CZ298160B6 - Prístroj pro vyvolání imunitní odezvy pri lécbe rakoviny - Google Patents

Abstract

Resení se týká prístroje pro vyvolání imunitní odezvy pri lécbe rakoviny, do kterého se izolovaná zivá maligní tkán vkládá do prostoru (10), uzavreného mikroporézní membránou (6) s póry vetsími nez 2mikrony uvnitr pouzdra (1), které se vkládá do telní dutiny tak, aby makromolekulární a bunecné slozky imunitního systému mohly procházet oboustrannemembránou (6) a maligní bunky nádorové tkáne zustávaly uvezneny uvnitr.

Description

Přístroj pro vyvolání imunitní odezvy při léčbě rakoviny

Oblast techniky

Vynález se týká použití mikroporézních membrán, do kterých sc vkládá a uzavírá živá maligní tkáň za účelem vyvolání silné imunitní reakce po vložení do tělní dutiny při léčbě zhoubných nádorů.

Vynález sc zvláště vztahuje na umělé membrány, které jsou nejen kompatibilní s fyziologickým prostředím uvnitř těla, ale především umožňují oboustrannou výměnu makromolekulárních i cclulárních komponent imunitního systému, aniž by přitom docházelo (po vložení membrány s izolovanou tkání ve vhodném pouzdře do tělní dutiny) k úniku maligních buněk do krevního a lymfatického oběhu.

Dosavadní stav techniky

Je znám velmi účinný způsob léčby rakoviny pod pojmem „devitalizaccA Dcvitalizační chirurgická technika je široce popsána v odborné literatuře, jak při aplikaci za podmínek modelového experimentu na zvířeti (Fortyn. K., et al., Z. exp. Chir. Transplant. kunsll. Orgáne, 18:34-41, 1985; Fortyn. K. et al. Acta Chirurgica Hungarica, 29 (2): 163-172. 1988), tak i v klinické praxi, zejména v souvislosti s nádorovým postižením gastroinleslinálního traktu (Fortyn. K., et al. Klinická onkologie. 1:7-10, 1989).

Devitalizace spočívá v chirurgickém zákroku, při kterém se cíleně přeruší veškeré cévní zásobení, tj. současně arteriální í venózní přísun v určitém tkáňovém okrsku v těle. Tím se zamezí krevní oběh v tkáni, ustane filtrace tkáňového moku z kapilár a tvorba lymfy se zastaví. Vyvolaná ischemie naruší zásobení nervových zakončení v tkáni, přenos nervových impulsů se tak přeruší a vnímání bolestivých popudů ustane. Devaskularizovaná tkáň je postupně resorbována a proces vyvolává imunitní od poved¹, která vede k likvidaci metastáz.

Kritickou fyziologickou podmínkou devitalizačního chirurgického zákroku je skutečnost, žc nedochází k okamžitému poškození integrity plasmatické membrány buněk v postižené tkáni. Nedochází k masivní nekrotické cytolýze, typické při ischemii. Ta vede k uvolnění většího množství alergenů, které pronikají nejen lokálně do tkání, ale i do krevního a lymfatického řečiště. Ischemie normálně vede k nežádoucímu zánětlivému procesu, ale v krajních případech může vyvolat i fatální systémový šok. S takovou situací se setkáváme zejména při různých formách cílené embolizace, od které je nutno devitalizaci odlišovat.

Fyziologický efekt vyvolaný devitalizaci se liší od prosté arteriální obstrukce tím. že běžná embolizace vede především jen k praktickému zastavení zásobení kyslíkem, zatímco ostatní krevní komponenty mohou dále pronikat do postižené tkáně venózním refluxem. Protože venózní krev zbavena kyslíku a nasycena kysličníkem uhličitým má poněkud nižší hodnotu pil, dochází také k uvolňování většího množství vápníku vázaného na bílkoviny v krvi. Snížením hladiny energetické zásoby ATP v buňkách v důsledku ischemie dochází na plazmatické membráně k rozrušení elektrického potenciálu, který' je nutný pro zachování správné hladiny intracelulární koncentrace vápníku. Proto při ischemii, za stálého přísunu živin venózní cestou, vápník vniká do buněk ve větším množství a aktivuje Ca“¹ dependentní fospolipasy. To způsobuje ireverzibiIní poškození plazmatickc membrány a tím dochází k masivní cytolýze buněk.

Přestože devitalizace vede k ještě důslednější ischemii, k masivní nekrotické cytolýze nedochází, především proto, že postižená tkáň není zásobena krevními složkami, které mohou vést k rozrušení plazmatické membrány.

- 1 C/. Z^OIOU LSO

Při dcvitalizaci, kdy jc zamezeno venóznímu refluxu, zůstává integrita plazmatické membrány zachována jak ve zdravých lak i maligních buňkách postižené tkáně. Rozhodující okolností pro léčebný efekt devitalizacc jc skutečnost, že vysoký stupeň ischemie a absence růstových faktorů 5 jsou dvě fyziologické podmínky, které mohou dát podnět k apoptóze. neboli programované smrti buněk. V takovém prostředí jsou generovány stresové signály tkáňových buněk a signály všech forem leukocytů, zejména monocytů a lymphocytů přítomných v tkáni před de v i ta li žací. Na druhé straně, v případě jednoduché embolizace. apoptóza je rncnč pravděpodobná, protože vyčerpání růstových faktoru a zvyšující se hladina intracelulárního vápníku působí inhibičně na 10 mechanizmy, které apoptózu vy volávají. Při apoptóze je rozklad buněk postupný a je geneticky řízený tak, že nedochází k uvolnění většího množství alergenů lokálně nebo do cévního oběhu. Devitalizace proto nevyvolává zánětlivou reakci, která v akutní formě vytváří nepříznivé fyziologické prostředí, které je s pojené s rizikem nekrotické infekce. Při apoptóze dochází k fragmentaci buněčných komponent a ty jsou postupně fagocytovány kompetentními leukocyty. 15 zejména makrofágy. Apoptóza vede k postupnému odbourávání buněčné hmoty na jednodušší složky specifickými enzymy a tím dochází k pozitivní stimulaci celého imunitního systému. Současně se za těchto podmínek uvolňují z maligních buněk antigenní látky, které imunitní systém začne rozpoznávat jako cizí a mobilizuje se k jejich destrukci v celém tele. Na této aktivitě se podílejí nejen leukocyty, které pronikají do postižené izolované tkáně pod vlivem 20 cheniotaxc, ale i leukocyty, které jsou v tkáni přítomné již před devital izační intervencí.

Devitalizace. při které se devaskularizovaná a úplně izolovaná tkáň ponechává v těle, je v podstatě chirurgická technika, kterou je možné léčit všechny druhy zhoubných nádorů ve většině orgánů v těle. Určitou výjimkou jsou měkké a silně vaskularizovanc tkáně a ty. které jsou k devitali25 začnímu chirurgickému zákroku nepřístupné. Typickým příkladem je mozková tkáň. Další nevýhodou standardní devitalizační techniky je skutečnost, ze je indikována zejména u pozdě diagnostikovaných nádorových onemocnění, kdy není možné očekávat kompletní remisi na základě radikální chirurgie nebo jiného léčebného postupu. Většinou sc jedná o případy, kdy nádor již pronikl do okolních tkání, lymfatických uzlin i do jiných orgánu. To znamená, že po dcvitalizač30 ním zákroku možnost sekundárního rozsevu maligních buněk již nepředstavuje nove potenciální nebezpečí pro pacienta. V této souvislosti je ale třeba vidět případný pomalejší nástup imunitní odpovědi při devitalizační intervenci provedené v ranném stadiu nádorového onemocnění, kdy nelze předvídat reakci organizmu. V takovém případě, ponechání většího množství maligní tkáně v tělní dutině může být spojeno s rizikem širšího rozsevu maligních buněk dříve, než je imunitní 35 systém plně mobilizován k zásahu proti ním, aniž by bylo možné devitalizační proces klinicky monitorovat nebo přerušit bez vážnějších následků při anomálním průběhu.

Podstata vynálezu

Nedostatky a nevýhody standardní devitalizační chirurgické techniky do značné míry odstraňuje přístroj, kterým se izolovaná živá maligní tkáň před uložením do tělní dutiny uzavírá do pouzdra v prostoru ohraničeném mikroporezní membránou. Porézní materiál propouští všechny molekulární i cclulární složky imunitního systému v obou směrech, ale nedovoluje průnik buněk izolo45 váné tkáně do okolního prostředí. Přístroj podle vynálezu tak umožňuje všechny pochody a fyziologické mechanismy normálně vyvolané standardní devitalizační technikou, ale nedovoluje sekundární rozsev maligních buněk, zejména v případě devitalizacc měkkých tkání. Při použití přístroje podle vynálezu, maligní tkáň může být odebrána z kterékoliv části těla a vložena do kterékoliv tělní dutiny.

Pouzdro, které uzavírá izolovanou maligní tkáň, může být z těla snadno vyjmuto v případě klinické nutnosti. Přístroj podle vynálezu dále umožňuje systematický odběr vzorků rozkládající se tkáně během léčebného procesu a také plynule sledování fyziologických parametrů. Pomocí mikroelektrod zasunutých do pouzdra může být sledována např. teplota, pH, redox potenciál, a hladiny pO2 a pCO2. Podobně, pomocí specifických bio-elcktrod je možné kontinuálně sledovat hladiny látek, které mají spojitost s probíhajícím biologickým procesem, len pak může být posílen přidáváním specifických aktivátorů. Přístroj podle vynálezu je proto vhodný pro výzkumné účely.

Pouzdro přístroje podle vynálezu může být konstruováno ve tvaru válce, elipsoidu, prstence nebo jiného tvaru, který zaručuje dobrý neškodný anatomický kontakt mikroporézního materiálu s okolními tkáněmi v tělní dutině. Nejlépe vyhovuje tvar typický pro endoskopické přístroje, který umožňuje snadné zasouvání malým otvorem do tělní dutiny. Pouzdro může být opatřeno řezným článkem na vnitřním konci za účelem odstranění fibrózní tkáně, která přerůstá membránu při klinické aplikaci přístroje. Otvor v pouzdru dovoluje vkládání biologického materiálu. Pouzdro je uzavíratelné na bajonetový, hodinářský, šroubový nebo jiný mechanický uzávěr. Podle provedení může být pouzdro opatřeno více otvory pro vsouvání jehel na odběr vzorků nebo pro zapuštění mikroclektrod. V takovém případě je pouzdro opatřeno trubkovým nástavcem, který slouží jako plášť pro elektrické a vzorkovací spoje. Pro konstrukci pouzdra je důležitý výběr vhodného materiálu, který' je biologicky bezpečný a nevyvolává nežádoucí imunitní reakce v těle. Pouzdro může být vyhotovené prakticky ze všech materiálů, které se osvědčily v ortopedické chirurgii pro výrobu různých endoprotéz. Za takové materiály lze považovat nerezové oceli s vyšším obsahem kobaltu, titan, či jinak v lékařství používané kovy jako je platina, pa lad i um, zlato a další vzácné kovy osmé skupiny periodického systému a jejich slitiny. Za vhodné konstrukční materiály lze také předpokládat vybrané plasty na bázi polyamidů, polykarbonátů, polyuretánů. ale i plasty jako teflon a jiné plasty používané v chirurgii (např. pro konstrukci umělých srdečních chlopní).

Další nedílnou součástí přístroje podle vynálezu je mikroporézní membrána. Skrze selektivní mikroporézní membránový filtr difundují produkty rozpadu devitalizované tkáně a obousměrně makromolekulami i celulární komponenty imunitního systému. Velikost pórů membrány je volena tak, aby leukocyty nebo lymfocyty. které jsou schopny se prodírat menšími otvory než jc jejich normální velikost, mohly volně procházet, zatímco tkáňové buňky, které nemohou vhodně pozměnit tvar, zůstávají uvězněny uvnitř membránového prostoru. Z tohoto důvodu je velikost pórů kritická. Musí být větší než 2 mikrony, ale ne větší než je střední velikost buněk tkáně vkládané do přístroje. Buňky každé tkáně mají charakteristickou velikost a póry membrány musí být menší než je její průměrná hodnota. Vhodná velikost pór membrány je proto v rozmezí 6-15 mikronů. Materiál z kterého je membrána vy hotovena musí splňovat stejné podmínky kompatibility s fyziologickým prostředím v organizmu jako materiál pouzdra. K vyhotovení takových membrán se nejlépe hodí vhodně upravené materiály používané pro sterilní filtraci roztoků ve farmaceutické a lékařské praxi (např. Millipore, Ultrapore, Sefar, Pall-Gelman a jiné průmyslově vyráběné membránové filtry). Například hydrofilní polyamidová membrána typu Nylaflo PallGelman patří k těm vhodnějším.

Přehled obrázků na výkresech

Přístroj podle vynálezu je blíže osvětlený pomocí výkresů, které na obr. I. 2 ukazují dvě jeho typická provedení.

Obr. I znázorňuje univerzální endoskopícký typ přístroje, který je zvlášť vhodný pro výzkum. Přístroj podle obr. 1 se skládá z pouzdra 1 trubkového tvaru a válcové membránové soupravy 2. Hlavní trubka pouzdra _[ je v přední části opatřena lamelovými otvory' 3. Na hlavní trubce je těsné nasazena posuvná trubka 4 vybavená nožovým zakončením, které slouží k odstraňování fibrózního nárůstu na povrchu membrány v průběhu klinické intervence. Délka posuvné trubky 4 je volena tak. aby trubka 4 mohla sloužit k od stranění nánosu po celém povrchu membrány 6. Na přední část hlavní trubky se nasazuje válcová membránová souprava 2. Vnitřní část je z nosného kovového nebo plastového pletiva 5 eventuelně i z děrovaného materiálu. Nosná část je

- j CZ 298160 B6 překryta mikroporézní membránou 6. která je na obou koncích přitavena i s pletivem na kroužku, který těsně přiléhá n a trubkové pouzdro L Válcová membránová souprava 2 je upevněna snímatelnou hlavou 7. která uzavírá otvor pro vkládání biologického materiálu. Pro bezpečné zasouvání do tělní dutiny je hlava 7 náležitě zaoblená. Zadní uzávěr 8 je opatřen otvory 9 pro elektrody a vzorkovací jehly. Zadní uzávěr 8 může být opatřen ohebným trubkovým nástavcem, který· pak slouží jako plášť pro vzorkovací a elektrické přípojky.

Obr. 2 znázorňuje nejjednodušší provedení přístroje, které je vhodné pro rutinní klinickou aplikaci. Přístroj podle obr. 2 se skládá ze dvou plochých kroužku, které tvoří sví raci pouzdro 1 pro krycí pletivo 5 a mikroporézní membrány 6. Uvnitř soupravy je vytvořen prostor 10 pro vkládání izolované tkáně za účelem devitalizace. Jeden ze svíracích kroužkuje opatřen drážkou 11 pro vložení těsnicího kroužku. Oba svírací kroužky do sebe zapadají pomocí vhodně upravené drážky a výstupku 12. Jeden ze svíracích kroužků je opatřen protilehlými příchytkami pro upevnění přístroje na vnitřní stěně tělní dutiny.

Přík lady proveden í vyná lezu

Příklad 1

Před upotřebením se přístroj sterilizuje, nejlépe gama zářením. U obou typů provedení přístroje podle vynálezu se izolovaná živá tkáň vkládá do membránového prostoru 10. který se vyplní sterilním fyziologickým roztokem a pouzdro sc ihned uzavře příslušným uzávěrem 7. Přední část přístroje podle obr. 1 se chirurgicky vsouvá malým otvorem do tělní dutiny . Zadní část přístroje, která nemá membránový povrch a je eventuelně opatřena ohebným nástavcem, sc bezpečně připevní na těle. Přístroj se ponechává v tělní dutině buď jen na omezenou pozorovací dobu nebo po celou dobu terapeutického zákroku.

Příklad 2

V případě přístroje podle obr. 2 je postup stejný jak výše uvedeno s tím rozdílem, že celá souprava sc vkládá do těla mnohem invazi vnější operací. Upevňuje se vc vhodné poloze na vnitřní stěně tělní dutiny přišitím lak, aby byl zajištěn optimální anatomický kontakt membránové části pouzdra 6 a aniž by tato v tělní dutině prostorově příliš vadila. Přístroj se chirurgicky vyjme z těla po skončení intervence podle klinických indikací.

Claims (10)

1. Přístroj pro vyvolání imunitní odezvy při léčbě rakoviny a konfigurovaný za účelem uzavření antologiií živé maligní tkáně v inhibičním ischcmickém prostředí vytvořeném porézní membránou uvnitř pouzdra, které má jakýkoliv vhodný anatomicky kompatibilní tvar přizpůsobený tak, aby mohlo být vložené buď částečně nebo celé do tělní dutiny, vyznačující sc tí m , že póiy řečené membrány (6) jsou větší než 2 mikrony, ale menší než je střední velikost buněk biologické tkáně uzavřené v pouzdře (1), přičemž velikost póru je specificky volena tak, aby všechny formy imunologicky aktivních leukocytů mohly volné procházet dovnitř a vně pouzdra (1) a maligní buňky specifických tumorů byly bezpečně zachyceny uvnitř.

-4u. ζνπιου no

2. Přístroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouzdro (1) trubkového tvaru je opatřeno posuvnou trubkou nebo kroužkem s ostrou hranou na vnitřní straně za účelem odstranění fibrózní tkáně přerůstající funkční membránu (6) během klinické aplikace přístroje,

3. Přístroj podle nároků I až 2, vyznačující se tím, že pouzdro (1) je opatřeno uzávěrem (8) na zadní části, prodlouženým ohebným nástavcem, který- slouží jako plášť pro vzorkovací a elektrické přípojky.

4. Přístroj podle nároků 1 až. 3, vyznačující se tím, ze pouzdro (1) je opatřeno elektrodami pro kontrolu vnitřní a vnější teploty ve vztahu k pouzdru (1).

5. Přistroj podle nároků 1 až 4, vyznačující elektrodou pro kontrolu pH.

tím.

že pouzdro (1) je opatřeno

6. Přístroj podle nároků 1 až 5, vyznačující elektrodou pro kontrolu redox potenciálu.

7. Přístroj podle nároku 1 až 6, vyznačující elektrodou pro kontrolu pO2.

8. Přístroj podle nároků I až 7, vyznačující elektrodou pro kontrolu pCO2.

9. Přístroj podle nároků 1 až 8, vyznačující bio-elektrodami pro monitorování specifických reakcí.

10, Přístroj podle nároků 1 až 9, vyznačující zahřívacím zařízením.