descreve uma nova abordagem para aumentar temporariamente a permeabilidade da BHE usando campos elétricos alternados de modo que as substâncias que são normalmente bloqueadas pela BHE sejam capazes de cruzar a BHE.

[040]Um conjunto de experimentos in vitro foi executado em que células endoteliais capilares de cérebro murino imortilizadas (cerebEND) foram cultivadas em lamelas e insertos transwell para criar uma versão artificial in vitro da BHE e a FIG. 1 representa a configuração desses experimentos. As células foram então tratadas com campos elétricos alternados (100-300 kHz) por 24 h, 48 h e 72 h. A direção dos campos elétricos alternados foi comutada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares (ou seja, 1 segundo em uma direção seguido por 1 segundo na outra direção, em uma sequência repetitiva). Os seguintes efeitos foram então analisados: (a) Morfologia celular (coloração por imunofluorescência das proteínas de junção apertada Claudin 5 e ZO-1); (b) integridade da BHE (usando resistência elétrica transendotelial (TEER)); e (c) permeabilidade da BHE (usando isotiocianato de fluoresceína acoplado a dextrano (FITC) para citometria de fluxo).

[041]Um primeiro conjunto de experimentos envolveu a visualização da morfologia e orientação celular e a visualização da localização de proteínas coradas. Este experimento foi projetado para verificar como a frequência do campo elétrico alternado impactou a BHE artificial. Aqui, as células foram cultivadas em lamelas e campos elétricos alternados foram aplicados por 72 horas em quatro frequências diferentes (100 kHz, 150 kHz, 200 kHz e 300 kHz), com uma intensidade de campo de 1,7 V/cm. A direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. Havia também um controle em que os campos elétricos alternados não eram aplicados. Imagens de morfologia celular que representam a presença de Claudin 5, ZO-1 e 4,6-diamino-2-fenil-indol (DAPI) (em cada um dos quais foi corado com uma cor diferente) foram então obtidas. Claudin 5 e ZO-1 indicam a presença de uma BHE intacta. Este conjunto de imagens de morfologia celular revelou que campos elétricos alternados perturbam a BHE artificial por deslocamento de proteínas de junções de oclusão dos limites da célula para o citoplasma, com os efeitos mais dramáticos em 100 kHz.

[042]Um segundo conjunto de experimentos também envolveu a visualização da morfologia celular. Este experimento foi projetado para verificar como a duração de tempo durante o qual o campo elétrico alternado foi aplicado impactou a BHE artificial. As células endoteliais foram cultivadas em lamelas, e um campo elétrico alternado a uma frequência de 100 kHz foi aplicado por três durações diferentes (24 h, 48 h, 72 h) mais um controle. A direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. Imagens de morfologia celular representando a presença de Claudin 5 e DAPI (cada um dos quais foi corado com uma cor diferente) foram então obtidas. Este conjunto de imagens de morfologia celular revelou que os fenômenos discutidos acima em conexão com o primeiro conjunto de experimentos já eram visíveis após 24 horas, e que os efeitos foram mais pronunciados após 72 horas.

[043]Um terceiro conjunto de experimentos também envolveu a visualização da morfologia celular. Este experimento foi semelhante ao segundo conjunto de experimentos, exceto que as células endoteliais foram cultivadas em insertos transwell em vez de lamelas. Os resultados foram semelhantes aos resultados do segundo conjunto de experimentos. A deslocalização das proteínas das junções de oclusão foi visível após 24 horas e os efeitos foram mais pronunciados após 72 horas. Os três experimentos descritos acima suportam a conclusão de que campos elétricos alternados causam mudanças estruturais nas células, que podem ser responsáveis por um aumento na permeabilidade da BHE.

[044]As FIGS. 2 A e 2B representam os resultados dos testes de integridade e permeabilidade, respectivamente, na BHE artificial após submetê-la a campos elétricos alternados a uma frequência de 100 kHz por 72 horas (com a direção dos campos elétricos alternados trocados a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares), e para um controle. Mais especificamente, a FIG. 2A representa os resultados de um teste de resistência elétrica transendotelial (TEER), que revela que campos elétricos alternados reduziram a integridade da BHE artificial a 35% do controle. A FIG. 2B representa os resultados de um teste de permeabilidade de isotiocianato de fluoresceína (FITC), que revela que os campos elétricos alternados aumentaram a permeabilidade da BHE artificial para FITC-dextranos com um peso molecular de 4 kDa para 110% do controle. Esses experimentos ainda apóiam a conclusão de que campos elétricos alternados aumentam a permeabilidade da BHE a moléculas que normalmente não podem atravessar uma BHE sem vazamentos.

[045]Coletivamente, esses experimentos in vitro revelam que a aplicação de campos elétricos alternados em certas frequências por um período de tempo suficiente causa a deslocalização de proteínas de junção apertada (Claudin 5, ZO-1)

dos limites da célula para o citoplasma (com a maioria dos efeitos dramáticos a 100 kHz) e aumenta a permeabilidade da BHE. Os efeitos dos campos elétricos alternados aparecem já após 24 h e são mais proeminentes após 72 h. Mais especificamente, após usar os campos elétricos alternados para aumentar a permeabilidade da BHE, moléculas de 4 kDa podem passar pela BHE.

[046]Experimentos in vitro adicionais foram então conduzidos para determinar o que acontece com a BHE após os campos elétricos alternados serem desligados. Esses experimentos usaram a visualização da morfologia celular para mostrar como a BHE artificial se recupera após a interrupção dos campos elétricos alternados. Nestes experimentos, as células endoteliais foram cultivadas em lamelas e tratadas com campos elétricos alternados de 100 kHz a uma intensidade de campo de 1,7 V/cm por 72 horas. A direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. Os campos elétricos alternados foram então desligados e as células foram seguidas por 96 horas após a interrupção do campo elétrico alternado. As imagens de morfologia celular que representando a presença de Claudin 5 (coradas) foram obtidas em 24 horas, 48 horas, 72 horas e 96 horas. Essas imagens revelaram uma mudança progressiva na localização de Claudin entre os limites das células e o citoplasma nas imagens de 24 h, 48 h, 72 h e 96 h. Além disso, uma comparação dessas quatro imagens com as respectivas imagens para o controle (em que campos elétricos alternados não foram aplicados durante as primeiras 72 h ou as últimas 96 h) revelou que a morfologia da célula endotelial foi parcialmente recuperada 48 horas após a interrupção do campos elétricos alternados, e que a BHE foi totalmente recuperado (ou seja, foi comparada ao controle) 96 horas após a interrupção dos campos elétricos alternados.

[047]As FIGS. 3A e 3B representam os resultados de um experimento in vitro projetado para determinar se as mudanças observadas na permeabilidade da BHE artificial descritas acima podem ser atribuíveis à morte celular. Este experimento testou a divisão celular comparando contagens de células (a) quando campos elétricos alternados foram aplicados por 72 horas seguidos por nenhum campo elétrico alternado por 96 horas com (b) um controle no qual campos elétricos alternados nunca foram aplicados. As células endoteliais foram cultivadas em lamelas e tratadas com campos elétricos alternados de 100 kHz a uma intensidade de campo de 1,7 V/cm por 72 horas. A direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. Os campos elétricos alternados foram então desligados e as células foram seguidas por 96 horas após a interrupção do campo elétrico alternado. O número de células por ml para os campos elétricos alternados e o controle foram contados e os resultados estão representados na FIG. 3A e 3B (para controle e para campos elétricos alternados, respectivamente). Esses resultados revelam que não houve aumento estatisticamente significativo no número de células durante ou após a aplicação dos campos elétricos alternados, o que indica que as mudanças na permeabilidade da BHE observadas acima não podem ser atribuídas à morte celular.

[048]Outro experimento in vitro usou um ensaio TUNEL para apoptose para determinar se as mudanças observadas na permeabilidade da BHE artificial descritas acima podem ser atribuíveis à morte celular. Neste experimento, as células endoteliais foram cultivadas em lamelas e tratadas com campos elétricos alternados de 100 kHz a uma intensidade de campo de 1,7 V/cm por 72 horas. A direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. No controle, os campos elétricos alternados não foram aplicados. Imagens de morfologia celular representando apoptose (TUNEL) e Núcleos (DAPI) (cada um dos quais foi corado com uma cor diferente) foram obtidas após 24, 48 e 72 horas. Nenhuma dessas imagens revelou evidências adicionais de apoptose, indicando que os campos elétricos alternados não causavam a morte celular. Isso confirma que as mudanças na permeabilidade da BHE observadas acima não foram atribuíveis à morte celular.

[049]Um conjunto de experimentos in vivo em ratos também foi executado para quantificar o aumento na permeabilidade do vaso causado pela exposição aos campos elétricos alternados. Esses experimentos usaram o corante Evans Blue (EB), que é um corante azo que tem uma afinidade muito alta para a albumina sérica (tamanho da molécula ~ 69 kDa). Por causa de seu grande tamanho de molécula, a albumina sérica normalmente não é capaz de passar pela BHE. Mas se a permeabilidade da BHE foi suficientemente aumentada, algumas das moléculas de albumina sérica (junto com o corante EB que foi ligado a ele) irão atravessar a BHE e podem então ser detectados procurando pelo EB no cérebro do rato.

[050]Neste conjunto de experimentos, campos elétricos alternados de 100 kHz foram aplicados ao cérebro do rato por 72 horas, e a direção dos campos elétricos alternados foi trocada a cada 1 segundo entre duas direções perpendiculares. Isso foi conseguido raspando a cabeça de cada rato, posicionando um primeiro par de eletrodos capacitivamente acoplados na parte superior e inferior da cabeça do rato e posicionando um segundo par de eletrodos capacitivamente acoplados nos lados esquerdo e direito da cabeça do rato. Uma tensão CA de 100 kHz foi então aplicada entre os eletrodos superior e inferior por 1 segundo, seguida por uma tensão CA de 100 kHz aplicada entre os eletrodos direito e esquerdo por 1 segundo, em uma sequência repetitiva.

[051]Nas condições indicadas na Tabela 1 e para os tempos indicados na Tabela 1, o EB foi injetado por via intravenosa na veia caudal sob anestesia (uma vez injetado, o EB se liga imediatamente à albumina), e o EB pôde circular por 2 horas em todos os casos. Em seguida, foram realizadas as seguintes etapas: (a) perfusão intracardíaca com solução salina; (b) os cérebros são cortados em quatro pedaços com lâmina para cérebro; (c) as peças foram fotografadas para localizar a coloração e pesadas; (d) extração de EB após homogeneização de tecido com TCA 50% (1: 3)

e centrifugação e (e) quantificação de EB em 610 nm. Os resultados são apresentados como pg EB por g de tecido.

Grupo No No de Tratamento Tempo de injeção de EB Ratos 72 horas, campos de 2 h antes do final do período de 72 1 3 100 kHZ h 72 horas campos de 2 100 kHZ + 2 horas de 3 2 h após o final do período de 72 h descanso 72 horas de calor 3 usando eletrodos de 3 2 h antes do fim do calor simulação Controle (sem campos + 4 3 Mesmo tempo que o grupo 1 sem calor TABELA 1

[052]Durante o experimento, dois animais do grupo 2 e um animal do grupo 4 foram excluídos (tratamento interrompido, falha em injetar EB na veia caudal). Não houve diferenças entre os animais tratados com campos elétricos alternados (grupos 1 e 2) e, portanto, esses animais foram agrupados. Da mesma forma, não houve diferenças entre o calor simulado e os animais de controle (grupos 3 e 4) e, portanto, esses animais foram agrupados.

[053]Os cérebros dos ratos foram cortados em quatro pedaços usando uma lâmina para cérebro nas posições mostradas na FIG. 4. O acúmulo de EB nessas quatro seções específicas foi então medido. Além disso, uma simulação de computador foi realizada para determinar a intensidade do campo em cada uma dessas quatro seções. A Tabela 2 especifica a intensidade de campo obtida na simulação em cada uma dessas quatro seções, com os valores de ah dados em V/cm RMS.

Seção 1 2 4 4 Força de campo média 2,7 V/cm 3 V/cm 2,6 V/cm 1,6 V/cm Força de campo 2,5 V/cm 2,6 V/cm 2,4 V/cm 1,6 V/cm mediana TABELA 2

[054]Os resultados para o acúmulo de EB nas seções 1 a 4 são representados na FIG. 5. O resumo desses resultados é o seguinte: (1) um aumento estatisticamente significativo foi observado nas seções 1, 2 (cérebro frontal) onde a intensidade do campo foi mais alta; e um aumento menor (que não foi estatisticamente significativo) foi observado nas seções mais posteriores (3, 4) onde a intensidade do campo foi menor.

[055]A FIG. 6 representa o acúmulo médio de EB no cérebro do rato, calculado em todas as quatro seções 1 a 4. Esse resultado revela maior acúmulo de EB no cérebro de ratos tratados com campos elétricos alternados por 72 horas, sendo este resultado estatisticamente significativo (p <0,05).

[056]Os experimentos in vivo descritos acima estabelecem que: (1) a aplicação de campos elétricos alternados permite a passagem pela BHE de moléculas de tamanho molecular médio de ~ 69 kDa para o tecido cerebral; (2) o aumento na permeabilidade da BHE é mantido 2 horas após o término da aplicação de campos elétricos alternados; e (3) o aumento da permeabilidade da BHE varia entre as diferentes seções do cérebro. Este último pode ser o resultado de diferentes intensidades de campo que foram impostas nas várias seções do cérebro. Esses experimentos apoiam ainda mais nossa conclusão de que os campos elétricos alternados aumentam a permeabilidade da BHE a moléculas que normalmente não podem atravessar uma BHE sem vazamentos.

[057]Em outro conjunto de experimentos in vivo, 5 ratos foram tratados com campos elétricos alternados a 100 kHz por 72 h, e 4 ratos controle não foram tratados com campos elétricos alternados pelo mesmo período de tempo. No final do período de 72 horas, o composto fluorescente TRITC-Dextran de 4 kDa foi injetado por via intravenosa na veia caudal sob anestesia e deixou-se circular por 2 minutos em todos os casos. Os cérebros foram então removidos, congelados, seccionados e digitalizados com um scanner fluorescente. Todas as lâminas foram digitalizadas com as mesmas condições. As imagens resultantes revelaram níveis significativamente mais elevados de acúmulo do TRITC-Dextran fluorescente de 4 kDA no tecido cerebral dos ratos que foram submetidos a campos elétricos alternados (em comparação com o controle), confirmando mais uma vez que os campos elétricos alternados aumentam a permeabilidade da BHE.

[058]Ainda outro conjunto de experimentos in vivo foi realizado usando Contraste Dinâmico Ressonância magnética de contraste dinâmico (DCE-MRI) com injeção intravenosa de agente de contraste Gadolínio (Gd-DTPA, Magnetol, MW 547). Nestes experimentos, ratos de teste foram tratados com campos elétricos alternados de 100 kHz por 72 h, e ratos controle não foram tratados com campos elétricos alternados pelo mesmo período de tempo. Após esse período de 72 h, o campo elétrico alternado foi desligado, os ratos foram anestesiados e uma série de 60 varreduras de ressonância magnética Tlw (cada uma das varreduras tendo uma duração de 28 segundos) foi realizada. O agente de contraste gadolínio foi injetado na veia caudal do rato durante a 7ª dessas 60 varreduras.

[059]A análise de imagem para cada rato incluído (1) determinar uma linha de base para cada voxel calculando-se a média das seis primeiras varreduras de ressonância magnética Tlw para cada voxel (ou seja, as varreduras antes da injeção do gadolínio); (2) computação voxel por voxel, a percentagem de mudança de sinal (ou seja, gadolínio acumulação) ao longo do tempo em relação à linha de base; (3) a segmentação do cérebro na anterior, médio e posterior segmentos; (4) de geração para cada um dos três segmentos de média por cento sinal de mudança em relação à linha de base ao longo de todos os voxels no respectivo segmento e, em seguida, (5) média de 4 pontos de tempo consecutivos (isto é 4 varreduras) juntos. Por último, os dados de todos os ratos dentro de qualquer grupo foram calculados em média juntos. Os resultados desta experiência de DCE-MRI para cada um dos três segmentos do cérebro (ou seja, anterior, médio e posterior) são representados na FIG. 7 Esses dados revelam que o acúmulo de agente de contraste no tecido cerebral de ratos que foram tratados com campos elétricos alternados (traços marcados com TTFields; n=6) foi significativamente maior do que nos ratos controle (traço marcado como controle; n=3). Além disso, a distinção era mais pronunciada no cérebro posterior, que é a parte do cérebro onde os campos elétricos alternados têm a maior intensidade de campo. A partir disso, podemos concluir que os campos elétricos alternados aumentaram com sucesso a permeabilidade da BHE in vivo.

[060]Para testar se este aumento na permeabilidade da BHE era temporário, as mesmas condições de teste foram repetidas, mas seguidas por mais 96 horas sem alternância de campos elétricos. Após este período de 96 horas, uma série de 60 varreduras de ressonância magnética Tlw (cada uma das varreduras com uma duração de 28 segundos) foi realizada usando o mesmo procedimento descrito acima (incluindo a injeção de gadolínio). Os resultados desta parte do experimento DCE-MRI para cada um dos três segmentos do cérebro também estão representados na FIG. 8. Estes dados revelam que o acúmulo de agente de contraste no tecido cerebral de ratos que foram tratados com campos elétricos alternados por 72 horas seguidos por 96 horas sem campos elétricos alternados (traços marcados com TTFields + 96h; n=7) não foi significativamente diferente dos ratos controle (traço marcado como controle + 96h; n=3). A partir disso, podemos concluir que a permeabilidade da BHE retorna ao normal após a interrupção dos campos elétricos alternados.

[061]Uma série adicional de 60 varreduras de ressonância magnética Tlw (cada uma das varreduras tendo uma duração de 28 segundos) também foi realizada usando o mesmo procedimento antes do campo elétrico alternado ser aplicado aos ratos (n=2). Os resultados desta porção do experimento DCE-MRI para cada um dos três segmentos do cérebro (ou seja, anterior, médio e posterior) também estão representados na FIG. 8 (veja o traço rotulado “antes”).

[062]A FIG. 8 mostra a média de todos os 3 segmentos do cérebro (ou seja, anterior, médio e posterior) por 72 h de TTFields (n=6) e um controle de TTFields por 72 h (n=3), com barras de desvio padrão. Um teste t pareado foi usado para comparar entre os dois grupos, e p<0,0001.

[063]Notamos que o limite superior de tamanho das moléculas que podem passar pela BHE após a aplicação dos campos elétricos alternados ainda não foi determinado. Mas com base nos (a) experimentos in vitro descritos neste documento usando FITC-dextrans com um peso molecular de 4 kDa e (b) nos experimentos in vivo descritos neste documento usando EB (que se liga à albumina sérica com um tamanho de molécula de - 69 kDa), o limite superior parece ser de pelo menos cerca de 69 kDa e certamente é de pelo menos 4 kDa.

[064]As implicações de ser capaz de aumentar reversivelmente a permeabilidade da BHE à vontade são de longo alcance, porque agora se torna possível entregar muitas substâncias através da BHE de um indivíduo, apesar do fato dessas substâncias terem pelo menos uma característica que normalmente impede a substância de cruzar uma BHE sem vazamento. Muitas dessas implicações envolvem a entrega de uma substância, incluindo, mas não se limitando ao tratamento de agentes e agentes de diagnóstico através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo.

[065]Os exemplos incluem, mas não estão limitados ao seguinte: entregar agentes quimioterápicos em toda a BHE para tratar o câncer (neste contexto, pode ser possível diminuir a dosagem de drogas para o tratamento de tumores cerebrais e metástases com efeitos colaterais graves em outras partes do corpo com base no aumento da permeabilidade das drogas para o cérebro); entregar anticorpos e/ou terapias baseadas em células em toda a BHE para imunoterapia; entregar agentes de contraste, corantes, repórteres e marcadores através da BHE para fins de diagnóstico e para pesquisa (por exemplo, monitoramento da atividade cerebral); entregar agentes antibacterianos através da BHE para tratar doenças infecciosas; entregar agentes antivirais ou anticorpos neutralizantes de vírus através da BHE para tratar infecções virais; entregar agentes antiparasitários em toda a BHE para tratar parasitas; entregar agentes para tratar doenças neurodegenerativas e autoimunes em toda a BHE; entregar drogas psiquiátricas; entregar drogas antiepilépticas; entregar drogas para hidrocefalia; entregar drogas de intervenção e recuperação de AVC; entregar compostos que faltam no cérebro através da BHE para tratar condições em que esses compostos estão faltando (por exemplo, para tratar a doença de Parkinson, etc.).

[066]Enquanto o teste descrito acima foi feito in vitro e em ratos vivos, espera- se que resultados semelhantes sejam obtidos com outros animais e com humanos.

[067]Os métodos descritos neste documento também podem ser aplicados no contexto in vivo, aplicando os campos elétricos alternados ao cérebro de um indivíduo vivo. A imposição do campo elétrico no cérebro do indivíduo aumentará a permeabilidade da BHE, o que permitirá que as moléculas que são normalmente bloqueadas ou impedidas pela BHE passem. Isso pode ser realizado, por exemplo, posicionando eletrodos sobre ou abaixo da pele do indivíduo, de modo que a aplicação de uma voltagem AC entre subconjuntos selecionados desses eletrodos imponha os campos elétricos alternados no cérebro do indivíduo.

[068]Por exemplo, um par de eletrodos pode ser posicionado na frente e atrás da cabeça do indivíduo, e um segundo par de eletrodos pode ser posicionado nos lados direito e esquerdo da cabeça do indivíduo. Em algumas modalidades, os eletrodos são acoplados capacitivamente ao corpo do indivíduo (por exemplo, usando eletrodos que incluem uma placa condutora e também têm uma camada dielétrica disposta entre a placa condutora e o corpo do indivíduo). Mas em modalidades alternativas, a camada dielétrica pode ser omitida, caso em que as placas condutoras fariam contato direto com o corpo do indivíduo. Em outra modalidade, os eletrodos podem ser inseridos por via subcutânea abaixo da pele de um paciente.

[069]Um gerador de tensão CA aplica uma tensão CA a uma frequência selecionada (por exemplo, 100 kHz, ou entre 50 e 190 kHz) entre os eletrodos direito e esquerdo por um primeiro período de tempo (por exemplo, 1 segundo), o que induz campos elétricos alternados onde os componentes mais significativos das linhas de campo são paralelos ao eixo transversal do cabeça do indivíduo. Então, o gerador de tensão CA aplica uma tensão CA na mesma frequência (ou uma frequência diferente) entre os eletrodos frontal e traseiro por um segundo período de tempo (por exemplo, 1 segundo), o que induz campos elétricos alternados onde os componentes mais significativos das linhas de campo são paralelas ao eixo sagital da cabeça do indivíduo. Esta sequência de duas etapas é então repetida durante o tratamento. Opcionalmente, sensores térmicos podem ser incluídos nos eletrodos e o gerador de tensão CA pode ser configurado para diminuir a amplitude das tensões CA que são aplicadas aos eletrodos se a temperatura detectada nos eletrodos ficar muito alta. Em algumas modalidades, um ou mais pares adicionais de eletrodos podem ser adicionados e incluídos na sequência. Em modalidades alternativas, apenas um único par de eletrodos é usado, caso em que a direção das linhas de campo não é comutada. Observe que qualquer um dos parâmetros para esta modalidade in vivo (por exemplo, frequência, intensidade de campo, duração, taxa de mudança de direção e a colocação dos eletrodos) pode ser variado como descrito acima em conexão com as modalidades in vitro. Mas deve-se ter cuidado no contexto in vivo para garantir que o campo elétrico permaneça seguro para o indivíduo o tempo todo.

[070]Uma ampla variedade de aplicações para aumentar a permeabilidade da BHE pode ser facilmente visualizada no contexto in vivo. Em um exemplo, o aumento localizado da absorção de drogas por células tumorais (por exemplo, células de glioblastoma) no cérebro pode ser induzido pela aplicação de campos elétricos alternados no cérebro por um período de tempo (por exemplo, 72 horas ou pelo menos 24 horas) antes e durante a administração de quimioterápicos ou outros agentes antineoplásicos.

[071]A FIG. 9 representa uma relação adequada no tempo entre a aplicação do campo elétrico alternado e a administração da substância a um paciente vivo. Com base nos dados descritos acima, e assumindo que a substância é introduzida ou administrada em um determinado momento t=0, o campo elétrico alternado pode começar antes do momento determinado (por exemplo, 72 horas antes de t=0) e continuar por um intervalo de tempo após o tempo determinado (por exemplo, até 12 horas após t=0). Nessa situação, a permeabilidade da BHE começará a aumentar antes que a substância seja administrada e antes que a substância alcance a BHE. Isso permitirá que a substância atravesse a BHE imediatamente após sua chegada. No contexto da quimioterapia, isso corresponderia ao início da aplicação dos campos elétricos alternados, administrando o agente quimioterápico 72 horas depois, seguido pela aplicação dos campos elétricos alternados por um intervalo adicional de tempo (por exemplo, até 12 horas após o tempo em qual o agente quimioterapêutico foi administrado).

[072]Observe que os intervalos de tempo discutidos acima em conexão com a FIG. 9 pode ser ininterrupto ou pode incluir intervalos que são preferencialmente curtos. Por exemplo, um intervalo de 12 horas pode ser satisfeito por um único bloco ininterrupto de 12 horas. Alternativamente, o intervalo de 12 horas pode ser satisfeito aplicando os campos elétricos alternados por 6 horas, seguido por um intervalo de 1 hora, seguido pela aplicação dos campos elétricos alternados por mais 6 horas.

Intervalos semelhantes também podem interromper opcionalmente o intervalo de 72 horas que antecede a administração da substância. Observe também que, no contexto da FIG. 9, quando a substância é administrada a um paciente vivo, a administração da substância pode ser realizada usando qualquer uma de uma variedade de abordagens, incluindo, mas não se limitando a intravenosa, oral, subcutânea, intratecal, intraventricular e intraperitoneal.

[073]Em algumas modalidades preferidas, a frequência dos campos elétricos alternados é inferior a 190 kHz (por exemplo, entre 50 e 190 kHz ou entre 25 e 190 kHz). Com base nos experimentos discutidos acima, o uso de uma frequência inferior a 190 kHz combinada com um período de tempo de pelo menos 24 horas aumentará a mudança na permeabilidade (em comparação com a operação fora dessas faixas).

[074]Os métodos descritos neste documento podem ser usados para entregar uma substância através da barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo quando o cérebro do indivíduo inclui um tumor. Uma abordagem existente para o tratamento de tumores cerebrais (por exemplo, glioblastoma) é pela aplicação de campos elétricos alternados em frequências entre 50 e 500 kHz, de preferência entre 100 e 300 kHz ao tumor. Para glioblastoma, 200 kHz é a frequência mais preferida. Os campos elétricos alternados nessas frequências são referidos como TTFields e são descritos nas patentes dos EUA 6.868.289 e 7.565.205, cada uma das quais é incorporada neste documento por referência em sua totalidade. Resumidamente, essas duas aplicações descrevem a interrupção das células em divisão durante a mitose. A eficácia dos TTFields é melhorada quando a direção do campo elétrico é trocada periodicamente, quando a força do campo em pelo menos uma parte do tumor é de pelo menos 1 V/cm e quando os campos são aplicados por longos períodos de tempo (por exemplo, semanas ou meses) com o menor número de intervalos possível.

[075]Em pacientes com tumores cerebrais, podem surgir situações em que será desejável tratar o tumor com TTFields e também administrar uma substância através da barreira hematoencefálica do mesmo paciente (por exemplo, para ajudar a obter uma quantidade terapeuticamente eficaz de uma droga de quimioterapia que passe pela BHE para fornecer uma linha adicional de ataque contra o tumor). Em algumas situações, pode ser possível usar uma única frequência de um campo elétrico alternado para tratar o tumor e aumentar a permeabilidade da BHE. Em outras situações, pode ser desejável usar campos elétricos alternados com frequências diferentes: uma primeira frequência que é selecionada para fornecer resultados melhorados para aumentar a permeabilidade da BHE, e uma segunda frequência que é selecionada para fornecer resultados melhores para a ação antitumoral dos TTFields.

[076]A FIG. 10 é um diagrama de blocos de um aparelho que gera uma primeira frequência para induzir a permeabilidade da BHE e uma segunda frequência para induzir citotoxicidade. O aparelho inclui um gerador de voltagem CA 44 que é semelhante à unidade de gerador de campo Optune® convencional, mas tem a capacidade de operar em duas frequências diferentes. A primeira frequência está entre 50 e 190 kHz e a segunda frequência está entre 50 e 500 kHz. Em algumas modalidades, a primeira frequência está entre 75 kHz e 125 kHz e a segunda frequência está entre 150 kHz e 250 kHz.

[077]A capacidade de operar em duas frequências diferentes pode ser implementada, por exemplo, usando relés para alternar um primeiro conjunto de componentes ou um segundo conjunto de componentes para o circuito convencional que gera a tensão CA e ajustando a frequência operacional de um oscilador. O gerador de voltagem CA 44 é configurado para emitir a primeira frequência ou a segunda frequência, dependendo do estado de uma entrada de controle. Quando a entrada de controle está em um primeiro estado, o gerador de tensão CA 44 emite a primeira frequência, e quando a entrada de controle está em um segundo estado, o gerador de tensão CA 44 emite a segunda frequência. Um controlador 42 é programado para colocar a entrada de controle no segundo estado de modo que o gerador de voltagem CA 44 emita a segunda frequência. O controlador 42 também está programado para aceitar um pedido de mudança para a primeira frequência. Na modalidade representada na FIG. 10, a solicitação chega por meio de uma interface do usuário 40 que pode ser implementada usando qualquer uma de uma variedade de abordagens convencionais, incluindo, mas não se limitando a um botão, uma tela de toque, etc. Em modalidades alternativas, a solicitação pode chegar via RF (por exemplo, Bluetooth, WiFi, etc.) de um tablet, smartphone, etc.

[078]Após o recebimento da solicitação, o controlador 42 colocará a entrada de controle no primeiro estado de modo que o gerador de voltagem CA 44 irá emitir a primeira frequência por um intervalo de tempo (por exemplo, 72 horas). Após o intervalo de tempo ter decorrido, o controlador 42 colocará a entrada de controle no segundo estado de modo que o gerador de voltagem CA 44 reverta para emitir a segunda frequência.

[079]Opcionalmente, o gerador de voltagem CA 44 pode ser configurado para emitir uma ou mais frequências adicionais (por exemplo, uma terceira frequência, uma quarta frequência, etc.), dependendo do estado da entrada de controle. De preferência, cada uma dessas frequências adicionais é selecionada para induzir citotoxicidade. Nessas modalidades, o controlador 42 é programado para fazer o ciclo da entrada de controle através dos estados que fazem com que o gerador de tensão CA 44 emita a segunda frequência e uma ou mais frequências adicionais antes que o pedido chegue. O controlador 42 também está programado para aceitar um pedido de mudança para a primeira frequência. Após o recebimento da solicitação, o controlador 42 colocará a entrada de controle no primeiro estado de modo que o gerador de voltagem CA 44 irá emitir a primeira frequência por um intervalo de tempo (por exemplo, 72 horas). Após o intervalo de tempo ter decorrido, o controlador 42 irá reverter para o ciclo da entrada de controle através dos estados que fazem com que o gerador de tensão CA 44 emita a segunda frequência e uma ou mais frequências adicionais.

[080]O sistema representado na FIG. 10 é particularmente útil quando uma pessoa tem um tumor que está sendo tratado por terapia combinada que inclui TTFields e quimioterapia. Nessa situação, o sistema opera na maior parte do tempo na segunda frequência para fornecer o efeito de citotoxicidade máximo. Mas antes que uma pessoa visite uma clínica de quimioterapia para uma dose de quimioterapia, o profissional de saúde (ou o usuário) aciona a interface do usuário 40 para mudar o sistema para a primeira frequência que promove a permeabilidade da BHE. Nesta situação, a atuação da interface do usuário poderia ser feita, por exemplo, 72 horas antes do início esperado da quimioterapia.

[081]Alternativamente, após o recebimento da solicitação (por exemplo, da interface do usuário 40), o controlador 42 pode controlar a entrada de controle de modo que o gerador de tensão CA 44 irá emitir a primeira frequência por um intervalo de tempo (por exemplo, 1 hora ) e, em seguida, alternar entre a segunda frequência e a primeira frequência (por exemplo, alternando a cada hora). Por fim (por exemplo, quando a substância relevante foi exaurida da corrente sanguínea do paciente), o controlador 42 controla a entrada de controle de modo que o gerador de tensão CA 44 reverta para a saída da segunda frequência.

[082]Um conjunto de eletrodos (não mostrado) que são semelhantes aos eletrodos convencionais usados com Optune® são conectados à saída do gerador de tensão CA 44.

[083]Observe que, em conexão com qualquer um dos métodos descritos acima, a BHE deve recuperar seu estado original de baixa permeabilidade após um período de tempo suficiente ter decorrido após o término do campo elétrico alternado. Isso pode ser importante em muitos contextos para a segurança do indivíduo.

[084]Embora a presente invenção tenha sido divulgada com referência a certas modalidades, várias modificações, alterações e mudanças nas modalidades descritas são possíveis sem se afastar da esfera e do escopo da presente invenção, conforme definido nas reivindicações anexas.

Deste modo, pretende-se que a presente invenção não seja limitada às modalidades descritas, mas que tenha o escopo completo definido pela linguagem das seguintes reivindicações, e seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um campo elétrico alternado ao cérebro do indivíduo durante um período de tempo, onde a aplicação do campo elétrico alternado ao cérebro do indivíduo durante um período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo; e administrar a substância ao indivíduo após o período de tempo decorrido, em que o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de tempo é de pelo menos 24 horas.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de tempo é de pelo menos 48 horas.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz, o período de tempo é de pelo menos 24 horas e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a administração da substância é realizada por via intravenosa.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a administração da substância é realizada por via oral.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cérebro do indivíduo está livre de tumor.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância compreende uma droga para o tratamento de uma doença.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a droga compreende uma droga para o tratamento do câncer, uma droga para o tratamento de doenças infecciosas, uma droga para o tratamento de doenças neurodegenerativas, uma droga para o tratamento de doenças autoimunes, uma droga antiepiléptica, uma droga para hidrocefalia, uma droga de intervenção para acidente vascular cerebral, ou uma droga psiquiátrica.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância é usada para monitorar a atividade cerebral.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância é um corante cerebral, um relator ou um marcador.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda interromper a aplicação do campo elétrico alternado para permitir que a barreira hematoencefálica se recupere.

15. Método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante um período de tempo, em que a primeira frequência é inferior a 190 kHz e o período de tempo é de pelo menos 24 horas, em que a aplicação do campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante o período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo; e administrar a substância ao indivíduo após o período de tempo decorrido, em que o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de tempo é de pelo menos 48 horas.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz, e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

20. Método para entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro de um indivíduo, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo por um período de tempo, no qual o cérebro do indivíduo é livre de tumores, em que a aplicação do campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante o período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo; e administrar a substância ao indivíduo após o período de tempo decorrido, em que o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de tempo é de pelo menos 24 horas.

23. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de tempo é de pelo menos 48 horas.

24. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

25. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o campo elétrico alternado é aplicado a uma frequência entre 75 kHz e 125 kHz, o período de tempo é de pelo menos 24 horas e o campo elétrico alternado tem uma intensidade de campo de pelo menos 1 V/cm em pelo menos uma parte do cérebro do indivíduo.

26. Método para tratar um tumor no cérebro de um indivíduo e entregar uma substância através de uma barreira hematoencefálica do cérebro do indivíduo, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um primeiro campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante um primeiro período de tempo, onde a aplicação do primeiro campo elétrico alternado na primeira frequência ao cérebro do indivíduo durante o primeiro período de tempo aumenta a permeabilidade da barreira hematoencefálica no cérebro do indivíduo;

administrar a substância ao indivíduo após o primeiro período de tempo ter decorrido, em que a permeabilidade aumentada da barreira hematoencefálica permite que a substância atravesse a barreira hematoencefálica; e aplicar um segundo campo elétrico alternado em uma segunda frequência ao cérebro do indivíduo por um segundo período de tempo de pelo menos uma semana, em que a segunda frequência é diferente da primeira frequência, em que o segundo campo elétrico alternado na segunda frequência tem uma intensidade suficientemente grande para inibir o tumor.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira frequência está entre 75 kHz e 125 kHz.

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira frequência está entre 50 kHz e 190 kHz.

29 Método, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda frequência está entre 190 kHz e 210 kHz.

30. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro período de tempo é de pelo menos 24 horas.

31. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo período de tempo compreende um único intervalo de tempo ininterrupto que tem pelo menos uma semana de duração.

32. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo período de tempo compreende uma pluralidade de intervalos de tempo não contíguos durante os quais o segundo campo elétrico alternado na segunda frequência é aplicado ao cérebro do indivíduo, no qual a pluralidade de intervalos de tempo não contíguos soma-se coletivamente a pelo menos uma semana.

33. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância tem um peso molecular de pelo menos 4 kDa.

34. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância tem um peso molecular de pelo menos 69 kDa.

35. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância tem pelo menos uma característica que normalmente impede a substância de atravessar uma BHE sem vazamentos.

36. Aparelho para tratar um tumor no corpo de um indivíduo e facilitar a entrega de uma substância através de uma barreira hematoencefálica do corpo do indivíduo, o aparelho CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um gerador de tensão CA capaz de operar em uma primeira frequência entre 50 e 190 kHz e uma segunda frequência entre 50 e 500 kHz, em que a segunda frequência é diferente da primeira frequência, tendo o gerador de tensão CA uma entrada de controle, em que o gerador de tensão CA é configurado para emitir a primeira frequência quando a entrada de controle está em um primeiro estado e para emitir a segunda frequência quando a entrada de controle está em um segundo estado; e um controlador programado para (a) colocar a entrada de controle no segundo estado para que o gerador de tensão CA saia na segunda frequência, (b) aceitar um pedido para mudar para a primeira frequência, (c) ao receber o pedido, colocar a entrada de controle no primeiro estado para que o gerador de tensão CA saia na primeira frequência por um intervalo de tempo, e (d) após o intervalo de tempo, colocar a entrada de controle no segundo estado para que o gerador de tensão CA saia na segunda frequência.

37. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um conjunto de eletrodos configurado para afixação no corpo de um indivíduo; e fiação que conecta uma saída do gerador de tensão CA ao conjunto de eletrodos.

38. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira frequência está entre 75 kHz e 125 kHz e a segunda frequência está entre 150 kHz e 250 kHz.

39. Método, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o intervalo de tempo é de pelo menos 24 horas.

40. Método, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o intervalo de tempo é de pelo menos 72 horas.

41. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é ainda programado para, subsequentemente ao recebimento da solicitação, alternar a entrada de controle para frente e para trás entre o primeiro estado e o segundo estado.

42. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o gerador de tensão CA é capaz de operar em pelo menos uma frequência adicional entre 50 e 500 kHz, e no qual o gerador de tensão CA é configurado para emitir pelo menos uma frequência adicional quando a entrada de controle estiver em pelo menos um estado adicional, e em que o controlador é programado para fazer o ciclo da entrada de controle através do segundo estado e pelo menos um estado adicional antes do recebimento da solicitação, e para fazer o ciclo da entrada de controle através do segundo estado e pelo menos um estado adicional após o intervalo de tempo ter transcorrido.

43. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface do usuário, em que a solicitação é aceita por meio da interface do usuário.

44. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que a solicitação é aceita via RF.