ES2807439T3 - Sistemas para electroporación mejorada basada en la detección de tejidos - Google Patents

Sistemas para electroporación mejorada basada en la detección de tejidos Download PDF

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ES2807439T3 ES16717025T ES16717025T ES2807439T3 ES 2807439 T3 ES2807439 T3 ES 2807439T3 ES 16717025 T ES16717025 T ES 16717025T ES 16717025 T ES16717025 T ES 16717025T ES 2807439 T3 ES2807439 T3 ES 2807439T3
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Robert Pierce
Douglas Brown
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Abstract

Un dispositivo para la administracion de restos terapeuticos a las celulas en una zona de tratamiento (1722) de un tejido, dicho dispositivo que comprende: a) una sonda central (1702) que define al menos un lumen central (1704) y que se extiende desde un extremo proximal (1706) hasta un extremo distal (1708), al menos una porcion de dicha sonda central (1702) que define un canal (1734) para la administracion de dichos restos terapeuticos a dicho tejido, dicha porcion de dicha sonda central (1702) que tiene al menos un puerto de eyeccion (1710), en donde dicho extremo proximal (1706) de dicha sonda central (1702) esta abierto y conecta de manera fluida dicho primer lumen central con un lumen de un inyector a traves del cual se administra dicho agente terapeutico a dicha sonda central (1702), y en donde dicho extremo distal (1708) de dicha sonda central (1702) esta abierto para definir una abertura para la administracion de dichos restos terapeuticos en dicho tejido en dicha zona de tratamiento y tiene una forma configurada para perforar dicho tejido; b) un aplicador (1712) que aloja dicha sonda central (1702) al menos en parte, dicho aplicador (1712) tiene un extremo distal a traves del cual dicha porcion de dicha sonda central (1702) esta configurada para extenderse hacia el exterior de dicho aplicador (1712) para entrar en contacto con dicho tejido y retraerse dentro de dicho aplicador (1712); y c) un sistema de electroporacion que comprende al menos dos electrodos de electroporacion (1720) configurados para cargarse de forma opuesta y posicionarse alrededor de dicha zona de tratamiento (1722), dichos electrodos (1720) que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de dichos extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar dicho tejido, en donde dichos electrodos (1720) estan adaptados para acoplarse a una fuente de alimentacion del electrodo, recibir al menos una forma de onda electrica de dicha fuente de alimentacion y suministrar un campo electrico pulsado suficiente para la electroporacion a dicha zona de tratamiento (1722), caracterizado porque los al menos dos electrodos de electroporacion se colocan alrededor de la sonda central.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas para electroporación mejorada basada en la detección de tejidos
Referencias cruzadas a las solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos núm. 62/214,807 presentada el 4 de septiembre de 2015 titulada "SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZED ELECTROPORATION," y la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos núm. 62/214,872 presentada el 4 de septiembre de 2015 titulada "SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZED CATHETER-BASED ELECTROPORATION," cada una de las cuales se refiere a la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos núm. 62/141,142 presentada el 31 de marzo de 2015 titulada FOCUSED PULSE Ad DITION ELECTROPORATION ", Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos núm. 62/141,182 presentada el 31 de marzo de 2015 titulada "FOCUSED PULSE ADDITION ELECTROPORATION," la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos núm. 62/141,256 presentada el 31 de marzo de 2015 titulada "ALL-IN-ONE DEVICE FOR IMPROVED THERAPEUTIC AGENT DELIVERY" y la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos núm. 62/141,164 presentada el 31 de marzo de 2015 titulada "DEVICE FOR IMPROVED THERAPEUTIC AGENT DELIVERY".
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general al uso de sistemas de control para mejorar un proceso de electroporación y aumentar la permeabilidad de las células, y más específicamente a un aparato para la aplicación optimizada de campos eléctricos controlados para la administración de restos terapéuticos en las células mediante terapia de electroporación (EPT), también conocida como terapia de poración celular (CPT) y electroquimioterapia (ECT).
Antecedentes de la invención
En la década de 1970 se descubrió que los campos eléctricos podían usarse para crear poros en las células sin causar daños permanentes. Este descubrimiento hizo posible la inserción de moléculas grandes en el citoplasma celular. Se sabe que los restos terapéuticos tales como los compuestos farmacológicos se pueden incorporar a las células vivas a través de un proceso conocido como electroporación. Los genes u otras moléculas se inyectan en las células vivas y se aplican pulsos cortos de campos eléctricos altos. Las membranas celulares se hacen porosas de forma transitoria y los genes o moléculas entran en las células, donde pueden modificar el genoma de la célula.
En el tratamiento de ciertos tipos de cáncer con quimioterapia, es necesario usar una dosis lo suficientemente alta de un fárma
El tratamiento generalmente se lleva a cabo inyectando un fármaco contra el cáncer directamente en el tumor y aplicando un campo eléctrico al tumor entre un par de electrodos. La intensidad de campo debe ajustarse de manera razonablemente precisa para que la electroporación de las células del tumor ocurra sin daño, o al menos un daño mínimo, a las células normales o sanas. Esto normalmente se puede llevar a cabo fácilmente con tumores externos aplicando los electrodos a lados opuestos del tumor para que el campo eléctrico esté entre los electrodos. Cuando el campo es uniforme, se puede medir la distancia entre los electrodos y luego se puede aplicar un voltaje adecuado de acuerdo con la fórmula E=V/d a los electrodos (E=intensidad del campo eléctrico en V/cm; V=voltaje en voltios; y d=distancia en cm). Cuando se deben tratar tumores grandes o internos, no es fácil ubicar adecuadamente los electrodos y medir la distancia entre ellos.
El tratamiento de un sujeto utilizando la terapia de poración celular proporciona un medio para evitar los efectos nocivos típicamente asociados con la administración de agentes anticancerígenos o citotóxicos. Tal tratamiento permitiría la introducción de estos agentes para dañar selectivamente o matar células indeseables mientras evita las células o tejidos sanos circundantes. Sin embargo, un problema con el uso de técnicas de electroporación es que el tejido enfermo, particularmente el tejido canceroso, puede ser bastante heterogéneo y requerir un ajuste de las condiciones de electroporación. Por lo tanto, la presente invención proporciona el uso de métodos de análisis de espectroscopía de impedancia electroquímica en combinación con métodos de control adaptativo para EP para maximizar la electroporación de los tejidos deseados mientras se minimiza el daño tisular. La publicación de patente de los Estados Unidos núm. 2013/006228 describe dispositivos para el suministro localizado de energía y métodos para usar tales dispositivos, particularmente para el tratamiento terapéutico de tejidos biológicos. Los métodos descritos pueden implicar posicionar y desplegar los miembros de suministro de energía en un sitio diana, y suministrar energía a través de los miembros de suministro de energía. Los dispositivos descritos también pueden usarse para crear un tracto de tejido dentro de un tejido biológico y para extirpar el tracto de tejido. La publicación de patente de los Estados Unidos núm.2005/049542 describe técnicas para administrar macromoléculas a un sitio de tejido mediante electroporación. Particularmente, un catéter detecta el contacto entre un extremo distal del catéter y un sitio de tejido diana a través de un electrodo sensor en el extremo distal del catéter. El catéter administra un fluido que contiene macromoléculas al sitio del tejido al detectar el contacto entre el sitio del tejido y el catéter. Al mismo tiempo o poco después del suministro del líquido, se aplica un estímulo eléctrico al sitio del tejido. El estímulo eléctrico puede aplicarse por el catéter o directamente desde una fuente de alimentación, tal como un generador de pulso implantado. El estímulo eléctrico hace que las membranas de las células dentro del sitio del tejido se desestabilicen, a su vez, se forman poros a través de los cuales las macromoléculas migran hacia las células del sitio del tejido.
Resumen
En consecuencia, existe la necesidad de implementar un sistema de control que utilice la retroalimentación basada en la detección de tejidos para optimizar el proceso de EP con mediciones específicas del tumor adquiridas antes y entre cada pulso de EP.
De acuerdo con algunas modalidades, un sistema para proporcionar control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP) durante la EP de células y tejidos usando un dispositivo de EP, comprende un dispositivo de medición, un módulo de inicialización, un generador, un controlador y un módulo de memoria. El dispositivo de medición está configurado para medir las propiedades dieléctricas y conductoras de las células y los tejidos, e incluye un sensor de voltaje para medir los voltajes a través del tejido resultante de cada una de las señales de excitación y un pulso de EP aplicado al tejido, y un sensor de corriente para medir la corriente a través del tejido resultante de cada una de las señales de excitación y el al menos un pulso de EP aplicado. El módulo de inicialización está configurado para inicializar los parámetros de pulsos de EP para realizar la electroporación en las células o del tejido, donde los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan al menos en parte en al menos un modelo entrenado. El generador está configurado para aplicar al menos una de las señales de excitación y el pulso de EP al tejido. El sensor de voltaje y el sensor de corriente del dispositivo de medición miden el voltaje y la corriente a través de las células del tejido en respuesta a la aplicación de las señales de excitación. El controlador está configurado para recibir una señal relacionada con los datos del sensor medido desde el dispositivo de medición, correspondiente a al menos una de la señal de excitación y el pulso de EP, para ajustar los datos a al menos un modelo entrenado y procesar los datos en diagnósticos y parámetros de control actualizados. El controlador comprende un módulo de preprocesamiento para recibir la señal relacionada con los datos de las mediciones de corriente y voltaje, y procesar los datos para separar los datos deseables de los datos indeseables, un módulo de extracción de características para extraer las características relevantes de los datos deseables, un módulo de diagnóstico para aplicar al menos una parte de las características relevantes de los datos deseables a al menos un modelo de diagnóstico entrenado, y un módulo de estimación de parámetros de pulsos para estimar al menos uno de los parámetros de pulsos inicializados y los parámetros de pulsos posteriores basados en un resultado de al menos uno de los datos medidos, el módulo de diagnóstico y el módulo de extracción de características. El módulo de memoria almacena los datos deseables e indeseables, los datos del sensor y los modelos entrenados para la extracción de características por parte del controlador.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP comprende una sonda central, un aplicador y al menos dos electrodos de electroporación (EPE) con carga opuesta. La sonda central define al menos un lumen central y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, al menos una porción de la sonda central tiene una geometría espiral para crear un canal para la administración de restos terapéuticos al tejido. La porción de la sonda central tiene al menos un puerto de eyección colocado a lo largo de la geometría espiral. El extremo proximal de la sonda central está configurado para recibir los restos terapéuticos suministrados a la sonda central, y el extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos al tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El aplicador aloja la sonda central al menos parcialmente, y tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador. Los al menos dos EPE con carga opuesta están configurados para colocarse alrededor del tejido y adaptados para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales. Los extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar el tejido. El dispositivo de medición está acoplado a los EPE, y los EPE están adaptados para acoplarse al generador para recibir al menos una de la señal de excitación y la forma de onda eléctrica para el pulso de EP.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP comprende una sonda central, al menos un cable de canalización, una rampa, un conector eléctrico, un conector de diámetro pequeño, un mango y al menos dos electrodos con carga opuesta. La sonda central define al menos un lumen central y tiene un extremo proximal y un extremo distal cerrado. Una punta del extremo distal tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y tiene al menos un puerto de salida colocado en una posición predeterminada desde el extremo distal. El puerto de salida que conecta de manera fluida el lumen central a un exterior de la sonda central. El al menos un cable de canalización se coloca en el lumen central y se puede deslizar dentro de la sonda central, y tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior de la sonda central y retraerse hacia el lumen central a través del puerto de salida. Una punta del extremo distal del cable de canalización tiene una forma configurada para perforar a través del tejido y definir una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos se administran al tejido. Los restos terapéuticos se administran desde el lumen central al canal a través del puerto de salida. La rampa está formada integralmente con o se acopla a la superficie interna de la sonda central, la superficie interna que define el lumen central, y la rampa está configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central. El conectar eléctrico conecta eléctricamente la sonda central y el cable de canalización al generador. El conector de pequeño diámetro conectado a la sonda central para la administración de los restos terapéuticos. El mango aloja el conector eléctrico al menos en parte y está acoplado al extremo proximal de la sonda central y al cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración del extremo distal de la sonda central y el cable de canalización. Los al menos dos electrodos con carga opuesta están configurados para colocarse alrededor del tejido y se extienden desde los extremos proximales hasta los distales. Las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configuradas para perforar el tejido. Los electrodos están adaptados para acoplarse al generador, recibir al menos una forma de onda eléctrica del generador y suministrar al menos una señal de excitación y al menos un pulso de EP al tejido. El dispositivo de medición está acoplado a los electrodos.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP comprende un trocar que incluye una cánula y un obturador, al menos dos electrodos con carga opuesta y una sonda central. La cánula se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal abierto y define un primer lumen configurado para recibir el obturador. El obturador se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal. El extremo distal tiene una forma puntiaguda afilada configurada para perforar a través de la piel, penetrar en las cavidades corporales y formar una vía a través de la cual la cánula puede insertarse al menos parcialmente en la cavidad. El obturador está configurado para que se deslice dentro del primen lumen, y el extremo distal del obturador está configurado para extenderse hacia el exterior del primen lumen a través del extremo distal abierto de la cánula. Los al menos dos electrodos con carga opuesta están dispuestos de manera retráctil en un extremo distal de un ancla y configurados para colocarse alrededor del tejido. El dispositivo de medición está acoplado a los electrodos y los electrodos están adaptados para acoplarse a un generador, recibir al menos una forma de onda eléctrica del generador y suministrar al menos una señal de excitación y pulso de EP a la zona. La sonda central está dispuesta de forma retráctil en el extremo distal del ancla y tiene una superficie interna que define un lumen central y se extiende desde el extremo distal del ancla. Al menos una porción de la sonda central tiene una geometría espiral configurada para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. Un extremo distal de la sonda central tiene una forma configurada para perforar el tejido y está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos al tejido.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP comprende un alojamiento de varillas de electroporación que comprende un conjunto de electrodos de electroporación (EPE), un conjunto de electrodos de medición eléctrica (EME), donde los EPE y EME están desplazados, y un sistema de administración de varillas que comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen. La sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal de la misma y tiene una forma cilíndrica alargada. El extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a las células. El generador está configurado para administrar los pulsos de EP en una pluralidad de formas de onda al conjunto de EPE, y configurado para suministrar señales de excitación en una pluralidad de formas de onda al conjunto de EME. El dispositivo de EP comprende además conectares eléctricos que conectan eléctricamente el conjunto de EPE y EME al generador, y un mecanismo de conmutación entre los conectores eléctricos y el generador.
En algunas modalidades, los EPE y los EME están configurados como EPE, es decir, los electrodos son todos EPE capaces de cambiar entre los modos EP y Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). El generador está configurado para suministrar a los EPE pulsos de EP en la pluralidad de formas de onda en el modo EP y con las señales de excitación en la pluralidad de formas de onda en el modo EIS, el dispositivo de medición está acoplado a los EPE y el mecanismo de conmutación está adaptado para cambiar el generador entre los modos EIS y EP.
De acuerdo con algunas modalidades, un método de control adaptativo para controlar los parámetros de pulsos de EP durante la electroporación (EP) de células o tejidos usando un sistema EP, comprende a) proporcionar cualquiera de los dispositivos EP descritos en la presente descripción, b) inicializar, mediante el módulo de inicialización, los parámetros de pulsos de EP para realizar la EP en las células o tejido, los parámetros de pulsos de EP inicializados basados al menos en parte en al menos un modelo entrenado, c) aplicar, por el generador, las señales de excitación de voltaje y corriente a las células y tejido y medir, por el dispositivo de medición, el voltaje y la corriente a través de las células y el tejido correspondiente a las señales de excitación aplicadas, d) obtener, por el controlador, los datos de las mediciones de corriente y voltaje, y procesar los datos para separar los datos deseables de los datos indeseables, e) extraer, por el controlador, las características relevantes de los datos deseables, f) aplicar, por el controlador, al menos una parte de las características relevantes de los datos deseables para el al menos un modelo de diagnóstico entrenado, g) estimar, por el controlador, los parámetros de pulsos de EP, en base a un resultado de las características relevantes aplicadas a los modelos entrenados, en donde los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan en al menos un modelo entrenado y las características relevantes, para optimizar los parámetros de pulsos de EP, y h) aplicar, por el generador, un primer pulso de EP basado en los primeros parámetros de pulso.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además predecir parámetros de pulsación EP posteriores después de que el controlador haya aplicado el primer pulso de EP, utilizando el modelo entrenado basado en un pulso de EP anterior, y un cambio en al menos una de las características relevantes entre los pulsos de EP aplicados.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además generar una respuesta de diagnóstico, por parte del controlador, basada al menos en parte en la aplicación. La respuesta de diagnóstico comprende a) detección de tejido, b) detección de tipo de tumor, c) detección de colocación de aguja, d) detección de colocalización, y e) detección de permeabilización celular.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además f) aplicar un pulso de EP posterior, por el generador, basado en los parámetros de pulsos de EP posteriores, y g) repetir la aplicación de las señales de excitación de voltaje y corriente, repetir la medición de las células o tejido, repetir la obtención de los datos y separar los datos deseables de los datos indeseables; repetir las características relevantes de extracción; y repetir la aplicación, hasta que i) se alcance un límite predeterminado de número de secuencias de pulsos de EP o ciclos de pulsos de EP, o ii) la respuesta de diagnóstico solicite una decisión de diagnóstico para terminar el método de control adaptativo.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además almacenar los datos deseables en el módulo de memoria.
En algunas modalidades, el al menos un modelo entrenado se entrena usando datos empíricos observados durante la operación inicial de un sistema EP usando parámetros de pulsos de EP fijos.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además determinar las propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos resultantes de las señales de excitación aplicadas.
En algunas modalidades, las propiedades dieléctricas y conductoras se determinan aplicando señales de banda limitada repetidas en un intervalo de frecuencia fijo.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo comprende además validar los sensores de corriente y voltaje del dispositivo de medición, de los cuales se obtienen los datos medidos para evaluar la calidad de los datos y la validación comprende analizar estadísticamente una calidad de los datos medidos.
En algunas modalidades, la separación de datos deseables de datos indeseables comprende al menos uno de a) eliminar las señales del sensor, b) eliminar una polarización de corriente continua (CC) de las señales del sensor, c) escalar los datos en base a valores estandarizados, en donde los valores estandarizados incluyen desviación estándar, d) filtrado medio, y e) eliminación de valores atípicos de los datos.
En algunas modalidades, las características se derivan de un ajuste del modelo paramétrico de mediciones de magnitud y fase de las señales de voltaje y corriente seleccionadas del grupo que comprende resistencia intracelular, resistencia extracelular, resistencia de solución, capacitancia de membrana, admitancia, exponente de elemento de fase constante y constante de tiempo de carga.
En algunas modalidades, el ajuste del modelo paramétrico de mediciones de magnitud y fase de las señales de voltaje y corriente del voltaje de excitación y las señales de corriente aplicadas a las células y tejidos se determina mediante la correlación cruzada de las señales de voltaje y corriente de excitación con las señales de referencia conocidas almacenadas en el módulo de memoria.
En algunas modalidades, las propiedades dieléctricas y conductoras de las células o el tejido están determinadas por la relación de magnitud y la diferencia de fase del voltaje de excitación y la corriente aplicada a las células o el tejido.
En algunas modalidades, las características se derivan de la relación de magnitud o la diferencia de fase del voltaje de excitación y las señales de corriente. Las características comprenden a) valores de relación de magnitud y diferencia de fase del voltaje de excitación y señales de corriente a frecuencias fijas, b) al menos uno de una media, mediana, máxima y mínima de i) relación de magnitud o diferencia de fase del voltaje de excitación y magnitud de las señales de corriente sobre una banda de frecuencia estrecha, y ii) relación de magnitud o diferencia de fase del voltaje de excitación y fase de magnitud de las señales de corriente sobre una banda de frecuencia amplia, y c) curvatura, pendiente y ruido de la relación de magnitud o diferencia de fase del voltaje de excitación y señales de corriente con respecto a la frecuencia.
De acuerdo con algunas modalidades, un sistema para electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto comprende a) un alojamiento de varillas de electroporación que comprende i) un conjunto de electrodos de electroporación (EPE); y ii) un conjunto de electrodos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), donde los EPE y EISE están desplazados, b) una fuente de alimentación EP configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al conjunto de EPE, c) un Fuente de alimentación EIS configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al conjunto de EISE, d) conectares eléctricos que conectan eléctricamente el conjunto de EPE a dicha fuente de alimentación EP, y e) conectores eléctricos que conectan eléctricamente el conjunto de EISE a dicha fuente de alimentación EIS, y f) un sensor EIS.
De acuerdo con algunas modalidades, el sistema comprende además un sistema de administración de varillas configurado para administrar restos terapéuticos a las células, el sistema de administración que comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, la sonda de inyección que se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, en donde el extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a las células.
De acuerdo con algunas modalidades, un sistema para electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto comprende a) un alojamiento de varillas de electroporación que comprende un conjunto de electrodos, b) una fuente de alimentación EP configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al conjunto de electrodos, c) una fuente de alimentación EIS configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al conjunto de electrodos, d) conectores eléctricos que conectan eléctricamente el conjunto de electrodos a la fuente de alimentación EP, e) conectores eléctricos que se conectan eléctricamente el conjunto de electrodos a la fuente de alimentación EIS, f) un mecanismo de conmutación entre los conectores eléctricos y la fuente de alimentación, y g) un sensor EIS.
En algunas modalidades, el sistema comprende además un sistema de administración de varillas configurado para administrar restos terapéuticos a las células, el sistema de administración comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, la sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, en donde el extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a las células.
En algunas modalidades, los electrodos son agujas configuradas para penetrar la piel y las células de contacto en la zona del campo eléctrico.
En algunas modalidades, los electrodos son contactos no penetrantes.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la electroporación de células de un tejido en un paciente comprende a) proporcionar cualquiera de los sistemas EP descritos en la presente descripción, b) insertar los electrodos en el tejido, c) aplicar al menos un pulso de voltaje desde la fuente de alimentación EIS a los electrodos EIS para determinar los parámetros del tejido, d) calcular un pulso de voltaje que se utilizará para la electroporación usando un dispositivo de procesamiento de señal electrónico, y e) aplicar al menos un pulso de voltaje entre una pluralidad de pares de electrodos en el conjunto de electrodos de EP insertado en el tejido para establecer un campo eléctrico en las células del tejido suficiente para causar la electroporación de las células en el tejido.
En algunas modalidades, el método comprende además a) proporcionar un sistema de administración de varillas configurado para administrar restos terapéuticos (TM) a las células, el sistema de administración comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, la sonda de inyección que se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, en donde el extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a las células, y b) administrar los TM a las células.
En algunas modalidades, el TM se administra antes, simultáneamente o después de la electroporación.
En algunas modalidades, el TM se inyecta localmente en el tejido.
En algunas modalidades, el método es in vivo.
En algunas modalidades, el TM es un ácido nucleico.
En algunas modalidades, las células son células tumorales.
En algunas modalidades, las células son células de melanoma o carcinoma de células basales.
En algunas modalidades, el campo eléctrico varía de aproximadamente 10 V/cm a aproximadamente 2000 V/cm.
En algunas modalidades, varios pulsos eléctricos aplicados varían de 1 a 100.
En algunas modalidades, la duración de cada pulso eléctrico varía de aproximadamente 10 ps unos 100 ms de duración.
En algunas modalidades, se selecciona al menos un pulso eléctrico del grupo que consiste en un pulso de onda cuadrada, un pulso de onda exponencial, una forma de onda oscilante unipolar y una forma de onda oscilante bipolar.
En algunas modalidades, cada pulso eléctrico está compuesto por un pulso de onda cuadrada.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para electroporar un agente en las células de un tejido, comprende a) introducir un agente terapéutico en un tejido de un paciente que necesita tratamiento, b) realizar una detección de impedancia de tejido para determinar un protocolo EP adecuado, c) usar un aparato de electrodo puesto en contacto con el tejido para administrar los pulsos de voltaje que establecen campos eléctricos suficientes para introducir el agente terapéutico en las células del tejido mediante electroporación, en donde el aparato de electrodo comprende i) un miembro de soporte que tiene dispuesto sobre el mismo dos o más pares opuestos de electrodos de aguja dispuestos uno con respecto al otro para formar un conjunto de electrodos, y ii) una fuente de alimentación en comunicación eléctrica con los pares de electrodos de aguja dispuestos en el miembro de soporte, en donde la fuente de alimentación proporciona pulsos de voltaje a al menos dos de los pares opuestos de electrodos de aguja para efectuar la electroporación.
En algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento de un tejido comprende a) una sonda central que define al menos un lumen central y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, al menos una porción de la sonda central que tiene una geometría espiral para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido, la porción de la sonda central que tiene al menos un puerto de eyección colocado a lo largo de la geometría espiral. El extremo proximal de la sonda central está abierto y conecta de manera fluida el primer lumen central con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la sonda central. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El dispositivo para la administración comprende además b) un aplicador que aloja la sonda central al menos en parte, el aplicador que tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse de nuevo en el aplicador.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos un par de electrodos colocado en la porción de la sonda central.
En algunas modalidades, el extremo distal de la sonda central está cerrado.
En algunas modalidades, al menos uno de un diámetro del primer lumen de la sonda central, un diámetro externo, un diámetro en espiral y un paso de la sonda central son ajustables para cambiar la distribución y el volumen de los restos terapéuticos administrados.
En algunas modalidades, la sonda central se acciona para avanzar hacia y a través del extremo distal de la sonda central y a través del tejido.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además a) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la sonda central a una fuente de alimentación, y b) un mango que aloja el conector eléctrico y está acoplado al aplicador.
En algunas modalidades, el extremo proximal de la sonda central está formado o recubierto con un material no conductor para evitar o reducir una generación de campos eléctricos en la porción.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona, los electrodos que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de los extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar el tejido. Los electrodos están adaptados para acoplarse a una fuente de alimentación del electrodos, recibir al menos una forma de onda eléctrica de la fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a la zona.
En algunas modalidades, los electrodos están alojados al menos en parte en el aplicador, colocados alrededor de la sonda central y configurados para desplegarse desde el aplicador para rodear la zona.
En algunas modalidades, el mango incluye una interfaz de suministro de energía para suministrar energía desde la fuente de energía para accionar la extensión y retracción de la sonda central, y para accionar la extensión y retracción de los electrodos de electroporación.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema sensor configurado para detectar una capacitancia de membranas celulares. El sistema de sensores comprende a) un par de electrodos de detección de capacitancia o EIS alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje, b) un sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje o una caída de voltaje a través de las membranas celulares, c) un sensor de corriente configurado para detectar una corriente a través de las membranas celulares, y d) un dispositivo electrónico de procesamiento de señales, configurado para procesar la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares y determinar la capacitancia de las membranas celulares.
En algunas modalidades, la sonda central es una sonda de electrodo conectada a la fuente de alimentación del electrodo configurada para generar un campo eléctrico entre la sonda central y los electrodos de electroporación para facilitar la electroporación.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos una segunda sonda que tiene que definir al menos un segundo lumen y que se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal de la otra sonda, al menos una porción de la otra sonda que tiene una geometría espiral configurada para crear al menos un segundo canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. El extremo proximal de la otra sonda está abierto y conecta de manera fluida el segundo lumen con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la otra sonda. El extremo distal de la otra sonda está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. La otra sonda está alojada en el aplicador y la parte de la otra sonda está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador.
De acuerdo con algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento de un tejido comprende a) una sonda central que define al menos un primer lumen y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, al menos una porción de la sonda central tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. La porción de la sonda central está formada o recubierta con un material conductor. El extremo proximal de la sonda central está abierto y conecta de manera fluida el primer lumen con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la sonda central. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El dispositivo incluye además b) un aplicador que aloja la sonda central, el aplicador que tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador, y c) al menos un electrodo distal posicionado en el extremo distal del aplicador y configurado para generar un campo eléctrico con la porción de la sonda central.
En algunas modalidades, el al menos un electrodo distal se configura en base a una configuración de anillo, una configuración de cable recto, una configuración de cable espiral o una configuración de aro plegable.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos un puerto de eyección colocado en la porción de la sonda central.
En algunas modalidades, el electrodo distal está configurado para colocarse externo al tejido.
En algunas modalidades, el electrodo distal está configurado para colocarse debajo de una superficie del tejido.
En algunas modalidades, el electrodo distal está formado por la configuración de alambre en espiral, colocado debajo de la superficie del tejido y las espirales de la sonda central y el electrodo distal se enrollan en direcciones opuestas.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona, los electrodos que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de los extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar el tejido. Los electrodos están adaptados para acoplarse a una fuente de alimentación del electrodos, recibir al menos una forma de onda eléctrica de la fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a la zona.
En algunas modalidades, los electrodos están alojados en el aplicador, colocados alrededor de la sonda central y configurados para desplegarse desde el aplicador para rodear la zona.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema sensor configurado para detectar una capacitancia de membranas celulares. El sistema de sensores comprende a) un par de sensores de capacitancia o electrodos EIS alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje, b) un sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje o una caída de voltaje a través de las membranas celulares, c) un sensor de corriente configurado para detectar una corriente a través de las membranas celulares, y d) un dispositivo electrónico de procesamiento de señales, configurado para procesar la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares y determinar la capacitancia de las membranas celulares.
En algunas modalidades, el mango incluye una interfaz de suministro de energía para suministrar energía desde la fuente de energía para accionar la extensión y retracción de la sonda central, y para accionar la extensión y retracción de los electrodos de electroporación.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema sensor configurado para detectar una capacitancia de membranas celulares. El sistema de sensores comprende a) un par de electrodos de detección de capacitancia o EIS alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje, b) un sensor de voltaje configurado para detectar un voltaje o una caída de voltaje a través de las membranas celulares, c) un sensor de corriente configurado para detectar una corriente a través de las membranas celulares, y d) un dispositivo electrónico de procesamiento de señales, configurado para procesar la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares y determinar la capacitancia de las membranas celulares.
De acuerdo con algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento de un tejido comprende a) una sonda central que tiene una superficie interna que define al menos un primer lumen central y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal de la sonda central, al menos una porción de la sonda central que tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido, en donde la porción de la sonda central está formada o recubierta con un material conductor. El extremo proximal de la sonda central está abierto y conecta de manera fluida el lumen central con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la sonda central. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El dispositivo comprende además b) un aplicador que aloja la sonda central, el aplicador que tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador, c) al menos una sonda recta que tiene extremos proximales y distales abiertos para la administración de los restos terapéuticos al tejido, y un eje vertical alineado coaxialmente con un eje central de un diámetro de la sonda central y configurado para generar un campo eléctrico con la porción de la sonda central.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos un puerto de eyección colocado en la porción de la sonda central.
En algunas modalidades, la sonda en espiral está configurada para transmitir energía acústica recibida desde una bocina acústica montada en el extremo distal del aplicador.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema sensor configurado para detectar una capacitancia de membranas celulares, el sistema sensor que comprende:
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a una zona de tratamiento de un tejido comprende a) proporcionar un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a la zona de tratamiento del tejido. El dispositivo comprende i) una sonda central y ii) y un aplicador. La sonda central tiene al menos un primer lumen central y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, al menos una porción de la sonda central que tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. La porción de la sonda central tiene una pluralidad de puertos de eyección posicionados a lo largo de la geometría espiral. El extremo proximal de la sonda central está abierto y conecta de manera fluida el lumen central con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la sonda central. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El aplicador aloja la sonda central y tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador. El método comprende además b) poner en contacto la sonda central con una célula enferma en la zona de tratamiento del tejido, c) accionar y extender la sonda central desde el aplicador en una dirección axial, d) perforar el tejido con al menos una parte del sonda central y crear una abertura a través de la cual al menos una porción de la sonda central se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido, y e) inyectar los restos terapéuticos en el primer lumen central y administrar los restos terapéuticos al tejido a través del al menos un puerto de eyección y del extremo distal abierto de la sonda central.
En algunas modalidades, el método comprende además f) proporcionar un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona. Los electrodos de electroporación están adaptados para extenderse desde los extremos proximales a los distales, las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configuradas para perforar el tejido y los electrodos de electroporación están adaptados para acoplarse a la fuente de energía. El método comprende además g) poner en contacto la zona del tejido con los electrodos de electroporación, h) suministrar un pulso eléctrico a los electrodos desde la fuente de energía, e i) aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona que sea suficiente para la electroporación a partir de los electrodos de electroporación.
En algunas modalidades, el método comprende además proporcionar un sistema sensor para detectar una capacitancia de las membranas celulares. La detección de capacitancia comprende a) poner en contacto el tejido con al menos un par de electrodos de detección de capacitancia alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje, b) transmitir, mediante la fuente de alimentación de bajo voltaje, una señal interrogativa de baja potencia a al menos un par de electrodos de detección de capacitancia para producir excitaciones del campo eléctrico de baja intensidad en la zona, c) detectar un voltaje o caída de voltaje a través de las membranas celulares mediante un sensor de voltaje, d) detectar una corriente a través de las membranas celulares mediante un sensor de corriente; y e) determinar la capacitancia de las membranas celulares, en base a la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares, mediante un dispositivo electrónico de procesamiento de señales.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a una zona de tratamiento de un tejido comprende a) proporcionar un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a la zona de tratamiento del tejido. El dispositivo comprende i) una sonda central conectada a una fuente de energía y que tiene una superficie interna que define al menos un primer lumen central y se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal de la sonda central. Al menos una porción de la sonda central tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. La porción de la sonda central está formada o recubierta con un material conductor. El extremo proximal de la sonda central está abierto y conecta de manera fluida el lumen central con un lumen de un inyector a través del cual se administra el agente terapéutico a la sonda central. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido. El dispositivo comprende además ii) un aplicador que aloja la sonda central, el aplicador que tiene un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central está configurada para extenderse hacia el exterior del aplicador para que entre en contacto con el tejido y retraerse dentro del aplicador, y iii) al menos un electrodo distal posicionado en el extremo distal del aplicador, conectado a la fuente de alimentación y configurado para generar un campo eléctrico con la porción de la sonda central. El método comprende además b) poner en contacto la sonda central y el electrodo distal con una célula enferma en la zona de tratamiento del tejido, c) accionar y extender la sonda central y el electrodo distal desde el aplicador en una dirección axial, d) perforar el tejido con el electrodo distal y con al menos una porción de la sonda central y crear una abertura a través de la cual al menos una porción de la sonda central se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido, e) inyectar los restos terapéuticos en el primer lumen central y administrar los restos terapéuticos al tejido a través del al menos un puerto de eyección y el extremo distal abierto de la sonda central, f) suministrar un pulso eléctrico al electrodo distal y la sonda central desde la fuente de alimentación, g) aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona que sea suficiente para la electroporación desde el electrodo distal y la sonda central, y h) retraer el electrodo distal y la sonda central del tejido.
De acuerdo con algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido comprende a) una sonda central que define al menos un primer lumen y que tiene un extremo proximal y un extremo distal cerrado, una punta del extremo distal que tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y que tiene al menos un puerto de salida colocado en una posición predeterminada desde el extremo distal, el puerto de salida que conecta de manera fluida el primer lumen al exterior de la sonda central, y b) al menos un cable de canalización colocado en el primer lumen y deslizable dentro de la sonda central, el cable de canalización que tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior de la sonda central y retraerse hacia el primer lumen a través del puerto de salida, una punta del extremo distal del cable de canalización que tiene una forma configurada para perforar a través del tejido y definir una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos se administran al tejido. Los restos terapéuticos se administran desde el primen lumen al canal a través del puerto de salida. El dispositivo comprende además c) una rampa formada integralmente con o se acopla al primer lumen, la rampa configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central, d) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la central sonda y el cable de canalización a una fuente de alimentación, e) un conector de pequeño diámetro que conecta la sonda central a una jeringa para la administración de los restos terapéuticos, y f) un mango que aloja el conector eléctrico al menos en parte y está acoplado a los extremos proximales de la central sonda y el cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda central y el cable de canalización.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona de las células diana, los electrodos que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configurados para perforar el tejido en donde los electrodos están adaptados para acoplarse a la fuente de alimentación, recibir una forma de onda eléctrica desde la fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a la zona de las células diana.
En algunas modalidades, los electrodos rodean la sonda central.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende una pluralidad de puertos de salida y una pluralidad de cables de canalización configurados para extenderse simultáneamente hacia el exterior de la sonda central y configurados para retraerse hacia el lumen central de la sonda central a través de los puertos de salida.
En algunas modalidades, el mango incluye una interfaz de suministro de energía para suministrar energía desde la fuente de energía para accionar la extensión y retracción del cable de canalización, y para accionar la extensión y retracción de los electrodos.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un eje de catéter que rodea una superficie externa de la sonda central para soportar y proteger la sonda central durante la inserción en un cuerpo que tiene el tejido.
En algunas modalidades, el cable de canalización incluye una cuchilla de corte en la punta del extremo distal del cable de canalización.
En algunas modalidades, la cuchilla de corte en el extremo distal está configurada para entrar en el tejido y está configurada para que gire alrededor de un eje central de la cuchilla de corte para formar el canal de fluido.
En algunas modalidades, un ángulo en el que la rampa entra en contacto con el cable de canalización es ajustable para variar un ángulo de vía del cable de canalización que sale del lumen central.
De acuerdo con algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido comprende a) una sonda central que define al menos un primer lumen y que tiene un extremo proximal y un extremo distal abierto, una punta del extremo distal que tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y el extremo distal abierto que conecta de manera fluida el primer lumen a un exterior de la sonda central, b) al menos un cable de canalización colocado en el primer lumen, y deslizable dentro de la sonda central, y que tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior de la sonda central y retraerse hacia el lumen central a través del extremo distal de la sonda central, el cable de canalización comprende un material superelástico configurado para termofijarse con una curva, en donde el cable de canalización está adaptado para enderezarse elásticamente cuando se coloca en el lumen central, y adaptado para curvarse con la curva cuando se extiende hacia el exterior de la sonda central para formar un canal que se extiende a las células, el cable de canalización que tiene una forma cilíndrica alargada y el extremo distal del mismo está configurado para perforar a través del tejido y definir una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos se administran al tejido. Los restos terapéuticos se administran desde el primen lumen al canal a través del puerto de salida. El dispositivo comprende además b) una rampa formada integralmente con o se acopla a una superficie interna de la sonda central, la rampa configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central, c) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la sonda central y que canaliza el cable a una fuente de alimentación, d) un conector de pequeño diámetro que conecta la sonda central a una jeringa para la administración de los restos terapéuticos, y e) un mango que aloja el conector eléctrico al menos en parte y se acopla a los extremos proximales de la sonda central y el cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda central y el cable de canalización.
En algunas modalidades, el material superelástico es uno cualquiera o una combinación de materiales seleccionados de un grupo que comprende NiTi, Cu-Al-Ni, Fe-Mn-Si, NiTi-Zr, Cu-Zr, Ni-Al y Aleación a base de Cu.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende una pluralidad de puertos de salida y una pluralidad de cables de canalización configurados para extenderse simultáneamente hacia el exterior de la sonda central y configurados para retraerse hacia el lumen central de la sonda central a través de los puertos de salida.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos dos electrodos con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona de células diana para el tratamiento de las células, los electrodos que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de los extremos distales que tienen una forma de aguja, configurada para perforar el tejido, en donde los electrodos están adaptados para acoplarse a la fuente de energía, reciben una forma de onda eléctrica de la fuente de alimentación y suministran un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a la región del tejido diana.
En algunas modalidades, el mango incluye una interfaz de suministro de energía para suministrar energía desde la fuente de energía para accionar la extensión y retracción del cable de canalización, y para accionar la extensión y retracción de los electrodos.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además un eje de catéter que rodea una superficie externa de la sonda central para soportar y proteger la sonda central durante la inserción en un cuerpo que tiene el tejido.
De acuerdo con algunas modalidades, un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido comprende a) una sonda de inyección que define al menos un primer lumen, la sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, el extremo distal que tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a la zona, b) una sonda central acoplada a la sonda de inyección y que tiene una superficie interna que define al menos un segundo lumen, la sonda central que tiene un extremo proximal y un extremo distal cerrado, una punta del extremo distal que tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y que tiene al menos un puerto de salida colocado a una distancia predeterminada entre los extremos distal y proximal de la sonda central, el puerto de salida que conecta de manera fluida el segundo lumen a un exterior de la sonda central, c) al menos un cable de canalización colocado en el segundo lumen y deslizable dentro de la sonda central, el cable de canalización que tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior de la sonda central y retraerse hacia el segundo lumen a través del puerto de salida, una punta del extremo distal del cable de canalización que tiene una forma configurada para perforar a través del tejido y definir una abertura a través de la cual al menos una porción del cable de canalización ingrese al tejido para crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos se inyectan en la zona por la sonda de inyección, d) una rampa formada integralmente o acoplada a una superficie interna de la sonda central que define la superficie interna del segundo lumen, y la rampa configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central, e) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la sonda central y que canaliza el cable a una fuente de alimentación, y f) un mango que aloja el conector eléctrico al menos en parte y se acopla al extremo proximal de la sonda central y al extremo proximal de la sonda de inyección, y el cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda de inyección y la sonda central.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende una pluralidad de puertos de salida y una pluralidad de cables de canalización configurados para extenderse simultáneamente hacia el exterior de la sonda central y configurados para retraerse hacia el lumen central de la sonda central a través de los puertos de salida.
En algunas modalidades, el dispositivo comprende además al menos dos electrodos con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de una región de tejido diana para el tratamiento de las células, los electrodos que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales a los distales, las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configurado para perforar el tejido, en donde los electrodos están adaptados para acoplarse a la fuente de alimentación, recibir una forma de onda eléctrica de la fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a la región de tejido diana.
En algunas modalidades, un ángulo en el que la rampa entra en contacto con el cable de canalización es ajustable para variar el ángulo de vía correspondiente del cable de canalización que sale del segundo lumen.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana en un tejido que comprende a) proporcionar un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido. El dispositivo comprende i) una sonda central que tiene una superficie interna que define al menos un primer lumen central y que tiene un extremo proximal y un extremo distal cerrado, una punta del extremo distal que tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y que tiene al menos un puerto de salida colocado en una posición predeterminada desde el extremo distal, el puerto de salida que conecta de manera fluida el lumen central a un exterior de la sonda central, ii) al menos un cable de canalización colocado en el lumen central y deslizable dentro de la sonda central, el cable de canalización que tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior de la sonda central y retraerse hacia el lumen central a través del puerto de salida. Una punta del extremo distal del cable de canalización tiene una forma configurada para perforar a través del tejido y definir una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos se administran al tejido. Los restos terapéuticos se administran desde el primen lumen central al canal a través del puerto de salida. El dispositivo comprende además iii) una rampa formada integralmente con o se acopla a la superficie interna de la sonda central, la superficie interna que define el lumen central y la rampa configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central, iv) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la sonda central y el cable de canalización a una fuente de alimentación, v) un conector de pequeño diámetro que conecta la sonda central a una jeringa para la administración de los restos terapéuticos, vi) un mango que aloja el conector eléctrico y se acopla a los extremos proximales de la sonda central y el cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda central y el cable de canalización. El método comprende además b) insertar la sonda central en una célula enferma en la zona de las células diana, c) accionar y extender el cable de canalización desde el lumen central en una dirección axial de la sonda central, la punta del extremo distal del cable de canalización que tiene la forma de la aguja atraviesa el tejido y hace una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido y crea un canal de fluido a través del cual se administran los restos terapéuticos, d) accionar la rampa que se forma integralmente con o se acopla a la superficie interna de la sonda central, la rampa que entra en contacto con el cable de canalización y guía una vía del cable de canalización a través del puerto de salida hacia un extremo distal de la sonda central, el puerto de salida que conecta de manera fluida el lumen central con un exterior de la sonda central, e) perforar el tejido con el cable de canalización y crear una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido, f) retraer el alambre de canalización hacia el lumen central, y g) inyectar los restos terapéuticos en el lumen central y administrar los restos terapéuticos al tejido a través del canal de fluido.
En algunas modalidades, el método comprende además a) rotar el dispositivo para la administración al menos una vez y perforar el tejido con el alambre de canalización para crear canales de fluido adicionales para la administración de los restos terapéuticos al tejido antes de la inyección de los restos terapéuticos y la administración de los restos terapéuticos al tejido a través del canal de fluido.
En algunas modalidades, el método comprende además a) proporcionar un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona de las células diana, en el que los electrodos de electroporación están adaptados para extenderse desde los extremos proximales hasta los extremos distales, las puntas de los extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar el tejido, y los electrodos de electroporación están adaptados para acoplarse a la fuente de energía, b) poner en contacto la zona de las células diana con los electrodos de electroporación, c) suministrar un pulso eléctrico a los electrodos desde la fuente de energía, y d) aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona de las células diana que sea suficiente para la electroporación de los electrodos de electroporación.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana en un tejido comprende a) proporcionar un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a la zona de células diana del tejido. El dispositivo comprende a) una sonda de inyección que define al menos un primer lumen, la sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, el extremo distal que tiene una forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a la zona, b) una sonda central acoplada a la sonda de inyección y que tiene una superficie interna que define al menos un segundo lumen, la sonda central que tiene un extremo proximal y un extremo distal cerrado, una punta del extremo distal que tiene una forma de aguja configurada para perforar el tejido y que tiene al menos un puerto de salida colocado a una distancia predeterminada entre los extremos distales y proximales de la sonda central, el puerto de salida que conecta de manera fluida el segundo lumen a un exterior de la sonda central, c) al menos un cable de canalización colocado en el segundo lumen y deslizable dentro de la sonda central, el cable de canalización que tiene un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal configurado para extenderse hacia el exterior del sonda central y retraerse hacia el segundo lumen a través del puerto de salida, una punta del extremo distal del cable de canalización que tiene una forma configurada para perforar a través del tejido y que define una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido a través del cual las sondas terapéuticas se inyectan en la zona por la sonda de inyección, d) una rampa formada integralmente o acoplada a una superficie interna de la sonda central que define la superficie interna del segundo lumen, y la rampa configurada para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central, e) un conector eléctrico que conecta eléctricamente la sonda central y el cable de canalización a una fuente de alimentación, y f) un mango que aloja el conector eléctrico al menos en parte y se acopla al extremo proximal de la sonda central y al extremo proximal de la sonda de inyección, y al cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda de inyección y la sonda central. El método comprende además b) insertar la sonda central en una célula enferma en la zona de las células diana, c) accionar y extender el cable de canalización desde el lumen central en una dirección axial de la sonda central, la punta del extremo distal del cable de canalización que tiene la forma de la aguja que atraviesa el tejido y hace una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido y crea un canal de fluido a través del cual se administran los restos terapéuticos, d) accionar la rampa que se forma integralmente con o se acopla a la superficie interna de la sonda central, la rampa que entra en contacto con el cable de canalización y guía una vía del cable de canalización a través del puerto de salida hacia un extremo distal de la sonda central, el puerto de salida que conecta de manera fluida el lumen central con un exterior de la sonda central, e) perforar el tejido con el cable de canalización y crear una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido, f) retraer el alambre de canalización hacia el lumen central, g) inyectar los restos terapéuticos en el lumen central y administrar los restos terapéuticos al tejido a través del canal de fluido.
El método comprende además a) rotar el dispositivo para la administración al menos una vez y perforar el tejido con el alambre de canalización para crear canales de fluido adicionales para la administración de los restos terapéuticos al tejido antes de la inyección de los restos terapéuticos y la administración de los restos terapéuticos al tejido a través del canal de fluido.
El método comprende además a) proporcionar un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación con carga opuesta configurados para colocarse alrededor de la zona de las células diana, en el que los electrodos de electroporación están adaptados para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales. Las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configuradas para perforar el tejido. Los electrodos de electroporación están adaptados para acoplarse a la fuente de energía. El método comprende además b) poner en contacto la zona de las células diana con los electrodos de electroporación, c) suministrar un pulso eléctrico a los electrodos desde la fuente de energía, y d) aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona de las células diana que sea suficiente para la electroporación de los electrodos de electroporación.
De acuerdo con algunas modalidades, un sistema para electroporación de células en una localización de electroporación de una zona del campo eléctrico en un tejido en un sujeto comprende a) un alojamiento de varillas de electroporación. La carcasa comprende i) un primer par de electrodos de electroporación, y ii) al menos un segundo par de electrodos de electroporación alojados en el alojamiento de varillas, el primer y segundo par de electrodos de electroporación configurados para cargarse opuestamente, desplazados entre sí en un ángulo predeterminado, y configurados para definir una periferia exterior de la zona del campo eléctrico. El sistema comprende además b) una fuente de alimentación configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al primer y segundo par de electrodos de electroporación, y c) un conector eléctrico que conecta eléctricamente cada uno del primer y segundo pares de electrodos de electroporación a la fuente de alimentación.
En algunas modalidades, el sistema comprende además un sistema de administración de varillas configurado para administrar restos terapéuticos a la localización de electroporación, el sistema de administración que comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, la sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y que tiene una forma cilíndrica alargada, en donde el extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a la localización de electroporación.
En algunas modalidades, el sistema comprende dos pares de electrodos de electroporación y el ángulo es de aproximadamente 90 grados.
En algunas modalidades, el primer par de electrodos de electroporación está configurado para recibir una primera señal eléctrica representada por una primera forma de onda de la fuente de alimentación, y el segundo par de electrodos de electroporación está configurado para recibir una segunda señal eléctrica representada por una segunda forma de onda de la fuente de alimentación.
En algunas modalidades, el primer y el segundo par de electrodos de electroporación son agujas configuradas para penetrar la piel y las células de contacto en la zona del campo eléctrico.
En algunas modalidades, el primer y el segundo par de electrodos de electroporación son contactos no penetrantes.
De acuerdo con algunas modalidades, un método para la electroporación de células en una localización de electroporación de una zona del campo eléctrico en un tejido en un sujeto comprende a) proporcionar un sistema de electroporación que comprende i) un alojamiento de varillas de electroporación que comprende 1) un primer par de electrodos de electroporación, y 2) al menos un segundo par de electrodos de electroporación alojados en el alojamiento de varillas, el primer y segundo par de electrodos de electroporación cargados opuestamente, desplazados entre sí en un ángulo predeterminado, y configurados para definir una periferia exterior de la zona del campo eléctrico, ii) una fuente de alimentación configurada para suministrar señales eléctricas en una pluralidad de formas de onda al primer y al menos segundo par de electrodos de electroporación, y iii) un conector eléctrico que conecta eléctricamente el par de electrodos de electroporación a la fuente de alimentación. El método comprende además b) poner en contacto el alojamiento de varillas de electroporación con el tejido, de manera que la zona del campo eléctrico se encuentre entre los pares de electrodos de electroporación, c) aplicar una primera señal desde la fuente de alimentación al primer par de electrodos de electroporación en una primera forma de onda y aplicar una segunda señal desde la fuente de alimentación al segundo par de electrodos de electroporación en una segunda forma de onda, en donde la primera forma de onda tiene una diferencia de fase predeterminada con respecto a la segunda forma de onda, d) aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona del campo eléctrico desde el primer par de electrodos de electroporación, el campo eléctrico pulsado se basa en la primera señal, en donde el campo eléctrico pulsado y cada campo eléctrico pulsado subsiguiente del primer par de electrodos de electroporación tienen un voltaje y una duración inferiores a un umbral mínimo para electroporación, e) aplicar otro campo eléctrico pulsado a la zona del campo eléctrico desde el segundo par de electrodos de electroporación, el otro campo eléctrico pulsado se basa en la segunda señal, donde el otro campo eléctrico pulsado y cada campo eléctrico pulsado subsiguiente del segundo par de electrodos de electroporación tienen un voltaje y una duración inferiores a un umbral mínimo para la electroporación. Las vías de los campos eléctricos pulsados del primer y segundo par de electrodos de electroporación se cruzan en la localización de electroporación, y la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del primer par de electrodos de electroporación a la localización de electroporación alterna con la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del segundo par de electrodos de electroporación a la localización de electroporación equivale a un campo eléctrico pulsado continuo que tiene un voltaje y una duración suficientes para que la electroporación se aplique a las células en la localización de electroporación. La aplicación de cada campo eléctrico pulsado del primer par de electrodos de electroporación al tejido adyacente al primer par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación se alterna con un período de descanso para hacer que el tejido adyacente al primer par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación reciba un campo eléctrico pulsado de encendido y apagado alterno del primer par de electrodos de electroporación que tienen el voltaje y la duración por debajo del umbral mínimo para la electroporación. La aplicación de cada campo eléctrico pulsado del segundo par de electrodos de electroporación al tejido adyacente al segundo par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación se alterna con un período de descanso para hacer que el tejido adyacente al segundo par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación reciba un campo eléctrico pulsado de encendido y apagado alterno del segundo par de electrodos de electroporación que tienen el voltaje y la duración por debajo del umbral mínimo para la electroporación.
En algunas modalidades, el método comprende además administrar restos terapéuticos a la localización de electroporación mediante un sistema de administración de varilla, que comprende al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, la sonda de inyección se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal del mismo y tiene una forma cilíndrica alargada. El extremo distal de la sonda de inyección tiene forma de aguja y está abierto para administrar los restos terapéuticos a la localización de electroporación.
En algunas modalidades, el método comprende además proporcionar un sistema sensor para detectar una capacitancia de las membranas celulares. La detección de capacitancia comprende a) poner en contacto el tejido con al menos un par de electrodos de detección de capacitancia alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje, b) transmitir, mediante la fuente de alimentación de bajo voltaje, una señal interrogativa de baja potencia a al menos un par de electrodos de detección de capacitancia para producir excitaciones del campo eléctrico de baja intensidad en la localización de electroporación, c) detectar un voltaje o caída de voltaje a través de las membranas celulares mediante un sensor de voltaje, d) detectar una corriente a través de las membranas celulares mediante un sensor de corriente, y e) determinar la capacitancia de las membranas celulares, basada en la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares, por un dispositivo electrónico de procesamiento de señales.
En algunas modalidades, la capacitancia de las membranas celulares se determina antes de aplicar los campos eléctricos pulsados, y entre los campos eléctricos pulsados.
En algunas modalidades, el método comprende además, tras la determinación de la capacitancia de las membranas celulares entre los campos eléctricos pulsados, ajustar el ancho de pulso de los campos eléctricos pulsados en base a constantes de tiempo asociadas con la capacitancia de membrana.
En algunas modalidades, la primera y segunda formas de onda tienen una misma longitud de onda.
En algunas modalidades, el voltaje de la fuente de alimentación es variable de aproximadamente 50 V a 1000 V. En algunas modalidades, cada campo eléctrico pulsado del primer y segundo par de electrodos tiene un ancho de pulso variable desde 1 ps 1 ms.
En algunas modalidades, cada par de electrodos de electroporación dispara cada campo eléctrico pulsado durante un período de tiempo de 1/(núm. de pares de electrodos) del período de la longitud de onda de cada forma de onda correspondiente.
En algunas modalidades, las células se seleccionan de un grupo que consiste en un páncreas, una laringe, una faringe, un labio, una garganta, un pulmón, un riñón, un músculo, un seno, un colon, un útero, una próstata, un timo, testículo, piel y célula de ovario.
En algunas modalidades, las células son células tumorales de próstata.
En algunas modalidades, las células son células de mamífero.
En algunas modalidades, las células son células humanas.
En algunas modalidades, los campos eléctricos pulsados del primer y segundo par de electrodos de electroporación varían de aproximadamente 200 a 500 mV.
En algunas modalidades, los campos eléctricos pulsados del primer y el segundo par de electrodos de electroporación se aplican de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 pulsos eléctricos.
En algunas modalidades, el primer y el segundo campo eléctrico pulsado se seleccionan de un grupo que consiste en un pulso de onda cuadrada, un pulso de onda exponencial, una forma de onda oscilante unipolar de duración limitada y una forma de onda oscilante bipolar de duración limitada.
En algunas modalidades, el primer y segundo campos eléctricos pulsados comprenden un pulso de onda cuadrada. En algunas modalidades, los restos terapéuticos se seleccionan del grupo que consiste en un ácido nucleico, un polipéptido y un agente quimioterapéutico.
En algunas modalidades, el agente quimioterapéutico se selecciona de un grupo que consiste en bleomicina, cisplatino y mitomicina C.
En algunas modalidades, el alojamiento de varillas de electroporación consiste en un dispositivo no conductor. En algunas modalidades, el accesorio no conductor está hecho de plástico.
En algunas modalidades, cada par de electrodos de electroporación determina un vector de campo y una vía de la corriente del campo eléctrico correspondiente.
En algunas modalidades, la primera y segunda formas de onda tienen una diferencia de fase predeterminada.
De acuerdo con algunas modalidades, un sistema para electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto comprende a) un trocar y b) un dispositivo de EP. El trocar comprende i) una cánula que se extiende desde un extremo proximal a un extremo distal abierto y que define un primer lumen configurado para recibir un obturador, y ii) el obturador que se extiende desde un extremo proximal a un extremo distal, el extremo proximal incluye un mango montado en el mismo, el extremo distal que incluye una cuchilla configurada para perforar a través de la piel, penetrar en las cavidades corporales y formar una vía a través de la cual la cánula puede insertarse al menos parcialmente en la cavidad. El obturador está configurado para que se deslice dentro del primen lumen, el extremo distal del obturador está configurado para extenderse hacia el exterior del primen lumen a través del extremo distal abierto de la cánula. El dispositivo de EP se puede montar de forma deslizable y retráctil dentro de la cánula para acceder a las células cancerosas y comprende i) un anclaje que se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, ii) al menos dos electrodos con carga opuesta dispuestos de manera retráctil en el extremo distal del anclaje y configurados para posicionarse alrededor de una zona de células diana. Los electrodos están adaptados para acoplarse a un generador, recibir al menos una forma de onda eléctrica del generador y suministrar al menos una señal de excitación y un pulso de EP. El dispositivo de Ep comprende además iii) una sonda central dispuesta de forma retráctil en el extremo distal del anclaje y que tiene una superficie interna que define al menos un lumen central y que se extiende desde el extremo distal del anclaje, al menos una porción de la sonda central que tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. El extremo distal de la sonda central está abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido.
En algunas modalidades, la cuchilla del obturador está configurada para extenderse hacia el exterior de la cánula a través de una abertura en el extremo distal de la cánula.
En algunas modalidades, los electrodos del dispositivo de EP están adaptados para extenderse desde los extremos proximales a distales, las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configuradas para perforar el tejido. Los electrodos están adaptados para acoplarse a una fuente de alimentación, recibir una forma de onda eléctrica de la fuente de alimentación y suministrar al menos una señal de excitación y un pulso de EP a la zona de las células diana.
En algunas modalidades, un método de control adaptativo para controlar los parámetros de pulsos de EP durante la electroporación (EP) de células o tejidos que usa un sistema EP comprende a) proporcionar cualquiera de los sistemas para proporcionar control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP) durante la EP de las células y tejido utilizando cualquiera de los dispositivos EP descritos en la presente descripción, b) inicializar, mediante el módulo de inicialización, los parámetros de pulsos de EP para realizar la EP en las células o tejido, los parámetros de pulsos de EP inicializados basados al menos en parte en al menos un modelo entrenado, c) aplicar, por el generador, las señales de excitación de voltaje y corriente a las células y el tejido y medir, mediante el dispositivo de medición, el voltaje y la corriente a través de las células y el tejido correspondiente a las señales de excitación aplicadas, d) obtener, por el controlador, los datos de las mediciones de corriente y voltaje, y procesar los datos para separar los datos deseables de los datos indeseables, e) extraer, por el controlador, las características relevantes de los datos deseables, f) aplicar, por el controlador, al menos una parte de las características relevantes de los datos deseables a al menos un modelo de diagnóstico entrenado, g) estimar, por el controlador, los parámetros de pulsación EP, basados en un resultado de las características relevantes aplicadas a los modelos entrenados, en donde los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan en al menos un modelo entrenado y las características relevantes, para optimizar los parámetros de pulsos de EP, h) aplicar, por el generador, un primer pulso de EP basado en los primeros parámetros de pulso.
En algunas modalidades, el método comprende además predecir los parámetros de pulsación EP posteriores después de que el controlador haya aplicado el primer pulso de EP, utilizando el modelo entrenado basado en un pulso de EP anterior, y un cambio en al menos una de las características relevantes entre los pulsos de EP aplicados.
En algunas modalidades, el método comprende además generar una respuesta de diagnóstico, por parte del controlador, basada al menos en parte en la aplicación, donde la respuesta de diagnóstico incluye a) detección de tejido, b) detección de tipo de tumor, c) detección de colocación de aguja, d) detección de colocalización, y d) detección de permeabilización celular.
En algunas modalidades, el método comprende además a) aplicar un pulso de EP posterior, por el generador, basado en los parámetros de pulsos de EP posterior, y b) repetir la aplicación de las señales de excitación de voltaje y corriente, repetir la medición de las células o tejido, repetir la obtención de datos y la separación de datos deseables de datos indeseables, repetir las características relevantes de extracción; y repetir la aplicación, hasta que i) se alcanza un límite predeterminado de número de secuencias de pulsos de EP o ciclos de pulsos de EP, o ii) la respuesta de diagnóstico provoca una decisión de diagnóstico para terminar el método de control adaptativo.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un esquema simple que representa algunos de los componentes de un dispositivo de EP utilizado para aplicar pulsos eléctricos para EIS de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 muestra un conjunto de electrodos de EP de 4 electrodos (dos pares o conjuntos) y un conjunto de electrodos EM de 4 electrodos (dos pares o conjuntos), cada uno conectado mediante conectares y circuitos a la fuente de alimentación adecuada. De nuevo, cada conjunto es un conjunto de 4 electrodos, aunque se pueden usar más electrodos. Además, en estas modalidades, donde se usan dos conjuntos de electrodos diferentes, el número de electrodos no necesita ser igual en cada caso; se puede usar un conjunto de EP de 4 electrodos y un conjunto de EM de 6 electrodos, etc.
La Figura 3 muestra un esquema para las determinaciones de EIS utilizando 4 electrodos de EP y 4 EME. La Figura 3 representa una vista superior de los electrodos del dispositivo insertados en un tejido hipotético que incluye un vaso sanguíneo y un tumor de forma irregular (tenga en cuenta que EM también puede encontrar uso en dispositivos de electrodos no penetrantes). Para fines ilustrativos no limitantes, se muestran dos conjuntos de electrodos de electroporación (EPE) y dos conjuntos de electrodos de espectroscopia de impedancia electroquímica (EME), aunque se contemplan otras cantidades y geometrías. Estos conjuntos de electrodos se muestran básicamente equidistantes en la Figura 3, aunque, como apreciarán los expertos en la técnica, se puede usar cualquier cantidad de conjuntos para ajustarse a la presente invención.
Las Figuras 4A y 4B muestran dos modalidades que utilizan electrodos de EP de inserción con materiales aislantes para la creación de diferentes zonas de campo eléctrico (por simplicidad, solo se muestra un solo par de electrodos). La Figura 4A muestra un solo par de electrodos, con áreas alternas de material aislante y electrodos desnudos; Dicho de otra manera, los electrodos tienen conductores alternando espaciados uniformemente a lo largo de la longitud del electrodo, donde cada conductor está separado por materiales aislantes. La Figura 4B muestra un conjunto similar, pero en este caso cada conductor no está espaciado uniformemente, de manera que se pueden generar campos eléctricos asimétricos.
La Figura 5 es una ilustración de la arquitectura de hardware de un generador de EP para la generación de campos eléctricos pulsados a los pares EPE A y B. El dispositivo de EP puede basarse en un procesador de señal digital (DSP), un microprocesador, una matriz de compuerta programable en campo (FPGA), circuito integrado específico de la aplicación, unidad de procesamiento central (CPU) o cualquier dispositivo programable multipropósito que acepte datos analógicos/digitales como entrada, los procese de acuerdo con las instrucciones almacenadas en la memoria y, como resultado, proporcione la salida. Las rutinas de secuencia de conmutación de los pares de electrodos A y B se programan y almacenan en la memoria. Se puede usar un bus de datos para mostrar y modificar los parámetros de pulso. El aislamiento de alto voltaje permitirá que el hardware se use con la fuente de alimentación de alto voltaje mientras está enchufado a la PC. Se puede utilizar una fuente de alimentación de bajo voltaje para alimentar todos los circuitos auxiliares, por ejemplo, Em e para mediciones de capacitancia e impedancia, convertidor analógico a digital, convertidores digital a analógico, relés, DSP, interruptores ópticos, etc.
Las Figuras 6A, 6B y 6C representan tres configuraciones diferentes de EPE y EME. En la Figura 6C, se utiliza un solo conjunto de electrodos, que están conectados a través de un mecanismo de conmutación a las respectivas fuentes de energía EPE y EME. El mecanismo de conmutación se activa y desactiva cuando se aplica un pequeño voltaje de excitación a través de sus terminales de control. Estos interruptores utilizan mecanismos de acoplamiento que incluyen mecanismos electromagnéticos, electromecánicos, piezoeléctricos y fotoeléctricos. En la Figura 6A, se utilizan dos conjuntos de electrodos, EPE y EME, y cada uno está configurado y conectado a la fuente de alimentación adecuada. La Figura 6B es similar, excepto que los EPE y EME están desplazados entre sí en un ángulo predeterminado, dependiendo del número de cada tipo de electrodo a utilizar. En esta modalidad, el tejido en la zona puede ser interrogado de diferentes maneras. Por ejemplo, el tejido justo contra los EPE puede sufrir daños (por ejemplo, el tejido está en una "zona de muerte"). En la Figura 6B, medir la impedancia (que incluye la capacitancia) entre EME #1 y EME #2 puede ayudar a determinar el daño tisular en EPE #1, por ejemplo, o alternativamente podría usarse en una especie de "tomografía de tumor electrónica", como se describe más completamente en relación con EM, a continuación.
Las Figuras 7A, 7B, 7C y 7D representan diferentes configuraciones de EPE, aunque solo se representa un solo par de electrodos por simplicidad. La Figura 7A representa un conjunto de EPE sólidos no penetrantes, aplicados tópicamente a la superficie de la piel. No se muestran conjuntos adicionales de EPE, pero se incluyen. La Figura 7B representa un conjunto de EPE sólidos que penetra en el tejido; en esta modalidad, la punta de los EPE generalmente es puntiaguda para facilitar la inserción en el tejido, tal como una punta de aguja sólida. En esta modalidad, la zona del campo eléctrico es "más profunda" en el tejido, por ejemplo, debajo de la superficie. Esto da como resultado un campo eléctrico tridimensional a lo largo de la longitud y las dimensiones radiales entre los electrodos. En general, estos EPE penetrantes pueden ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 mm, dependiendo de la geometría y la fisiología del tejido a tratar. En la Figura 7C, los EPE sólidos penetrantes están recubiertos con un material aislante (no conductor), de manera que solo quede expuesta una porción distal del electrodo. En las modalidades de las Figuras 7A, 7B y 7C, el sistema de administración de TM generalmente será una aguja que se inserta superficialmente en la localización de EP entre los EPE (no se muestra). En la Figura 7D, los EPE penetrantes son huecos, con un lumen para la administración de TM y una punta abierta puntiaguda conectada al lumen. En el lado izquierdo, el electrodo penetrante tiene una porción a lo largo del eje que está recubierta con un material aislante. Como apreciarán los expertos en la técnica, cuando se realizan mediciones de capacitancia, los EPE se pueden usar como electrodos de medición eléctrica (EME) o puede haber conjuntos separados de EME, como se muestra generalmente en la Figura 6.
Las Figuras 8A, 8B, 8C y 8D representan componentes del dispositivo de EP de la invención (todos los cuales se basan en agujas cilíndricas, aunque también se pueden usar otras geometrías; además, solo se representa un solo par de electrodos de EP). Las Figuras 8A y 8B representan un conjunto de EPE (el segundo conjunto no se muestra) con un sistema de administración de TM (TMD). La Figura 8A muestra los EPE y el sistema de administración de TM insertado en el tejido, con la aguja hueca de TMD con un extremo abierto, un lumen para administrar el TM y el TM que se administra caprichosamente. La Figura 8B muestra la parte inferior del dispositivo, que puede estar en el extremo distal de la varilla. Alternativamente, como se muestra en la Figura 8C, el sistema t Md puede comprender una jeringa estándar, insertada manualmente por el médico administrador durante el procedimiento. En esta modalidad, la jeringa puede tener un tope de aguja opcional para evitar físicamente una penetración más profunda, a una profundidad que se correlaciona con la profundidad de la zona del campo eléctrico. La Figura 8D muestra una aguja de administración de TM que tiene múltiples aberturas para la administración de los TM. Esto puede ser útil cuando se administran moléculas biológicas más grandes, como plásmidos y anticuerpos, ya que, en general, las moléculas más grandes (que generalmente están cargadas adicionalmente) se difunden más lentamente en el tejido que otras moléculas. Por lo tanto, tener múltiples loci de administración dentro de la localización de EP puede servir para tener un mayor porcentaje de células en una zona que ocupa los TM. La Figura 8D muestra tres aberturas o puertos, aunque se puede usar cualquier número. Además, la Figura 8D representa las aberturas en un "lado" de la aguja, pero las aberturas pueden localizarse en cualquier parte de la superficie externa de la aguja, formando espirales u otras formas.
La Figura 9 es un esquema de un dispositivo de EP que incluye un alojamiento de varillas con un primer par y un segundo par de electrodos de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 10 es una ilustración esquemática de un primer par y un segundo par de EPE que definen una zona del campo eléctrico y una localización de electroporación de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 11 es una ilustración de un par de EPE no penetrantes de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 12 es una ilustración esquemática de un ángulo de desplazamiento producido por una pluralidad de pares de EPE de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 13 es una ilustración de una primera forma de onda correspondiente al primer par de EPE, y una segunda forma de onda correspondiente al segundo par de EPE, de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 14A y la Figura 14B son ilustraciones de un campo eléctrico pulsado continuo en la localización de electroporación y un campo eléctrico pulsado alternativo dentro y fuera de la zona del campo eléctrico pero fuera de la localización de electroporación, de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 15 es un esquema simple que ilustra un sistema de control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP) durante la electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 16 ilustra un sistema EP para su uso en el sistema de control adaptativo durante la electroporación (EIS) de células en un tejido de un sujeto de acuerdo con la presente invención.
La Figura 17A es una ilustración esquemática de un dispositivo de EP ilustrativo con electrodos integrados alrededor de un elemento de inyección centralizado y una sonda de administración de resto centralizada para usar en el sistema de control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP), y la Figura 17B es una vista inferior de EP dispositivo.
La Figura 18A y la Figura 18B son ilustraciones esquemáticas de una vista en perspectiva y una vista inferior de un dispositivo de EP ilustrativo con electrodos integrados alrededor del elemento de inyección y sondas de administración de restos para usar en el sistema de control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP).
La Figura 19 es un esquema de una pluralidad de electrodos colocados en una sonda de administración de restos en espiral de un dispositivo de EP de acuerdo con la presente invención.
La Figura 20A es una ilustración de una pluralidad de sondas de inyección central de un dispositivo de EP, cada una de las cuales incluye una cuchilla espiral para crear un canal de acuerdo con la presente invención. La Figura 20B es una vista esquemática de un dispositivo de EP que tiene la sonda de inyección central de la Figura 20A rodeada por una pluralidad de electrodos, y la Figura 20C es una ilustración de la vista inferior de la Figura 20B.
La Figura 21 ilustra un dispositivo de EP que tiene una sonda central en espiral y electrodos en espiral de acuerdo con la presente invención.
La Figura 22A, la Figura 22B y la Figura 22C son vistas esquemáticas de un dispositivo de EP que tiene un electrodo distal y una sonda central de acuerdo con la presente invención.
La Figura 23A, la Figura 23B y la Figura 23C, la Figura 23D, la Figura 23E y la Figura 23F ilustran una variedad de dispositivos EP de acuerdo con la presente invención.
La Figura 24A, la Figura 24B y la Figura 24C ilustran un sistema EP de aplicador de barra directa basado en trocar de acuerdo con la presente invención.
La Figura 25 y la Figura 26 ilustran dispositivos EP endoscópicos/basados en catéter de acuerdo con la presente invención.
La Figura 27 es una ilustración esquemática de un dispositivo de EP para la administración de restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido de acuerdo con la presente invención.
La Figura 28 es un esquema de un puerto de salida y un cable de canalización que tiene una punta de cuchilla del dispositivo de EP de la Figura 27 de acuerdo con la presente invención.
La Figura 29 es un esquema de una rampa y un cable de canalización guiado por la rampa del dispositivo de EP de la Figura 27 de acuerdo con la presente invención.
La Figura 30 es un esquema de una sonda de inyección y una sonda central acopladas entre sí de acuerdo con la presente invención.
La Figura 31 es una ilustración de un cable de canalización curvado del dispositivo de EP de la Figura 27 de acuerdo con la presente invención.
La Figura 32 es una ilustración esquemática de un sistema de detección de capacitancia (CS)/EIS de acuerdo con la presente invención.
La Figura 33 es una ilustración de un método para administrar restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido usando un dispositivo de EP de acuerdo con la presente descripción.
Las Figuras 34A, 34B y 34C ilustran una variedad de configuraciones de un dispositivo de EP (de la Figura 27) de acuerdo con la presente invención. En la Figura 34A, se usa una pluralidad de cables de canal, todos desplegados a la vez, creando un patrón de "starburst". En la Figura 34B, se usa un cable de un solo canal, que se despliega, retrae, gira y vuelve a desplegar, creando el mismo patrón de "starburst" pero secuencialmente. En la Figura 34C, se usa un cable de un solo canal, pero después de desplegar y retraer el cable del canal, el alojamiento de varillas se retira ligeramente y el cable del canal se despliega nuevamente, formando una estructura de "peine".
La Figura 35 muestra una carcasa que contiene un cable de canal curvo, que se mantiene rígido cuando está en su lugar, pero al desplegar el cable, vuelve a su forma curva y forma un canal curvo de un depósito de fluido.
La Figura 36 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina de control para un método de control adaptativo para controlar parámetros de pulsos de EP durante el uso de un sistema EP de acuerdo con la presente descripción. La Figura 37 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina de control de alimentación anticipada un paso adelante para optimizar los parámetros de pulsos de EP que emplea la rutina de control de la Figura 36 de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 38 es una ilustración de una etapa de entrenamiento inicial para un modelo utilizado para estimar los parámetros de pulsos de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 39 es una ilustración del modelo entrenado utilizado para estimar los primeros parámetros de pulsos (inicializar) de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 40 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina de diagnóstico de EP en el método para el control adaptativo de los parámetros de pulsos de EP de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 41A y la Figura 41B son un diagrama de flujo que ilustra el método para el control adaptativo de los parámetros de pulsos de EP de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 42A ilustra la distribución del porcentaje de campo eléctrico aplicado a través de la bicapa lipídica frente a la constante de tiempo, la Figura 42B ilustra la distribución de las constantes de tiempo medidas antes de EP, la Figura 42C ilustra el efecto de la modulación del ancho de pulso en función de los datos de EIS previos al pulso, donde se establecen las duraciones del pulso en un múltiplo de la constante de tiempo para cada tumor, la Figura 42D ilustra datos que muestran el cambio relativo en la constante de tiempo calculada después de la EP con respecto a la luminiscencia resultante, de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 43 ilustra los parámetros de ajuste del modelo para ratones C57B1/6J normales y ratones transgénicos PDGF-C donde los parámetros representados son (A) resistencia a la solución, (B) admitancia, (C) elemento de fase constante (CPE) y (D) constante de tiempo calculada.
La Figura 44 ilustra un histograma de reducción porcentual en la resistencia de la solución después de la inyección de ADN plasmídico.
La Figura 45 ilustra los datos de luminiscencia observados 48 horas después de la EP intratumoral con 50 pg de ADN plasmídico que expresa luciferasa. Las condiciones de EP se establecieron en 500 V/cm, se aplicaron 8 pulsos y la duración se estableció en un múltiplo de la constante de tiempo promedio calculada.
Figura 46: Datos de luminiscencia observados 48 horas después de la EP intratumoral con 50 pg de ADN plasmídico que expresa luciferasa. Las condiciones de EP se establecieron en 350 V/cm, se aplicaron 8 pulsos y la duración se estableció en un múltiplo de la constante de tiempo calculada para cada tumor individual.
Figura 47: Datos de luminiscencia representados en función del cambio en la constante de tiempo calculada después de la electroporación. Un pulso más largo resultó en una caída en la constante de tiempo calculada, donde los grupos mayores del 20 % fueron significativamente diferentes a los controles. Los pulsos cortos resultaron en un aumento en la constante de tiempo calculada.
Descripción detallada de la invención
I. Visión general
La presente invención se dirige generalmente a dispositivos y sistemas útiles en el control de parámetros de pulsos de electroporación (EP) para la mejora y la optimización ideal de EP de células y tejidos de un paciente. Como se describe adicionalmente en el presente documento, hay una variedad de usos para la invención, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, la capacidad de insertar restos terapéuticos (que incluye fármacos de molécula pequeña, plásmidos que codifican proteínas terapéuticas, etc.) en las células. La invención encuentra un uso particular en aplicaciones oncológicas. La invención permite determinar las condiciones EP adecuadas y/o un protocolo EP en tiempo real, utilizando mediciones eléctricas (EM), que incluyen, pero no se limitan a, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). La presente invención tiene como objetivo mejorar los procesos de EP integrando mecanismos de control de retroalimentación. Por lo tanto, los sistemas de la invención se pueden usar con cualquier dispositivo/aplicador de EP y cualquier método tal como los descritos en las Solicitudes de Patente Provisionales de los Estados Unidos núms. 62/214,807, 62/214,872, 62/141,142, 62/141,182, 62/141,256, y 62/141,164.
Los parámetros de EP actualmente utilizados en ensayos clínicos se establecen empíricamente en estudios preclínicos con ratones que utilizan modelos homogéneos de tumores singénicos. Comúnmente, se seleccionan parámetros eléctricos que dan el mayor aumento en la expresión media del ácido nucleico electroporado sobre la inyección sola. Estudios previos en el campo han analizado los efectos de la concentración de ADNp, la intensidad del campo eléctrico (campo e), el ancho del pulso, el tipo de tejido, las condiciones eléctricas, el volumen de inyección, la molécula de interés, la concentración y la geometría del aplicador en la expresión. Se ha determinado que cada uno de los parámetros antes mencionados impactó significativamente la expresión resultante.
Para maximizar la eficacia de EP, es conveniente una métrica cuantificable de integridad de membrana que se pueda medir en tiempo real. La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es un método para la caracterización de sistemas fisiológicos y químicos y se puede realizar con electrodos de EP estándar. Esta técnica mide la respuesta eléctrica de un sistema en un intervalo de frecuencias para revelar las propiedades de almacenamiento y disipación de energía. En los sistemas biológicos, la matriz extracelular e intracelular resiste el flujo de corriente y, por lo tanto, puede representarse eléctricamente como resistencias. Los lípidos de las membranas celulares y los orgánulos intactos almacenan energía y se representan como condensadores. La impedancia eléctrica es la suma de estos elementos resistivos y capacitivos en un intervalo de frecuencias. Para cuantificar cada uno de estos parámetros, los datos de impedancia del tejido pueden ajustarse a un modelo de circuito equivalente. El monitoreo en tiempo real de las propiedades eléctricas de los tejidos permitirá un control de retroalimentación sobre los parámetros de EP y conducirá a una transfección óptima en tumores heterogéneos. El uso de la retroalimentación EIS permitirá que (1) los parámetros de administración se ajusten en tiempo real, (2) la administración de solo los pulsos necesarios para generar una respuesta terapéutica y (3) reducirá el daño general tisular mediado por EP como resultado.
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a proporcionar sistemas de control de EP de lazo cerrado usando retroalimentación basada en la detección de tejido para optimizar el proceso de EP con mediciones específicas de tumor adquiridas antes y entre cada pulso de EP. La detección de tejidos se usa para medir el tiempo de carga de la membrana de un tumor específico para adaptar cada pulso de EP para un tratamiento óptimo.
Como apreciarán los expertos en la técnica, la EP exitosa ocurre cuando la membrana celular se rompe, lo que resulta en un cambio de capacitancia. Por lo tanto, al monitorear y medir las propiedades eléctricas, por ejemplo, la impedancia (que incluye la capacitancia) antes, durante y/o después de los pulsos de EP, se pueden recopilar datos empíricos relevantes y utilizarlos para crear modelos durante las fases iniciales de entrenamiento.
Diversas modalidades de la presente invención están dirigidas a un método y sistemas de control adaptativo para mejorar u optimizar parámetros controlados de pulso de EP durante la EP de células y tejidos usando los sistemas y dispositivos de control de EP de lazo cerrado mencionados anteriormente.
En algunas modalidades, los sistemas de control pueden incluir un dispositivo de medición, un módulo de inicialización, un generador de señal, un controlador y un módulo de memoria. Los métodos de control descritos en la presente descripción se implementan en los sistemas de control.
En un aspecto, el dispositivo de medición mide las condiciones de tejido/célula, tales como las propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos. El dispositivo de medición puede incluir uno o más dispositivos de medición diferentes para facilitar la medición de las condiciones de tejido/célula. Por ejemplo, el dispositivo de medición puede incluir un sensor/dispositivo de voltaje y/o un sensor/dispositivo de corriente. El sensor de voltaje puede configurarse para medir voltajes a través de células o tejidos cuando se aplica una señal de excitación y/o pulsos de EP a las células o tejidos. El sensor de corriente mide la corriente a través de las células o tejidos cuando se aplica una señal de excitación y/o pulsos de EP a las células o tejidos. Los resultados de las mediciones (por ejemplo, datos medidos) pueden enviarse al controlador para su posterior procesamiento.
El módulo de inicialización puede configurarse para inicializar parámetros de pulsos de EP para realizar EP en las células y tejidos. Los parámetros de pulsos de EP pueden ser parámetros de pulsos de EP predeterminados establecidos empíricamente en base a experimentos/ensayos clínicos previos. Alternativamente, la predeterminación de los parámetros de pulsos de EP puede basarse al menos en parte en uno o más modelos entrenados. Un generador de señal puede generar la señal de excitación y/o pulsos de electroporación que se aplican a las células y tejidos. El dispositivo de medición mide las condiciones de tejido/célula, tales como las propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos en respuesta a la aplicación de la señal de excitación y/o pulsos de electroporación.
Como se señaló, el controlador recibe los datos medidos, que corresponden a los resultados de las mediciones de las condiciones del tejido/célula. Luego, el controlador procesa los datos medidos para facilitar el diagnóstico/identificación de las características de los tejidos y las células y/o determinar los parámetros de control actualizados para el sistema. Por ejemplo, se puede evaluar la heterogeneidad u homogeneidad del tejido. El controlador puede incluir (en cualquier combinación) un módulo de preprocesamiento, un módulo de extracción de características, un módulo de diagnóstico y un módulo de estimación de parámetros de pulso.
El módulo de preprocesamiento obtiene datos medidos del dispositivo de medición y procesa previamente los datos medidos para separar los datos convenientes de los datos inconvenientes. Por ejemplo, los datos inconvenientes pueden incluir ruido, polarización de corriente continua. El preprocesamiento puede incluir escalar los datos medidos en función de valores estandarizados tal como la desviación estándar, realizar un filtrado digital de los datos medidos y validar los datos medidos.
El módulo de extracción de características extrae información tal como características relevantes de los datos convenientes. Las características relevantes pueden ser información cuantitativa. Por ejemplo, la información cuantitativa se puede extraer utilizando rutinas computacionales descritas en la presente descripción. Las características relevantes de los datos convenientes se envían al módulo de diagnóstico para su posterior procesamiento. Por ejemplo, el módulo de diagnóstico aplica al menos una parte de las características relevantes de los datos convenientes a uno o más modelos de diagnóstico capacitados para determinar si el siguiente paso es seleccionar los siguientes parámetros de pulsos de EP aplicados o detener el proceso de control si se detecta un problema de diagnóstico, por ejemplo, electrodos no colocados en el tejido. El módulo de estimación de parámetros de pulsos está configurado para seleccionar o generar los siguientes parámetros de pulsos de EP aplicados en función de un resultado del módulo de diagnóstico y el módulo de extracción de características.
En algunas modalidades, la presente descripción se dirige a un "control de alimentación anticipada un paso adelante". Por "control de alimentación anticipada un paso adelante" se entiende que antes de aplicar un primer pulso de EP, la rutina de estimación de parámetros inicializa los parámetros de control iniciales para el primer pulso basado en el modelo entrenado en la fase de entrenamiento inicial usando los datos empíricos de los experimentos realizados anteriormente. Estos experimentos realizados anteriormente pueden basarse, por ejemplo, en muestras de tejido con tumores que tienen características similares a las del tejido actual que se someterá al método de control de la presente descripción. Por ejemplo, los tipos, tamaños o localizaciones de los tumores de melanoma se pueden usar para crear un conjunto de datos que sirva de base para el modelo inicial. Las señales de excitación iniciales, que incluyen las señales de voltaje y corriente, se aplican a través de un generador de señal (por ejemplo, el generador de señal patentado descrito en la presente descripción). El dispositivo de medición mide la respuesta del tejido a las señales de excitación. El controlador deriva las "características" basadas en las mediciones y utiliza el modelo entrenado para comparar las características extraídas con las características antiguas derivadas de los datos empíricos obtenidos en los experimentos realizados anteriormente. Las "características" antiguas y derivadas se obtienen de mediciones de detección de tejido, por ejemplo, EIS. Los modelos pueden entrenarse en función de un tipo de tejido o tumor identificado por el módulo de diagnóstico en una fase de diagnóstico, y luego usarse para seleccionar parámetros/condiciones óptimas para el primer pulso de EP. Estos primeros parámetros de pulsos se "alimentan" para aplicarse como el primer pulso para la rutina de control en oposición a los sistemas y métodos EP convencionales en los que los parámetros/condiciones del primer pulso se basan en condiciones fijas o estáticas. En este sentido, los métodos de la presente descripción utilizan el control de alimentación anticipada para proporcionar parámetros óptimos de EP basados en un tipo de tejido detectado, junto con el control de retroalimentación para detectar las condiciones de la célula, por ejemplo, el grado de permeabilización y ajustar los parámetros de pulsos en consecuencia.
Las variaciones en las características del tumor, por ejemplo, la localización del tumor, el tamaño y el grado de vascularización, fibrosis y necrosis que normalmente afectan el resultado del tratamiento, dan como resultado una pobre previsibilidad de las condiciones efectivas de EP para la administración de genes y, en consecuencia, resultados terapéuticos variables. Los sistemas EP convencionales aplican un sistema de control de lazo abierto que utiliza parámetros estáticos que se basan en el conocimiento a priori determinado por estudios preclínicos en modelos homogéneos de tumores singénicos. Sin embargo, los datos preliminares han demostrado que incluso en tumores homogéneos, el tiempo requerido para aplicar un campo electrostático a través de una membrana celular sigue una distribución logarítmica normal. La aplicación de parámetros estáticos a diferentes tumores, incluso en un modelo homogéneo, da como resultado una amplia gama de campos electrostáticos aplicados a través de las membranas celulares y conduce a la variabilidad del tratamiento. La presente invención supera las deficiencias antes mencionadas de la técnica anterior mediante la implementación de métodos de control que emplean sistemas de control de lazo cerrado que utilizan retroalimentación basada en la detección de tejido para optimizar el proceso de EP con mediciones específicas de tumor adquiridas antes y entre cada pulso de EP. Por lo tanto, mediante el uso del control de retroalimentación EIS combinado con el "control de alimentación anticipada un paso adelante", la presente invención puede predecir de manera más efectiva los parámetros efectivos para EP teniendo en cuenta las variaciones en las características del tumor que normalmente afectan los tratamientos.
II. Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS)
Los sistemas de la invención pueden incluir mediciones de EIS (o detección de tejido) de espectroscopía de impedancia electroquímica que pueden realizarse usando un dispositivo de EP. En algunas modalidades, el dispositivo de EP puede incluir electrodos de electroporación (EPE) para aplicar pulsos de EP y electrodos de medición eléctrica (EME) para aplicar señales de interrogación de bajo voltaje a las células. En algunas modalidades, los electrodos del dispositivo de EP funcionan como EME y EPE y los relés de estado sólido se pueden usar para cambiar entre circuitos de pulsos de EP de alto voltaje y circuitos de interrogación EIS de bajo voltaje, como se ilustra en la Figura 1. La Figura 1 es un esquema simple que representa algunos de los componentes de un dispositivo de EP utilizado para aplicar pulsos eléctricos para EIS de acuerdo con la presente invención. Aunque se muestra un conjunto de electrodos de 4 electrodos, esto no es limitante, con conjuntos de pares de electrodos que incluyen 2, 4, 6, 8, 10 y 12 o más electrodos que encuentran uso en la invención. Además, aunque se muestra que los electrodos tienen una forma recta, esto no es limitante ya que los electrodos pueden tener formas curvas o espirales, como se describirá a continuación con respecto a varios dispositivos EP que pueden usarse en los sistemas de la presente invención. La Figura 1 muestra la situación en la que los electrodos del conjunto funcionan como electrodos de EP cuando se conectan a los circuitos EP o sirven como electrodos de medición eléctrica (EM) cuando se conectan a los circuitos de detección de tejidos/EIS. Como se describe en la presente descripción, cuando los electrodos del dispositivo de EP funcionan como EME y EPE, los electrodos cambian entre los modos EPE y EME a través del interruptor de relé. Es decir, los relés de estado sólido se utilizan para alternar entre los circuitos de pulsos de EP de alto voltaje y los circuitos de interrogación EIS de bajo voltaje, como se ilustra en la Figura 1. Es decir, el generador patentado de la presente invención es capaz de administrar los pulsos de alto voltaje y señales de interrogación de bajo voltaje al dispositivo de EP según sea necesario. En otras modalidades donde el dispositivo de EP está proporcionado con EPE y EME separados, el dispositivo de EP puede estar conectado a dos fuentes de energía a través de un mecanismo de conmutación que se enciende y apaga cuando se aplica un pequeño voltaje de excitación a través de sus terminales de control. Estos interruptores utilizan mecanismos de acoplamiento que incluyen mecanismos electromagnéticos, electromecánicos, piezoeléctricos y fotoeléctricos.
Debido al conocimiento general sobre las condiciones de electroporación, las mediciones de capacitancia y resistencia adquiridas antes de aplicar pulsos de EP permiten conocer a priori las condiciones que causarán la desestabilización de elementos capacitivos tales como las membranas celulares. La medición de la capacitancia entre pulsos permite que las condiciones eléctricas, incluido el ancho de pulso (que se puede calcular a partir de las constantes de tiempo asociadas) se ajusten en función de las constantes de tiempo asociadas con la capacitancia y resistencia de la membrana. Además, esta información permite detener el proceso cuando se alcanza una caída ideal en la constante de tiempo, por ejemplo, cuando se ha comprometido la integridad de la membrana, permitiendo por lo tanto la introducción de restos terapéuticos.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP usa diferentes conjuntos de EPE y EME, como se muestra generalmente en la Figura 3. En algunos casos, como se describe más detalladamente a continuación, cuando se utilizan diferentes conjuntos de conjuntos de EPE y EME, los EME y los EPE se pueden compensar, lo que permite mediciones de impedancia en diferentes áreas de la zona del campo eléctrico, como se describe generalmente a continuación y en la leyenda de la Figura 3. En estas modalidades, se usa una fuente de alimentación EME de bajo voltaje adicional, además de la fuente de alimentación EPE de mayor voltaje, junto con los circuitos y conectores apropiados.
En otras modalidades preferidas, como se describe anteriormente, y como se usará para ilustrar los sistemas de la presente invención, el dispositivo de EP usa un único conjunto de electrodos para mediciones EP y EIS. Las mediciones de EIS se pueden realizar utilizando EPE sin afectar negativamente las características del tejido. El uso de los mismos electrodos para realizar mediciones de EIS de baja potencia y pulsos de EP de alta potencia es ideal, ya que esto reduce la cantidad de electrodos necesarios y mide directamente las respuestas de los tejidos. EIS es una técnica de baja potencia capaz de monitorear tejidos en tiempo real. Esta técnica se realiza aplicando una serie de señales de excitación de bajo voltaje a través de un par de electrodos y midiendo una corriente de respuesta en un intervalo de frecuencias. La magnitud y la fase de cada excitación aplicada se calcula y se ajusta a un modelo de circuito equivalente del tejido como se ilustra a continuación, en lo sucesivo denominado "Modelo de tejido basado en CPE".
fo W ', ' ! n ,
' 1 a ;
Figure imgf000023_0001
V V yr
Jifa
Las mediciones de impedancia se pueden obtener utilizando la siguiente ecuación:
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En la ecuación anterior, Z (f) es Z (f) es la impedancia del tejido en ohmios; f es frecuencia en hercios; j es una constante que representa-V—1; Q0 es admitancia (a f = 1 Hz) en Siemens; Rs es resistencia en ohmios; y a es el elemento de fase constante (CPE) en ninguna unidad.
Como se ilustra en el modelo, los elementos resistivos (Ri y Re) se deben a la matriz intracelular y extracelular, respectivamente, y las estructuras lipídicas están representadas por el elemento de fase constante (CPEm) de los tejidos y las células. CPEm es una función que representa la carga o capacitancia de las bicapas lipídicas (denotado por Qm) y un escalar que varía de 0 a 1 que representa la naturaleza no ideal del capacitor (denotado por a). Como se describirá más adelante, la constante de tiempo para cargar la bicapa lipídica, se puede calcular como t = (RQm) 1/a.
El cálculo de la constante de tiempo de esta manera es parte integral de los métodos de la presente descripción, ya que la constante de tiempo se usa para identificar las duraciones óptimas del pulso de EP antes, durante y/o después de cada tratamiento.
Mediante el uso del conjunto de EPE y/o electrodos de medición eléctrica adicionales, EME, puede interrogarse el tejido en la zona rodeada por los conjuntos de electrodos. Esta información se puede utilizar para dirigir condiciones EP, por ejemplo. Es decir, utilizando diferentes señales de entrada de interrogación EIS, como pulsos chirp (o muchos otros como se describe a continuación), las señales de salida permiten que el dispositivo se ajuste a los modelos de tejido para determinar las propiedades del tejido y las señales EP a utilizar. Por ejemplo, con referencia a la Figura 3, después de la inserción de los electrodos, se pueden ejecutar diferentes interrogatorios. Por ejemplo, comparar la impedancia entre los electrodos 1 y 2 con la impedancia entre 1 y 8 puede ayudar a determinar que el tejido entre los electrodos 1 y 8 es tejido "normal", en comparación con el tejido "anormal" o "enfermo" entre 1 y 2. De manera similar, la interrogación entre los electrodos 7 y 8 o 6 y 7 puede ayudar a determinar que el electrodo 7 está cerca o dentro de un vaso sanguíneo y, por lo tanto, no debe usarse para electroporación. Por lo tanto, por ejemplo, estas mediciones se pueden usar para abordar las cuatro preguntas siguientes y cualquier otra consulta relevante según los datos necesarios en función del alcance de la experimentación.
1) ¿Cada electrodo hace buen contacto con el tejido? Como apreciarán los expertos en la técnica, el uso de electrodos en áreas de difícil acceso o en una piel particularmente flexible puede generar incertidumbre si ambos electrodos se insertan adecuadamente en el tejido a tratar. Esto da como resultado campos eléctricos no homogéneos y una administración deficiente. 2) ¿Se insertan electrodos en el tejido viable? La inserción de electrodos en tejido anormal, tejido tumoral particular, puede ser heterogénea en textura y/o integridad celular, etc., con muchos tumores que tienen áreas celulares necróticas y/o apoptóticas. Por lo tanto, se puede insertar un electrodo en una localización que podría no dar como resultado campos buenos y/o incluso eléctricos, y por lo tanto, ese electrodo podría no usarse en los procedimientos de la presente descripción. 3) ¿Está el resto terapéutico (TM) o el fármaco en la localización correcta? En esta modalidad, esta medición se puede realizar antes y después de la inyección de la solución TM, y las diferencias pueden informar si se debe inyectar más solución TM. 4) ¿Hay electrodos que no deberían usarse debido a su localización y/o contacto? Nuevamente, haciendo referencia a la Figura 3, estas mediciones de EIS pueden permitir la determinación de que el electrodo 7 se coloque de manera irregular (por ejemplo, dentro o cerca de un vaso sanguíneo, etc.), o que la localización en la que se inserta el electrodo dé como resultado un contacto eléctrico deficiente. debido a la heterogeneidad y/o integridad del tejido. 5) ¿Se está electroporando suficientemente el tejido (por ejemplo, el tumor)? Esto es lo mismo que la detección de tejidos, ya que mide la integridad de la membrana celular. Por lo tanto, estas mediciones se pueden hacer antes de EP (para establecer una línea de base), durante la EP y después de EP, para asegurar que sí ocurrió.
Además, estas mediciones de EIS se pueden usar para determinar las condiciones ideales de EP como se describirá a continuación en relación con los métodos de control adaptativo de la presente descripción para proporcionar parámetros de pulsos de EP mejorados u optimizados. En algunas modalidades, el método de la presente descripción puede incluir poner en contacto el tejido en la zona del campo eléctrico 100 o en la localización de electroporación 110 (mostrada en la Figura 10) con un par de EPE/EME 120. Se utiliza una fuente de alimentación de bajo voltaje conectada eléctricamente a los EPE/EME para aplicar una señal de interrogación de bajo voltaje a los EPE/EME. Los métodos para detectar la impedancia y/o capacitancia pueden incluir, pero sin limitarse a, formas de onda tales como bucles de fase bloqueada, pulsos de onda cuadrada, pulsos de alta frecuencia y pulsos chirp. Un sensor de voltaje y un sensor de corriente se usan para detectar una caída de voltaje y una corriente que fluye a través del circuito, y estos parámetros pueden ser procesados por un controlador, como se ilustra en la Figura 1, para determinar una impedancia promedio para todas las células en el área medida.
Como se describió anteriormente, las mediciones de capacitancia y resistencia son un indicador de cuán saludables están las células, y se pueden usar para determinar cuánto tiempo se aplicará un pulso eléctrico para interrumpir la membrana celular y proporcionar condiciones suficientes para la electroporación. Una vez que se ha determinado la impedancia promedio de las células, es posible determinar varias características de las células medidas, que incluyen, pero sin limitarse a, la condición inicial de las células o el tejido, por ejemplo, si las células están enfermas (demostrado por una capacidad inferior al promedio), si las células están sanas, el posicionamiento de los electrodos: si los electrodos se posicionan correctamente alrededor del tejido/células de interés/ y si están en la localización correcta para una electroporación efectiva y la constante de tiempo, como se describió de manera breve anteriormente (que se describirán más adelante a continuación) para las células.
En algunas modalidades, las mediciones de impedancia pueden realizarse a través de varios pares de electrodos de detección EI para determinar si el promedio en todas las células en la zona del campo eléctrico 100 es consistente y para una lectura más precisa en una localización específica. Si las mediciones de EI no son consistentes en varios pares de electrodos, esto puede indicar inconsistencia en la homogeneidad de las células, lo que requiere que se apliquen diferentes constantes de tiempo a diferentes conjuntos de electrodos. La constante de tiempo da una indicación del ancho de pulso a aplicar a las células para que se produzca la electroporación. Cargar un capacitor al máximo (es decir, donde el capacitor/celda no puede almacenar energía debido a la electroporación, donde ocurre una buena transfección) toma alrededor de 5 constantes de tiempo. Como resultado, se puede determinar el ancho de pulso para cargar un condensador a un punto justo antes de que ocurra la electroporación, por lo tanto, el ancho de pulso necesario para cargar el condensador a al menos 5 constantes de tiempo (tc). Después de determinar la constante de tiempo, el ancho de pulso se establece en consecuencia para cada conjunto de EPE en función de la constante de tiempo determinada para las células en el área que rodea los EPE.
La constante de tiempo puede basarse en el modelo de circuito ilustrado y descrito anteriormente y derivado de la serie de ecuaciones a continuación. La constante de tiempo para los fines de la presente invención se describe como la cantidad de tiempo (t ) requerido para el potencial aplicado a través del terminal (Va) para conducir el CPE a la mitad del potencial aplicado (Vcpe = Va/2).
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Aquí IVcpeI es el voltaje a través del CPE y |Va| es el voltaje aplicado a través del terminal o membrana.
En (2) | VcPE| se sustituye con | Va|/2, lo que conduce a la etapa (3) donde se calcula f, y f se sustituye con / = ~ para derivar la ecuación constante de tiempo final que se utiliza en los cálculos del ancho de pulso ideal para pulsos de EP.
Por lo tanto, los métodos y sistemas de la presente descripción utilizan mediciones y retroalimentación basadas en electricidad para mejorar drásticamente el proceso de EP, como se describirá más adelante. Dado que los EPE se utilizan como EPE y EME, los EPE proporcionan retroalimentación, por lo tanto no se necesita hardware adicional. El ajuste de los datos eléctricos al circuito modelo Randles modificado permite el monitoreo de parámetros para las condiciones de las membranas. El tejido tumoral puede ajustarse por lo tanto en tiempo real a una ecuación de Randles modificada. La modificación implica la sustitución del elemento capacitivo/resistivo por el elemento de fase constante (CPE). CPE proporciona una representación realista de membranas donde Q = admitancia; y 0 < a < 1.
La Figura 10 es una ilustración esquemática de un primer par y un segundo par de EPE que definen una zona del campo eléctrico y una localización de electroporación de acuerdo con la presente invención. La Figura 14A y la Figura 14B son ilustraciones de un campo eléctrico pulsado continuo en la localización de electroporación y un campo eléctrico pulsado alternativo dentro y fuera de la zona del campo eléctrico pero fuera de la localización de electroporación, de acuerdo con la presente invención. Como apreciarán los expertos en la técnica, la electroporación exitosa ocurre cuando la membrana celular se rompe, dando como resultado un cambio de capacitancia y resistencia. Cuando se someten a un campo eléctrico, las células generalmente actúan como condensadores. Cuando el campo eléctrico se aplica durante un período lo suficientemente largo (dependiendo de las propiedades de la célula, la salud, el tamaño, etc.), la carga se acumula en la membrana de la célula hasta que alcanza un cierto umbral y provoca una ruptura de la integridad de la membrana. En las modalidades donde los EPE y EME son electrodos diferentes, los e Me pueden alimentarse por un circuito de interrogación de bajo voltaje. La presente invención también incluye un sensor de voltaje y un sensor de corriente, como se ilustra en la Figura 15 para medir la corriente y el voltaje a través de las membranas y tejidos celulares y el controlador para procesar el voltaje y la corriente para determinar una capacitancia promedio para las células en la zona del campo eléctrico 100.
La impedancia puede medirse en función de la redistribución de carga en las células en respuesta a excitaciones del campo eléctrico de baja frecuencia del circuito de interrogación de bajo voltaje. La impedancia se puede medir antes, entre y después de la electroporación, se aplican campos eléctricos para determinar las condiciones de la célula, que incluyen, pero sin limitarse a, la salud de la célula, la colocación de electrodos en relación con las células para una electroporación óptima y, lo más importante, una constante de tiempo que se puede usar para determinar el ancho de pulso de los campos eléctricos a aplicar a las células en la zona del campo eléctrico. Como se describió anteriormente, en general, cargar un capacitor al máximo, es decir, justo antes de que ocurra la electroporación, toma un período de cinco constantes de tiempo, por lo tanto, el ancho de pulso del pulso del campo eléctrico de la electroporación inicial puede establecerse en 5 veces la constante de tiempo. Este ancho de pulso es insuficiente para provocar la electroporación en las células que están fuera de la localización de electroporación 110, como se describió anteriormente, pero es suficiente para provocar la electroporación en las células del tejido en la localización de electroporación 110 que está sujeta a los efectos aditivos de los campos eléctricos de todos los conjuntos de EPE que se aplican como un campo eléctrico continuo. Las mediciones de impedancia se pueden aplicar nuevamente después de que se hayan aplicado los primeros campos eléctricos EP, y se puede calcular una caída porcentual en la impedancia o constante de tiempo y compararla con un valor predeterminado para determinar si las células en la localización de electroporación se han electroporado lo suficiente. De lo contrario, los sistemas y métodos de la presente descripción ajustan el ancho del pulso - en función de la caída porcentual calculada en la capacitancia - para el siguiente conjunto de campos eléctricos pulsados por electroporación hasta que se determine que se ha producido suficiente EP en la localización de EP. Por lo tanto, las mediciones de impedancia entre pulsos permiten que las condiciones eléctricas, es decir, el ancho del pulso, se ajusten en función de las constantes de tiempo asociadas con la capacitancia y resistencia de la membrana celular, y el proceso de electroporación puede detenerse cuando se alcanza una caída ideal en capacitancia, constante de tiempo o integridad de la membrana.
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a sistemas y métodos de control para la electroporación de células en una localización EP de un tejido usando los diversos dispositivos de electroporación de la presente invención, descritos en la presente descripción.
III. Sistemas de control adaptativo
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a sistemas para proporcionar control adaptativo, implementado en un dispositivo de electroporación (EP), para optimizar parámetros controlados durante la EP de células y tejidos. En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 15 y la Figura 16, el sistema de control adaptativo incluye un dispositivo de medición configurado para medir propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos.
Los ejemplos de propiedades dieléctricas y conductoras pueden incluir capacitancia, resistencia e impedancia. En algunas modalidades, el dispositivo de medición incluye un sensor de voltaje configurado para medir voltajes a través de células o tejidos resultantes de cada una de las señales de excitación y cada pulso de EP aplicado a las células o tejidos, y un sensor de corriente configurado para medir la corriente de las células o tejidos resultante de cada una de la señal de excitación y el al menos un pulso de EP aplicado. Las mediciones de voltaje y corriente son indicativas y se utilizan para calcular diversas propiedades dieléctricas y conductoras de las células y tejidos.
La Figura 15 es un esquema simple que ilustra un sistema de control adaptativo para optimizar los parámetros de pulsos de electroporación (EP) durante la electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto y la Figura 16 ilustra un sistema EP utilizado en el sistema de control adaptativo durante la electroporación (EIS) de células en un tejido de un sujeto. En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 16, el sistema EP de la presente invención incluye (A) un generador de EP equipado con EIS (por ejemplo, el generador 1530 de la Figura 15) con registro de datos, (B) una interfaz gráfica de usuario para programar condiciones de pulso, establecer criterios de retroalimentación y descargar EIS y características de rendimiento del pulso, (C) un aplicador patentado (dispositivo de EP) que consiste en electrodos duales que rodean un lumen central de inyección, y (D) un interruptor de pedal para activar el proceso de EP de forma remota. Aunque el sistema EP de la Figura 16 ilustra un tipo de dispositivo de EP, debe entenderse que el sistema de control de la presente descripción puede incorporar cualquiera de los dispositivos EP descritos en la presente descripción para realizar los métodos de control adaptativo descritos en la presente descripción.
En algunas modalidades, el sistema de control adaptativo incluye un módulo de inicialización 1520 configurado para inicializar los parámetros de pulsos de EP para realizar la electroporación en las células o tejido. Los parámetros de pulsos de EP pueden incluir, pero no se limitan a, la magnitud del voltaje, la tasa de repetición y el ancho del pulso. Los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan al menos en parte en al menos un modelo entrenado. El modelo entrenado puede ser, pero sin limitarse a, un modelo basado en la física, un modelo empírico o un modelo controlado por datos. Los parámetros de pulsos de EP pueden incluir, pero sin limitarse a, ancho de pulso, número de pulsos, amplitud/intensidad de campo y frecuencia.
En algunas modalidades, el sistema de control adaptativo incluye además un generador de señal 1530 configurado para generar las señales de excitación y administrar los pulsos de EP a través de (EPE/EME) a las células y el tejido. El generador de señal 1530 puede ser un generador de pulso equipado con EIS que proporciona la señal de excitación inicial a un ancho de pulso predeterminado basado en datos experimentales observados fuera de línea, es decir, en experimentos de electroporación previos realizados con tejidos/células que tienen propiedades similares a las que se someterán a los métodos de control de la presente descripción. En algunas modalidades, el generador de señal 1530 es capaz de suministrar tanto una señal de excitación de bajo voltaje (interrogatorio) como una señal de alto voltaje para un pulso de EP. Un ejemplo de dicho generador es el generador patentado (A) ilustrado en la Figura 16. El generador es capaz de realizar un control de retroalimentación en tiempo real basado en datos EIS antes y entre cada pulso de EP. El generador puede emitir un mínimo de 10 V y un máximo de 300 V con duraciones de pulso que van desde 100 ps a 10 ms. El generador obtiene los datos EIS capturados antes y entre pulsos en un intervalo de 100 Hz a 10 kHz con 10 puntos de datos adquiridos por década. La adquisición de datos EIS sobre este espectro se realiza en 250 ms, que es lo suficientemente rápido como para:(1) ejecutar rutinas para determinar una constante de tiempo para el siguiente pulso; (2) almacenar datos EIS para el análisis posterior; y (3) no interrumpir las condiciones de EP usadas clínicamente. El generador puede tener una impedancia de carga de salida mínima de 20 ohmios y una impedancia de carga máxima de un circuito abierto. El generador personalizado interactúa con una variedad de aplicadores de dispositivos EP estándar, y es capaz de soportar hasta 6 electrodos. Los relés de estado sólido se pueden usar para cambiar entre circuitos de pulsos de EP de alto voltaje y circuitos de interrogación EIS de bajo voltaje. Para permitir la operación con manos libres del generador, se puede agregar un pedal para activar, pausar o abortar el proceso de EP.
El dispositivo de medición 1510, que incluye el sensor de voltaje y el sensor de corriente, mide el voltaje y la corriente a través de las células y tejidos en respuesta a la aplicación de las señales de excitación y/o pulsos de EP. En algunas modalidades, el dispositivo de medición está incorporado en los electrodos de los dispositivos EP 1540 de la presente descripción, pero no está limitado a los mismos. En otras modalidades, el dispositivo de medición puede estar separado de los electrodos e implementado en otra parte del sistema de control.
En algunas modalidades, el sistema de control incluye un controlador 1505 configurado para recibir datos del sensor del dispositivo de medición correspondiente a los resultados de las propiedades de las células o tejidos medidos (es decir, dieléctrico y conductor, por ejemplo, capacitancia, resistencia e impedancia) y para procesar los datos en diagnósticos y parámetros de control actualizados. En algunas modalidades, el controlador consta de cuatro módulos, que incluyen un módulo de preprocesamiento 1550, un módulo de extracción de características 1570, un módulo de diagnóstico 1580 y un módulo de estimación de parámetros de pulsos 1560. El módulo de preprocesamiento obtiene datos de las mediciones de corriente y voltaje, y procesa previamente los datos para separar los datos convenientes de los datos inconvenientes. Los datos inconvenientes pueden incluir, pero sin limitarse a, valores atípicos, valores fuera de intervalo y valores faltantes. Los datos recopilados de las mediciones EIS se ajustan al modelo de impedancia del tejido, es decir, el modelo de tejido basado en CPE descrito anteriormente, en tiempo real utilizando el controlador, por ejemplo, un microprocesador con una arquitectura informática de conjunto de instrucciones reducidas.
En algunas modalidades, el módulo de extracción de características extrae información cuantitativa de los datos convenientes usando rutinas computacionales. Las rutinas computacionales pueden incluir, pero sin limitarse a, parámetros de ajuste de curva lineal, parámetros de ajuste de curva no lineal, correlación cruzada, curvatura, media, promedios, medianas, intervalo, desviación estándar, varianza y curtosis. Cuando se opera en modo de retroalimentación, las características de los datos EIS medidos se pueden usar para controlar los parámetros asociados con el proceso de EP.
En algunas modalidades, el módulo de diagnóstico aplica al menos una parte de las características relevantes de los datos convenientes a al menos un modelo de diagnóstico entrenado. El modelo de diagnóstico junto con las características relevantes se utiliza para tomar decisiones para el pulso aplicado. El módulo de diagnóstico puede combinar varias características para identificar si hay una colocación correcta de la aguja del dispositivo de EP, si el fármaco o gen está localizado entre los pares de EPE, si el pulso de EP se aplicó de manera efectiva para la transfección y si se puede aplicar otro pulso al mismo par de electrodos.
En algunas modalidades, el módulo de estimación de parámetros de pulsos se usa para generar el siguiente parámetro de pulso de EP aplicado basado en el resultado del módulo de diagnóstico y el módulo de extracción de características. En algunas modalidades, el sistema de control de la presente invención incluye además un módulo de memoria para almacenar los datos procesados del dispositivo/sensor y dichos modelos entrenados para la extracción de características por dicho controlador.
IV. Dispositivos y métodos de electroporación
A. Configuraciones de electrodos de EP
Los dispositivos EP de la presente invención encuentran uso en dos áreas terapéuticas principales: administración de restos terapéuticos y electroporación/ablación de tejidos. En general, y para muchas de las modalidades descritas en la presente descripción, el paciente padece una enfermedad tal como el cáncer que se localiza en tejidos particulares que se beneficiarán de la administración intracelular de restos terapéuticos (TM). Alternativamente, en algunas modalidades, es conveniente matar pequeños loci de células dentro de un tejido (a veces denominado en el contexto de la electroporación como "electroporación irreversible" o "ablación por electroporación"). Como se sabe en la técnica, una ventaja de la electroporación irreversible es que da como resultado la apoptosis en lugar de la necrosis como para otras técnicas de ablación comunes. Si bien la mayor parte de la discusión en la presente descripción está relacionada con el primero, los sistemas y métodos de FPA en ausencia de administración de TM se contemplan en todo momento.
Los dispositivos EP de la invención se usan para la electroporación de células en un tejido de un paciente o sujeto, así como para administrar los TM a la localización de electroporación para el tratamiento del mismo. En general, los dispositivos EP de la invención se usan para tratar tejidos enfermos o anormales, tales como tejidos cancerosos. El término "cáncer" incluye una miríada de enfermedades generalmente caracterizadas por la proliferación celular inapropiada, proliferación celular anormal o excesiva. Los ejemplos de cáncer incluyen, pero sin limitarse a, cáncer de seno, cáncer de colon, cáncer de próstata, cáncer de páncreas, cánceres de piel (que incluye melanoma, carcinoma de células basales y carcinoma de células escamosas), cáncer de pulmón, cáncer de ovario, cáncer de riñón, cáncer de cerebro o sarcomas. En consecuencia, los tejidos cancerosos que incluyen tejido de la piel, tejidos conectivos, tejidos adiposos, etc. pueden tratarse usando los sistemas de la invención. Dichos cánceres pueden ser causados por anomalías cromosómicas, crecimiento degenerativo y trastornos del desarrollo, agentes mitogénicos, radiación ultravioleta (UV), infecciones virales, expresión inapropiada de un gen en los tejidos, alteraciones en la expresión de un gen o agentes cancerígenos. El término "tratamiento" incluye, pero no se limita a, inhibición o reducción de la proliferación de células cancerosas, destrucción de células cancerosas, prevención de la proliferación de células cancerosas o prevención del inicio de células malignas o detención o reversión de la progresión de células premalignas transformadas a enfermedad maligna o mejora de la enfermedad. El término "sujeto" o "paciente" se refiere a cualquier animal, preferiblemente un mamífero tal como un humano. Los usos veterinarios también están destinados a abarcarse por esta invención.
Los sistemas de la invención encuentran uso en la electroporación de células en un tejido. Por los términos "electroporación", "electropermeabilización" o "mejora electrocinética" ("EP"), como se usan indistintamente en la presente descripción, se refieren al uso de un pulso de campo eléctrico transmembrana para inducir vías microscópicas (poros) en una bio- membrana; su presencia permite los que restos terapéuticos (que incluyen pero no se limitan a biomoléculas tales como plásmidos, oligonucleótidos, ARNip, fármacos, iones y agua) pasen de un lado de la membrana celular al otro. Mediante la aplicación del campo eléctrico durante un período de tiempo, la membrana celular acumula carga y crea un voltaje transmembrana, de acuerdo con la fórmula Vm = 1,5xRadio*Eext, con el radio que es el radio de la celda, y Eext es el campo eléctrico externo de la célula. En general, la membrana celular se rompe (por ejemplo, forma poros) a aproximadamente un voltio, aunque el tamaño y la forma de las células, además de su localización en el campo eléctrico, pueden marcar la diferencia. Por ejemplo, las células musculares largas tienen una mayor capacidad en todo el ancho de la célula que a lo largo de su longitud. De manera similar, las células más grandes generalmente se electroporan a voltajes más bajos. Como se describe en la presente descripción, el uso de las técnicas de detección EM o de capacitancia de la descripción puede ayudar a optimizar los pulsos y la duración de EP al determinar las propiedades de volumen de las células en el campo eléctrico.
Las "células electroporadas" incluyen aquellas que tienen poros transitorios abiertos en la membrana celular, que se cierran a medida que se disipa la carga en la membrana celular ("células de poro abierto"), y aquellas que se han sometido a electroporación de manera que las células ahora contienen los restos terapéuticos agregados exógenamente y tienen poros cerrados (por ejemplo, están intactos nuevamente).
Con referencia a la Figura 9, un dispositivo de electroporación de acuerdo con diversas modalidades de la presente invención se ilustra y designa generalmente con el número 10. El dispositivo de electroporación 10 puede incluir generalmente un alojamiento de varillas de electroporación 12 que está opcionalmente en forma de un tubo cilíndrico (aunque se pueden usar otras geometrías), un primer par de electrodos de electroporación A y al menos un segundo par de electrodos de electroporación B alojados en el alojamiento de varillas. El alojamiento de varillas puede incluir opcionalmente otros componentes, que incluyen los sistemas para la administración de TM, los circuitos de conmutación, etc.
En algunas modalidades, el alojamiento de varillas está formado para facilitar el uso del médico, por ejemplo, que tiene piezas o agarres moldeados del mango, elementos de iluminación opcionales en el extremo distal, cámaras para observar y documentar los sitios de tratamiento, pinzas de biopsia, tijeras para tejidos, dispositivos de ligadura, sistemas de suturas, etc.
Por "par de electrodos de electroporación" se entiende en la presente descripción "EPE" un par que consta de dos electrodos, que, cuando están conectados a una fuente de alimentación, están configurados para cargarse de manera opuesta. El primer y el segundo par de electrodos de electroporación pueden ser estacionarios o retráctiles dentro del alojamiento de varillas de electroporación 12. El alojamiento de varillas de electroporación 12 puede incluir además una placa de circuito 16 que tiene una pluralidad de enchufes deslizantes a través de los cuales los electrodos de electroporación A y B son retráctiles y extensibles de manera deslizable. Los pares de electrodos A y B están montados en el alojamiento de electroporación 12 que está acoplado de manera deslizable con un indicador o calibrador 11. A medida que el alojamiento de varillas de electroporación 12 se mueve a lo largo del calibrador 11, se extienden y retraen alternativamente los pares de electrodos A y B. El indicador o calibrador del dispositivo 11 puede proporcionar una indicación de la longitud de extensión de los pares de electrodos A y B. La electroporación el dispositivo puede incluir además un conector eléctrico 14 para conectar eléctricamente cada uno del primer A y segundo B pares de electrodos a una fuente de alimentación 18, por ejemplo, un generador de pulsos. El conector eléctrico incluye cuatro o más cables conductores (dependiendo del número de electrodos de electroporación para transmitir señales eléctricas desde la fuente de alimentación a cada uno de los electrodos de electroporación. Estas señales pueden incluir el punto de ajuste del voltaje de la aguja, el ancho del pulso, la forma del pulso, el número de pulsos y la secuencia de conmutación. Como se describió anteriormente, y como apreciarán los expertos en la técnica y se describirá más detalladamente a continuación, los EPE también pueden servir como EME, en cuyo caso el generador puede ser capaz de administrar los pulsos de EP de alto voltaje y señales de interrogación EIS de bajo voltaje, o se utiliza una segunda fuente de alimentación de bajo voltaje con mecanismos de conmutación apropiados para permitir el suministro de señales EP de mayor voltaje y luego señales EIS de menor voltaje.
En algunas modalidades de la presente descripción, uno o más de los EPE pueden ser electrodos no penetrantes que pueden tener un extremo distal abierto para administrar restos terapéuticos al tejido, como se ilustra en la Figura 7A y la Figura 11. Los electrodos no penetrantes podrían ser cualquier conductor de forma adecuada, tal como un botón o placa para que entre en contacto con el tejido superficial. Los inyectores pueden estar dispuestos en una relación separada entre sí y en contacto cercano con una región superficial del tejido del sujeto. La porción de los electrodos no penetrantes en contacto con la superficie del tejido es eléctricamente conductora y está conectada eléctricamente a una fuente de alimentación, por ejemplo, la fuente de alimentación 18 a través de un conector eléctrico, por ejemplo, el conector eléctrico 14, de manera que la EP se logra suministrando una corriente eléctrica a través de la región de tejido completando el circuito entre los extremos distales conductores de electricidad de los EPE no penetrantes.
Los EPE pueden estar formados por material que sea conductor, aunque se pueden usar recubrimientos aislantes opcionales como se describe en la presente descripción. Los EPE pueden estar hechos de cualquier material conductor capaz de pasar las grandes densidades de corriente instantánea asociadas con los pulsos de alto voltaje aplicados, que incluyen, pero sin limitarse a, ciertos metales y sus óxidos, que incluyen el oro; platino; paladio; silicio; aluminio; electrodos de óxido de metal que incluyen óxido de platino, óxido de titanio, óxido de estaño, óxido de estaño indio, óxido de paladio, óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de molibdeno (Mo2O6), óxido de tungsteno (WO3) y óxidos de rutenio; y carbono (que incluyen electrodos de carbono vidriosos, grafito y pasta de carbono). Los electrodos preferidos incluyen AgCl, cobalto-cromo, titanio, acero inoxidable, platino, oro o metal de alta conductividad eléctrica que está chapado en oro o platino.
En algunas modalidades, por ejemplo, cuando se usan pares de electrodos no penetrantes, los extremos distales de los electrodos están expuestos para la generación de los campos eléctricos, pero los extremos proximales de los mismos pueden estar recubiertos con una sustancia no conductora con el fin de limitar la aplicación del campo eléctrico a sólo los extremos distales de los electrodos adyacentes al tejido.
En algunas modalidades, los electrodos de EP configurados para la inserción pueden recubrirse de manera similar con material aislante de manera que se generen campos eléctricos usando el extremo distal de los electrodos y no a lo largo de la longitud de los electrodos, por ejemplo para permitir EP "más profundo" en el tejido pero no en regiones "poco profundas".
En algunas modalidades, los electrodos de EP de inserción pueden tener áreas de material aislante alternativo y electrodos desnudos, como se representa generalmente en las Figuras 4A y 4B. En esta modalidad, los electrodos pueden recubrirse en el mismo patrón, dando como resultado campos eléctricos más uniformes, o patrones diferentes, dando como resultado campos eléctricos asimétricos. De manera similar, para todas las configuraciones de electrodos en la presente descripción, los electrodos pueden tener las mismas longitudes o longitudes diferentes.
Los campos eléctricos pulsados generados por tales electrodos de electroporación parcialmente aislados se concentran principalmente en regiones entre y cerca de las porciones de punta expuestas en los extremos distales de los electrodos durante un tratamiento, y son pequeñas en regiones entre y cerca de las porciones aisladas. Se puede usar un conjunto de agujas parcialmente aislada para confinar la electroporación en un área específica con un tumor y proteger significativamente la piel y los tejidos más allá del área específica del proceso de electroporación. Esto proporciona protección a la piel y los tejidos sanos, que pueden estar en riesgo debido a los efectos inconvenientes o incluso adversos causados por algunos restos terapéuticos cuando se inyectan en el tejido superficial sano por encima del área específica.
Las Figuras 7A, 7B, 7C y 7D representan diferentes configuraciones de EPE, aunque solo se representa un solo par de electrodos por simplicidad. La Figura 7A representa un conjunto de EPE sólidos no penetrantes, aplicados tópicamente a la superficie de la piel. No se muestran conjuntos adicionales de EPE, pero se incluyen. La Figura 7B representa un conjunto de EPE sólidos que penetran en el tejido; en esta modalidad, la punta de cada EPE generalmente es puntiaguda para facilitar la inserción en el tejido, tal como una punta de aguja sólida. En esta modalidad, la zona del campo eléctrico es "más profunda" en el tejido, por ejemplo, debajo de la superficie. Esto da como resultado un campo eléctrico tridimensional a lo largo de la longitud y las dimensiones radiales entre los electrodos. En general, estos EPE penetrantes pueden ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 mm, dependiendo de la geometría y la fisiología del tejido a tratar. Se debe señalar que esta medida es la profundidad de inserción y no la longitud total de los electrodos; en general, habrá una porción del electrodo que se extiende desde el punto de contacto con el tejido y se extiende dentro del alojamiento de varillas para su fijación al circuito apropiado, para mantener los electrodos en la configuración espacial correcta, etc. En la Figura 7C, los EPE sólidos penetrantes están recubiertos con un material aislante (no conductor), de manera que solo quede expuesta una porción distal del electrodo. En las modalidades de las Figuras 7A, 7B y 7C, el sistema de administración de TM generalmente será una aguja que se inserta superficialmente en la localización de EP entre los EPE (no se muestra). En la Figura 7D, los EPE penetrantes son huecos, con un lumen para la administración de TM y una punta abierta puntiaguda conectada al lumen. En el lado izquierdo, el electrodo penetrante tiene una porción a lo largo del eje que está recubierta con un material aislante. Como apreciarán los expertos en la técnica, cuando se realizan mediciones de capacitancia, los EPE pueden usarse adicionalmente como electrodos de medición eléctrica (EME) o puede haber conjuntos separados de EME, como se muestra generalmente en la Figura 6.
Las Figuras 8A, 8B, 8C y 8D representan componentes del dispositivo de EP de la invención (todos los cuales se basan en agujas cilíndricas, aunque también se pueden usar otras geometrías; además, solo se representa un solo par de electrodos de EP). Las Figuras 8A y 8B representan un conjunto de EPE (el segundo conjunto no se muestra) con un sistema de administración de TM (TMD). La Figura 8A muestra los EPE y el sistema de administración de TM insertado en el tejido, con la aguja hueca de TMD con un extremo abierto, un lumen para administrar el TM y el TM que se administra caprichosamente. La Figura 8B muestra la parte inferior del dispositivo, que puede estar en el extremo distal de la varilla. Alternativamente, como se muestra en la Figura 8C, el sistema t Md puede comprender una jeringa estándar, insertada manualmente por el médico administrador durante el procedimiento. En esta modalidad, la jeringa puede tener un tope de aguja opcional para evitar físicamente una penetración más profunda, a una profundidad que se correlaciona con la profundidad de la zona del campo eléctrico. La Figura 8D muestra una aguja de administración de TM que tiene múltiples aberturas para la administración de los TM. Esto puede ser útil cuando se administran moléculas biológicas más grandes, como plásmidos y anticuerpos, ya que, en general, las moléculas más grandes (que generalmente están cargadas adicionalmente) se difunden más lentamente en el tejido que otras moléculas. Por lo tanto, tener múltiples loci de administración dentro de la localización de EP puede servir para tener un mayor porcentaje de células en una zona que ocupa los TM. La Figura 8D muestra tres aberturas o puertos, aunque se puede usar cualquier número. Además, la Figura 8D representa las aberturas en un "lado" de la aguja, pero las aberturas pueden localizarse en cualquier parte de la superficie externa de la aguja, formando espirales u otras formas.
En algunas modalidades, los electrodos de electroporación son generalmente de una longitud para que rodeen completamente el tejido a tratar. En las modalidades preferidas, todos los conjuntos de electrodos (el "conjunto" de electrodos) tienen la misma longitud dentro del conjunto, aunque en algunos casos, el uso de diferentes longitudes de electrodos puede dar como resultado campos eléctricos asimétricos y alterados.
En muchas modalidades, el ancho y la conformación en sección transversal de los electrodos para la inserción están configurados para minimizar el dolor. En consecuencia, el ancho de los electrodos puede ser de 0,05 a 1 a 2 mm, y puede depender de cuándo los electrodos también se utilizan para administrar los TM. En general, cuando los electrodos son huecos y se usan para la administración de TM, generalmente son más grandes para acomodar el lumen para la administración de TM.
Además, los electrodos y el alojamiento de varillas están hechos preferiblemente de materiales que pueden esterilizarse y configuraciones que minimizan de manera similar la captura de microorganismos si el conjunto de electrodos y el alojamiento de varillas se van a reutilizar. En algunas modalidades, al menos los conjuntos de electrodos son desechables, y en algunas modalidades el alojamiento de varillas también lo es.
En algunas modalidades de la presente invención, se usan conjuntos de pares de electrodos. Es decir, como se representa en las figuras, se pueden usar dos conjuntos (dos pares, cuatro electrodos), por ejemplo, se utilizan un primer y un segundo par de electrodos de electroporación. El primer y el segundo par de electrodos de electroporación están desplazados entre sí por un ángulo predeterminado. Para un conjunto de dos pares de electrodos, los dos pares de electrodos están desplazados entre sí por un ángulo de aproximadamente 90 grados como se ilustra en la Figura 1, prefiriéndose 90 grados en algunas modalidades. Los electrodos también pueden posicionarse a una distancia de 1-10 mm y definir una periferia exterior de la zona del campo eléctrico.
En algunas modalidades, uno o más de los electrodos pueden ser una aguja hueca para la introducción de restos terapéuticos como se describe a continuación.
El tejido que rodea los electrodos de EP a veces se denomina "zona de quemado". Por zona de "quemado" se entiende el área ocupada por el tejido directamente adyacente y/o en contacto con cada uno de los electrodos individuales. Se conoce como la zona de "quemado" porque las células entran en contacto directo con los electrodos que se calientan como resultado de la señal de alto voltaje de la fuente de alimentación, y por lo tanto las células están sujetas a daños por sobrecalentamiento. Sin embargo, al usar los dispositivos de pulso alternativo de la presente invención, el daño a las células en la zona de quemado se puede minimizar reduciendo el calor y el campo en un 50 % (en el caso de dos juegos de electrodos, más si se usan más conjuntos). Además, a medida que la intensidad del campo eléctrico se enfoca/aumenta en los electrodos, los voltajes más altos pueden causar la muerte celular mediada por EP de una manera independiente del calor.
La Figura 5 es una ilustración de la arquitectura de hardware de uso para la generación de campos eléctricos pulsados a los pares de electrodos de electroporación A y B. El dispositivo de electroporación puede basarse en un procesador de señal digital (DSP), microprocesador, matriz de compuerta programable en campo (FPGA), circuito integrado de aplicación específica, unidad de procesamiento central (CPU) o cualquier dispositivo programable multipropósito que acepte datos analógicos/digitales como entrada, los procese de acuerdo con las instrucciones almacenadas en la memoria y, como resultado, proporcione salida. Las rutinas de secuencia de conmutación de los pares de electrodos A y B se programan y almacenan en la memoria. Se puede usar un bus de datos para mostrar y modificar los parámetros de pulso. El aislamiento de alto voltaje permitirá que el hardware se use con la fuente de alimentación de alto voltaje mientras está enchufado a la PC. Se puede usar una fuente de alimentación de bajo voltaje para alimentar todos los circuitos auxiliares, por ejemplo, electrodos de detección de capacitancia o impedancia, convertidor analógico a digital, convertidores digital a analógico, relés, DSP, interruptores ópticos, etc.
En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 5, el primer y segundo par de electrodos pueden conectarse además a un generador capaz de suministrar señales eléctricas en diversas formas de onda para cada par EPE respectivo. El primer par de EPE A puede recibir una forma de onda de una diferencia de fase predeterminada desde una forma de onda suministrada al segundo par de electrodos de electroporación B por la fuente de alimentación. Por ejemplo, el primer y el segundo par de EPE pueden recibir formas de onda que tienen una diferencia de fase de 180 grados, como se ilustra por el par de electrodos rectangulares A y el par de electrodos B que se muestran en la Figura 13. Como apreciarán los expertos en la técnica y se describirá más detalladamente a continuación, cuando EIS, el generador o la fuente de alimentación es capaz de administrar los pulsos de EP de alto voltaje y señales de interrogación de bajo voltaje, y si no, se proporciona una fuente de alimentación EIS de bajo voltaje adicional.
En algunas modalidades, los relés de estado sólido de alto voltaje/alta corriente de conmutación rápida de grado médico altamente especializados se utilizan para cambiar el generador de un modo EIS de bajo voltaje que administra señales de interrogación para EIS a un modo EP de alto voltaje que administra pulsos de EP para EP, utilizando controladores de relé acoplados ópticamente. Cada controlador de relé puede conectarse entre la fuente de alimentación de alto voltaje y un par correspondiente de electrodos de electroporación. Cada canal de radioenlace puede implementarse en una configuración push-pull para garantizar que se elimine la carga parásita de cada uno de los pares de electrodos durante un evento de apagado.
La fuente de alimentación que tiene el primer y segundo generador de formas de onda puede conectarse eléctricamente a un canal de radioenlace de alto voltaje de estado sólido A y al canal de radioenlace B para controlar y emitir la primera y segunda señales eléctricas, con la primera y segunda formas de onda a los electrodos de electroporación respectiva A y B.
B. Sistema de administración terapéutico
En algunas modalidades, los dispositivos EP de la presente invención pueden incluir un sistema de administración de un resto terapéutico (TM). El sistema de administración de TM puede integrarse en el dispositivo de EP en forma de una sonda o canal central para la administración del TM. En algunas modalidades, como se describió anteriormente, los EPE pueden formarse como electrodos huecos con un extremo distal abierto para la administración de TM a través de ellos. Por "resto terapéutico" ("TM") en la presente descripción se entiende un resto adecuado para EP que puede tratar tejidos enfermos, que incluyen agentes citotóxicos, agentes quimioterapéuticos, toxinas, radioisótopos, citocinas u otro agente terapéuticamente activo. Los TM pueden ser fármacos de molécula pequeña, ácidos nucleicos (que incluyen los que codifican proteínas terapéuticas de interés) o proteínas (que incluyen polipéptidos y péptidos) que tienen actividad biológica.
En algunas modalidades, el TM es un fármaco; los fármacos contemplados para su uso en el método de la descripción son típicamente agentes quimioterapéuticos que tienen un efecto antitumoral o citotóxico. Tales fármacos o agentes incluyen bleomicina, neocarcinostatina, suramina, doxorrubicina, carboplatino, taxol, mitomicina C y cisplatino. Los expertos en la técnica conocerán otros agentes quimioterapéuticos (véase, por ejemplo, The Merck Index). La EP facilita la entrada de bleomicina u otros fármacos similares en la célula tumoral al crear poros en la membrana celular.
En algunas modalidades, el TM es un ácido nucleico. En general, los TM que son ácidos nucleicos son de dos tipos funcionales diferentes. En una modalidad, los ácidos nucleicos codifican proteínas que se usan para tratar la enfermedad; en otras, el ácido nucleico es el TM, por ejemplo cuando el ácido nucleico es ARNip o ARNnp. Por "ácido nucleico" u "oligonucleótido" o equivalentes gramaticales en la presente descripción se entiende al menos dos nucleósidos unidos covalentemente. Un ácido nucleico de la presente invención generalmente contendrá enlaces fosfodiéster, aunque en algunos casos, como se describe a continuación, se incluyen análogos de ácido nucleico que pueden tener cadenas principales alternativos, que comprenden, por ejemplo, fosforamida (Beaucage y otros, Tetrahedron 49 (10):1925 (1993) y referencias en el mismo; Letsinger, J. Org. Chem 35:3800 (1970); Sprinzl y otros, Eur. J. Biochem. 81:579 (1977); Letsinger y otros, Nucl. Acids Res. 14:3487 (1986); Sawai et al, Chem. Lett. 805 (1984), Letsinger y otros, J. Am. Chem Soc. 110:4470 (1988); y Pauwels y otros, Chemica Scripta 26:141 91986)), fosforotioato (Mag y otros, Nucleic Acids Res. 19: 1437 (1991); y la patente de los Estados Unidos núm. 5,644,048), fosforoditioato (Briu y otros, J Am. Chem. Soc. 111:2321 (1989), enlaces de O-metilfosforoamidita (véase Eckstein, Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, Oxford University Press), y enlaces y cadenas principales de ácido nucleico peptídico (véase Egholm, J. Am. Chem. Soc. 114:1895 (1992); Meier y otros, Chem. Int. Ed. Engl.
31:1008 (1992); Nielsen Nature, 365:566 (1993); Carlsson y otros, Nature 380:207 (1996)). Otros ácidos nucleicos análogos incluyen aquellos con cadenas principales positivos (Denpcy y otros, Proc. Natl. Acad. Sci. EU 92:6097 (1995); cadenas principales no iónicos (Patentes de los Estados Unidos núms. 5,386,023, 5,637,684, 5,602,240, 5,216,141 y 4,469,863; Kiedrowshi y otros, Angew. Chem Intl. Ed. en Ingles 30:423 (1991); Letsinger y otros, J. Am. Chem Soc. 110:4470 (1988); Letsinger y otros, Nucleoside & Nucleotide 13:1597 (1994); Capítulos 2 y 3, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook; Mesmaeker y otros, Bioorganic & Medicinal Chem. Lett.4:395 (1994); Jeffs y otros, J. Biomolecular NMR 34:17 (1994); Tetrahedron Lett. 37:743 (1996)) y cadenas principales no ribosas, que incluyen las descritas en la patente de Estados Unidos núms. 5,235,033 y 5,034,506, y los Capítulos 6 y 7, Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook. Los ácidos nucleicos que contienen uno o más azúcares carbocíclicos también se incluyen dentro de la definición de ácidos nucleicos (véase Jenkins y otros, Chem. Soc. Rev. (1995) págs. 169-176). Varios análogos de ácidos nucleicos se describen en Rawls, C & E News, 2 de junio de 1997, página 35. Estas modificaciones de la cadena principal de ribosa-fosfato se pueden hacer para aumentar la estabilidad y la vida media de tales moléculas en entornos fisiológicos, por ejemplo, cuando los ácidos nucleicos son ARNip, etc.
En algunas modalidades, el ácido nucleico es ADN o ARN que codifica una biomolécula terapéutica, que incluye proteínas, que incluyen anticuerpos.
En algunas modalidades, el ácido nucleico codifica una interleucina, que puede servir para estimular el sistema inmunitario del paciente y/o provocar que las células transformadas con los ácidos nucleicos se conviertan en apoptosa o necrosa. Las interleucinas adecuadas incluyen, pero sin limitarse a, IL-12.
En algunas modalidades, el ácido nucleico codifica un anticuerpo quimioterapéutico. Generalmente, en esta modalidad, hay dos ácidos nucleicos que se electroporan en el tejido, uno que codifica una cadena pesada y otro que codifica una cadena ligera. En algunos casos, estos pueden estar en un solo vector de expresión o pueden usarse dos vectores de expresión.
El término "anticuerpo" se usa generalmente. Los anticuerpos que encuentran uso en la presente descripción pueden adoptar una serie de formatos como se describe en la presente descripción, que incluyen anticuerpos tradicionales, así como derivados de anticuerpos, fragmentos y miméticos, que se describen a continuación. Las unidades estructurales de anticuerpos tradicionales típicamente comprenden un tetrámero. Cada tetrámero está compuesto típicamente por dos pares idénticos de cadenas de polipéptidos, cada par tiene una cadena "ligera" (típicamente con un peso molecular de aproximadamente 25 kDa) y una cadena "pesada" (típicamente con un peso molecular de aproximadamente 50-70 kDa). Las cadenas ligeras humanas se clasifican como cadenas ligeras kappa y lambda. La presente descripción está dirigida a la clase IgG, que tiene varias subclases, que incluyen, pero sin limitarse a, IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, y la primera encuentra utilidad particular en una serie de aplicaciones, particularmente oncología. Por lo tanto, "isotipo" como se usa en la presente descripción significa cualquiera de las subclases de inmunoglobulinas definidas por las características químicas y antigénicas de sus regiones constantes. Debe entenderse que los anticuerpos terapéuticos también pueden comprender híbridos de isotipos y/o subclases.
La porción amino-terminal de cada cadena incluye una región variable de aproximadamente 100 a 110 o más aminoácidos principalmente responsable del reconocimiento del antígeno, generalmente denominado en la técnica y en la presente descripción como "dominio Fv" o "región Fv". En la región variable, se reúnen tres bucles para cada uno de los dominios V de la cadena pesada y la cadena ligera para formar un sitio de unión del antígeno. Cada uno de los bucles se denomina región determinante de la complementariedad (en adelante denominada "CDR"), en la que la variación en la secuencia de aminoácidos es más significativa. "Variable" se refiere al hecho de que ciertos segmentos de la región variable difieren ampliamente en la secuencia entre los anticuerpos. La variabilidad dentro de la región variable no se distribuye uniformemente. En cambio, las regiones V consisten en tramos relativamente invariables llamados regiones framework (FR) de 15-30 aminoácidos separados por regiones más cortas de extrema variabilidad llamadas "regiones hipervariables" que tienen cada una 9-15 aminoácidos de largo o más.
En algunas modalidades, los anticuerpos son de longitud completa. Por "anticuerpo de longitud completa" en la presente descripción se entiende la estructura que constituye la forma biológica natural de un anticuerpo, que incluye regiones variables y constantes, que opcionalmente incluye una o más modificaciones de aminoácidos como se conoce en la técnica. Alternativamente, los anticuerpos pueden ser una variedad de estructuras, que incluyen, pero no se limitan a, fragmentos de anticuerpos, anticuerpos monoclonales, anticuerpos biespecíficos, minicuerpos, anticuerpos de dominio, anticuerpos sintéticos (a veces denominados en la presente descripción "miméticos de anticuerpos"), anticuerpos quiméricos, anticuerpos humanizados, fusiones de anticuerpos (a veces denominados "conjugados de anticuerpos") y fragmentos de cada uno, respectivamente. Los fragmentos de anticuerpos específicos incluyen, pero no se limitan a, (i) el fragmento Fab que consiste en dominios VL, VH, CL y CH1, (ii) el fragmento Fd que consiste en los dominios VH y CH1, (iii) el fragmento Fv que consiste en los dominios VL y VH de un solo anticuerpo; (iv) el fragmento dAb (Ward y otros, 1989, Nature 341:544-546) que consiste en una sola variable, (v) regiones CDR aisladas, (vi) fragmentos F(ab')2, un fragmento bivalente que comprende dos fragmentos Fab unidos (vii) moléculas Fv de cadena única (scFv), en donde un dominio VH y un dominio VL están unidos por un conector peptídico que permite que los dos dominios se asocien para formar un sitio de unión del antígeno (Bird y otros, 1988, Science 242:423-426, Huston y otros, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU 85:5879-5883), (viii) Fv monocatenario biespecífico (WO 03/11161) y (ix) "diacuerpos" o "triacuerpos", fragmentos multivalentes o multiespecíficos construidos por fusión génica (Tomlinson y otros, 2000, Methods Enzymol. 326:461-479; WO94/13804; Holliger y otros, 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos 90:6444-6448). Los fragmentos de anticuerpos pueden modificarse. Por ejemplo, las moléculas pueden estabilizarse mediante la incorporación de puentes disulfuro que unen los dominios VH y VL (Reiter y otros, 1996, Nature Biotech. 14:1239-1245).
Como también apreciarán los expertos en la técnica, los TM de ácido nucleico pueden incorporarse en plásmidos y/o vectores de expresión, que incluyen componentes adicionales, que incluyen, pero no se limitan a, promotores de expresión,
En algunas modalidades, el sistema de administración puede incluir un sistema de administración de varillas configurado para administrar los TM a la localización de electroporación. El sistema de administración puede incluir al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, y la sonda de inyección puede ser de forma cilíndrica y tener una punta de aguja en un extremo de la sonda de inyección. La punta de la aguja puede ser hueca y tener un extremo abierto para administrar el TM a la localización de electroporación. En algunas modalidades, el TM se inyecta en el medio de la periferia externa definida por los EPE, y se electropora en las células en la localización de electroporación usando cualquiera de los dispositivos EP descritos en la presente descripción.
Se debe entender que la EP del tejido puede realizarse in vitro, in vivo o ex vivo. La EP también puede realizarse utilizando células individuales, por ejemplo, suspensiones de células individuales, in vitro o ex vivo en cultivo celular.
El alojamiento de varillas de EP, por ejemplo, el alojamiento de varillas 12 se sujeta y los EPE se insertan en el tejido a la profundidad deseada. Posteriormente, un generador adecuado o fuente de alimentación como se describe en la presente descripción se conecta a los EPE y se aplica el voltaje apropiado a cada uno de los pares de EPE. Luego se inyecta en el tejido una cantidad adecuada de restos terapéuticos tales como genes o moléculas de un producto químico o farmacéutico adecuado para el tratamiento del tejido, usando el sistema de administración de varillas descrito anteriormente, antes de aplicar el pulso de EP.
En algunas modalidades, el sistema de administración puede incluir al menos una sonda de inyección que define un primer lumen, y la sonda de inyección puede ser de forma cilíndrica y tener una punta de aguja en un extremo de la sonda de inyección. La punta de la aguja puede ser hueca y tener un extremo abierto para administrar los restos terapéuticos a la localización de electroporación. En algunas modalidades, los restos terapéuticos se inyectan en el medio de la periferia externa definida por los pares de electrodos de electroporación A y B, y se electroporan en las células en la localización de electroporación 110 usando los dispositivos EP de la presente invención.
C. Métodos de electroporación
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a un método para la electroporación de células en una localización de electroporación de un tejido usando un sistema de electroporación, por ejemplo, el sistema 10 (ilustrado en la Figura 9) de la presente invención. Diversas modalidades de la presente invención están dirigidas al uso de electroporación de adición de pulso enfocado. Por "electroporación por adición de pulso enfocado (FPA)" se entiende aplicar pulsos cortos de campo eléctrico a una zona del campo eléctrico a través de al menos un primer y un segundo par de electrodos de electroporación para crear poros transitorios en las membranas celulares sin causar daño permanente a las células. Las "células electroporadas" incluyen aquellas que tienen poros transitorios abiertos en la membrana celular, que se cierran a medida que se disipa la carga en la membrana celular ("células de poro abierto"), y aquellas que se han sometido a electroporación de manera que las células ahora contienen los restos terapéuticos agregados exógenamente y tienen poros cerrados (por ejemplo, están intactos nuevamente).
Por "par de electrodos de electroporación" se entiende en la presente descripción un par que consta de dos electrodos que, cuando se conectan a una fuente de alimentación, se configuran para cargarse de manera opuesta. El método puede incluir poner en contacto el alojamiento de varillas de electroporación 12 con el tejido de manera que la zona del campo eléctrico 100 se defina por el área comprendida por los pares de electrodos de electroporación A y B, como se ilustra en las figuras. El primer y el segundo par de electrodos de electroporación pueden ser estacionarios o retráctiles dentro del alojamiento de varillas de electroporación 12. El alojamiento de varillas de electroporación 12 puede incluir además una placa de circuito 16 que tiene una pluralidad de enchufes deslizantes a través de los cuales los electrodos de electroporación A y B son retráctiles y extensibles de manera deslizable. Los pares de electrodos A y B están montados en el alojamiento de electroporación 12 que está acoplado de manera deslizable con un indicador o calibrador 11. A medida que el alojamiento de varillas de electroporación 12 se mueve a lo largo del calibrador 11, se extiende y retrae alternativamente los pares de electrodos A y B, como se ilustra en la Figura 2. El indicador o calibrador 11 del dispositivo puede proporcionar una indicación de la longitud de extensión de los pares de electrodos A y B. El sistema de electroporación puede incluir además un conector eléctrico 14 para conectar eléctricamente cada uno del primer A y segundo B pares de electrodos a una fuente de alimentación 18, por ejemplo, un generador de pulsos. El conector eléctrico incluye cuatro o más cables conductores (dependiendo del número de electrodos de electroporación para transmitir señales eléctricas desde la fuente de alimentación a cada uno de los electrodos de electroporación. Estas señales pueden incluir el punto de ajuste del voltaje de la aguja, el ancho del pulso, la forma del pulso, el número de pulsos y la secuencia de conmutación. Como apreciarán los expertos en la técnica y se describirá más detalladamente a continuación, los electrodos de EP también pueden servir como electrodos CS o EIS, en cuyo caso se utiliza una segunda fuente de alimentación de bajo voltaje con mecanismos de conmutación apropiados para permitir el suministro de señales EP de alto voltaje y luego señales CS o EIS de menor voltaje.
En algunas modalidades de la presente descripción, uno o más de los pares de electrodos de electroporación A y B pueden ser electrodos no penetrantes que pueden tener o no un extremo distal abierto para administrar restos terapéuticos al tejido, como se ilustra en la Figura 11. Los electrodos no penetrantes podrían ser cualquier conductor de forma adecuada, tal como un botón o placa para que entre en contacto con el tejido superficial. Los inyectores pueden estar dispuestos en una relación separada entre sí y en contacto cercano con una región superficial del tejido del sujeto. La porción de los electrodos no penetrantes en contacto con la superficie del tejido es eléctricamente conductora y está conectada eléctricamente a la fuente de alimentación 18 a través del conector eléctrico 14, de manera que la electroporación se logra al suministrar una corriente eléctrica a través de la región del tejido completando el circuito entre los extremos distales conductores de electricidad de los electrodos de electroporación no penetrantes.
En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 12, se pueden usar más de dos pares de electrodos y el ángulo de desplazamiento se puede ajustar en consecuencia. Cuanto mayor es el número de electrodos, más enfocada se vuelve la localización de electroporación que se atraviesa por los campos eléctricos de todos los pares de electrodos. Además, un mayor número de pares de electrodos permite pulsos más cortos de cada par de electrodos, disminuyendo sustancialmente o incluso eliminando la muerte celular y las quemaduras alrededor de los electrodos en la "zona de quemado".
El tejido que rodea los electrodos de EP a veces se denomina "zona de quemado". Por zona de "quemado" se entiende el área ocupada por el tejido directamente adyacente y/o en contacto con cada uno de los electrodos individuales. Se conoce como la zona de "quemado" porque las células entran en contacto directo con los electrodos que se calientan como resultado de la señal de alto voltaje de la fuente de alimentación, y por lo tanto las células están sujetas a daños por sobrecalentamiento. Sin embargo, al usar los sistemas de pulso alternativo de la presente invención, el daño a las células en la zona de quemado se puede minimizar reduciendo el calor y el campo en un 50 % (en el caso de dos conjuntos de electrodos, más si se usan más conjuntos). Además, a medida que la intensidad del campo eléctrico se enfoca/aumenta en los electrodos, los voltajes más altos pueden causar la muerte celular mediada por EP de una manera independiente del calor.
En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 13, el primer y segundo par de electrodos pueden conectarse además a un suministro de energía de EP (EPP) capaz de suministrar señales eléctricas en diversas formas de onda para cada par de electrodos de electroporación respectivos. Es decir, la fuente de alimentación puede ser una fuente de alimentación de alto voltaje adecuada para la generación de formas de onda. El primer par de electrodos de electroporación A puede recibir una forma de onda de una diferencia de fase predeterminada de una forma de onda suministrada al segundo par de electrodos de electroporación B por la fuente de alimentación. Por ejemplo, el primer y el segundo par de electrodos de electroporación pueden recibir formas de onda, desde un primer generador de forma de onda y un segundo generador de forma de onda desde la fuente de alimentación, respectivamente, que tienen una diferencia de fase de 180 grados, como se ilustra por la forma de onda A del par de electrodos rectangulares y la forma de onda B del par de electrodos que se muestran en la Figura 13 y la Figura 14A y la Figura 14B. Como apreciarán los expertos en la técnica y se describirá más detalladamente a continuación, cuando se realiza la detección de capacitancia, se utiliza opcionalmente una fuente de alimentación de bajo voltaje.
El método puede incluir poner en contacto el alojamiento de varillas de electroporación 12 con el tejido de manera que la zona del campo eléctrico 100 se defina por el área comprendida por los pares de electrodos de electroporación A y B, como se ilustra en la Figura 10 y las Figuras 14A y 14b . En algunas modalidades, el método de electroporación puede incluir además aplicar una primera señal generada por la fuente de alimentación al primer par de electrodos de electroporación A en una primera forma de onda y aplicar una segunda señal de la fuente de alimentación al segundo par de electrodos de electroporación B en una segunda forma de onda, en la que la primera forma de onda tiene una diferencia de fase predeterminada con respecto a la segunda forma de onda.
El sistema de electroporación 10 envía múltiples señales eléctricas independientes durante la operación a los pares de electrodos seleccionados A y B que, cuando están en contacto con el tejido, pueden provocar la electroporación en la membrana celular. Cuando el primer y el segundo par de electrodos A y B están en contacto eléctrico con el tejido, la primera señal eléctrica, que tiene una primera frecuencia y la segunda señal eléctrica, se combinan para producir una forma de onda constante con una frecuencia y amplitud suficiente para abrir temporalmente poros de las células para la introducción opcional de restos terapéuticos en las células de los tejidos sin dañar permanentemente las células y minimizar el dolor.
La naturaleza del tejido, el tamaño del tejido seleccionado y su localización pueden determinar la naturaleza de las señales eléctricas que se generarán. Es conveniente que el campo eléctrico sea lo más homogéneo posible y de la amplitud correcta. Una intensidad excesiva de campo eléctrico puede provocar la muerte de las células, mientras que una intensidad de campo baja puede provocar una electroporación ineficaz de las células, por lo tanto, una eficiencia reducida de la administración de agentes en la célula.
El método puede incluir además aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona del campo eléctrico 100 desde el primer par de electrodos de electroporación A, el campo eléctrico pulsado se basa en la primera señal, en la que el campo eléctrico pulsado y cada campo eléctrico pulsado subsiguiente del primer par de electrodos de electroporación A tiene un voltaje y una duración inferiores a un umbral mínimo para la electroporación. A continuación, se aplica otro campo eléctrico pulsado a la zona del campo eléctrico 100 desde el segundo par de electrodos de electroporación B, el otro campo eléctrico pulsado se basa en la segunda señal, en la que el otro campo eléctrico pulsado y cada campo eléctrico pulsado subsiguiente del segundo par de electrodos de electroporación B tiene un voltaje y una duración inferiores a un umbral mínimo para la electroporación.
En algunas modalidades, el primer y el segundo campo eléctrico pulsado se seleccionan de un grupo que consiste en un pulso de onda cuadrada, un pulso de onda exponencial, una forma de onda oscilante unipolar de duración limitada y una forma de onda oscilante bipolar de duración limitada.
De acuerdo con el método de la presente descripción, los recorridos de los campos eléctricos pulsados del primer y segundo par de electrodos de electroporación A y B se cruzan en la localización de electroporación 110, y la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del primer par de electrodos de electroporación a la localización de electroporación alterna con la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del segundo par de electrodos de electroporación a la localización de electroporación para llegar a un campo eléctrico pulsado continuo que tiene un voltaje y duración suficiente para que la electroporación se aplique a las células en la localización de electroporación, como se ilustra en las Figuras 14A y 14B.
Por otro lado, la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del primer par de electrodos de electroporación al tejido adyacente al primer par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación alterna con un período de descanso para hacer que el tejido adyacente al primer par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación reciba un campo eléctrico pulsado de encendido y apagado alterno, desde el primer par de electrodos de electroporación, que tiene el voltaje y la duración por debajo del umbral mínimo para la electroporación, en donde la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del segundo par de electrodos de electroporación al tejido adyacente al segundo par de electrodos de electroporación y fuera de la localización de electroporación alterna con un período de descanso para hacer que el tejido adyacente al segundo par de electrodos de electroporación y el exterior de la localización de electroporación reciban un campo eléctrico pulsado de encendido y apagado alternativo del segundo par de electrodos de electroporación que tiene el voltaje y la duración por debajo del umbral mínimo para la electroporación como se ilustra en las Figuras 14A y 14B.
Por lo tanto, el método de electroporación de la presente descripción proporciona la ventaja de que las células sanas fuera de la localización de electroporación pero dentro de la zona del campo eléctrico 100 están sujetas a pulsos eléctricos durante solo la mitad de la duración de las que están en la localización de electroporación e insuficientes para la electroporación, las células sufren un daño mínimo o no permanente. Además, dado que las células fuera de la localización de electroporación 110 , pero dentro de la zona del campo eléctrico 100 solo están sujetas a pulsos cortos, esto minimiza el alcance del daño a las células directamente adyacentes a los electrodos de electroporación en la zona de "quemado".
La naturaleza del tejido, el tamaño del tejido seleccionado y su localización pueden determinar la naturaleza de las señales eléctricas que se generarán. Es conveniente que el campo eléctrico sea lo más homogéneo posible y de la amplitud correcta. Una intensidad excesiva de campo eléctrico puede provocar la muerte de las células, mientras que una intensidad de campo baja puede provocar una electroporación ineficaz de las células, por lo tanto, una eficiencia reducida de la administración de agentes en la célula.
En algunas modalidades, los campos eléctricos pulsados se seleccionan de un grupo que consiste en un pulso de onda cuadrada, un pulso de onda exponencial, una forma de onda oscilante unipolar de duración limitada y una forma de onda oscilante bipolar de duración limitada.
De acuerdo con varios métodos de la presente descripción, como se ilustra en la Figura 10, las vías de los campos eléctricos pulsados del primer y segundo par de EPE A y B se cruzan en la localización de electroporación 110, y la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del primer un par de EPE a la localización de electroporación 110 alterna con la aplicación de cada campo eléctrico pulsado del segundo par de EPE a la localización de electroporación 110 para llegar a un campo eléctrico pulsado continuo que tiene un voltaje y una duración suficiente para que la electroporación se aplique a las células en la localización de electroporación 110, como se ilustra en las Figuras 14A y 14B.
V. Modalidades preferidas del dispositivo
(i) Dispositivo EP todo en uno
Por consiguiente, la presente invención proporciona aparatos para la administración mejorada de restos terapéuticos a las células en un tejido de un paciente. Se describe un dispositivo todo en uno para la administración mejorada de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento de un tejido. El dispositivo incluye al menos una sonda en espiral 1702 con una superficie interna, en algunas modalidades, la sonda en espiral puede ser una sonda central, como se ilustra en la Figura 17A y en algunas modalidades, puede incluir al menos una sonda adicional 1702, como se ilustra en las Figuras 18A y 18B. Cada una de las sondas centrales y sondas adicionales puede definir uno o más lúmenes centrales 1704 (por ejemplo, un primer lumen central).
El primer lumen central 1704 se extiende desde un extremo proximal 1706 hasta un extremo distal 1708 de la sonda central 1702. En algunas modalidades, el extremo proximal de la sonda central puede estar formado o recubierto con un material no conductor para evitar o reducir la generación de campos eléctricos en el extremo proximal. El extremo proximal 1706 de la sonda central 1702 puede definir una abertura para conectar de manera fluida el lumen central con un lumen de un inyector a través del cual el agente terapéutico puede administrarse a la sonda central 1702. En algunas modalidades, el extremo distal 1708 de la sonda central también define una abertura para la administración de los restos terapéuticos al tejido. Alternativamente, el extremo distal 1708 puede estar cerrado, como se ilustra en las Figuras 22A-22C. Una porción o porciones del extremo distal de la sonda central 1702 pueden tener una forma configurada para perforar el tejido.
El lumen central 1704 o porciones del lumen central incluyen una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal 1734 para la administración del TM al tejido a través de puertos de eyección localizados en la sonda central 1702. Por ejemplo, las porciones de la sonda central 1702 pueden incluir uno o más puertos de expulsión 1710 colocados a lo largo de la geometría, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 17B.
En algunas modalidades, la sonda central 1702 puede alojarse al menos parcialmente en un aplicador 1712. El aplicador puede incluir un extremo distal a través del cual la porción de la sonda central se extiende hacia un exterior del aplicador 1712 para que entre en contacto con el tejido y se retraiga hacia el aplicador 1712. Por ejemplo, el dispositivo de EP puede incluir un actuador para hacer avanzar la sonda central 1702 hacia y a través del extremo distal del aplicador y a través del tejido 1714.
Uno o más diámetros definidos a lo largo de la superficie interna y/o externa de la sonda central pueden ser ajustables para cambiar la distribución y el volumen de los restos terapéuticos administrados. De manera similar, un diámetro en espiral y un paso de la sonda central son ajustables para cambiar la distribución y el volumen de dichos restos terapéuticos administrados.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP también puede incluir un conector eléctrico 1716 para acoplar eléctricamente o conectar la sonda central 1702 a una fuente de energía. El conector eléctrico puede incluirse o alojarse en un mango 1718.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP también puede incluir un sistema de electroporación que incluye dos o más electrodos de electroporación con carga opuesta (EPE) 1720. Los dos o más electrodos están configurados para colocarse de manera que rodeen sustancialmente la zona de tratamiento 1722 durante el tratamiento. Los electrodos 1720 están adaptados para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales. En o más de las puntas 1724 de los extremos distales de los electrodos se incluye una forma de aguja para perforar el tejido. Los electrodos pueden acoplarse a una fuente de alimentación del electrodos (por ejemplo, el generador A ilustrado en la Figura 16 para hacer que los electrodos reciban una o más formas de onda eléctricas de la fuente de alimentación, para suministrar un pulso eléctrico 1730 para crear un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación como se ilustra en la Figura 14A a la zona de tratamiento 1722.
Similar a la sonda central, los electrodos pueden estar alojados en el aplicador. Los electrodos 1720 pueden colocarse alrededor de la sonda central 1702 y configurarse para desplegarse desde el aplicador 1712 a la zona de tratamiento 1722. Por ejemplo, los electrodos pueden avanzar hacia el tratamiento desde el aplicador y retraerse dentro del aplicador.
En algunas modalidades, el avance y la retracción de los electrodos pueden alimentarse por una interfaz de fuente de alimentación incluida en el mango 1718. Por ejemplo, la interfaz de la fuente de alimentación puede suministrar energía para accionar la extensión y retracción de la sonda central 1702 y los EPE 1720.
En otras modalidades, como se ilustra en la Figura 19, la sonda central 1702 puede incluir electrodos colocados en la geometría espiral de la sonda central 1702. En estas modalidades, los electrodos pueden formarse integralmente con la sonda central 1702 o pueden estar dispuestos de forma desmontable sobre la misma. Los electrodos en la sonda central 1702 pueden usarse en combinación con los electrodos 1720 para generar las configuraciones de campo eléctrico deseadas.
En otras modalidades, como se ilustra en las Figuras 20A y 20B, la sonda central puede ser una sonda de electrodo 1750 conectada a la fuente de alimentación del electrodo, por ejemplo, el generador A de la Figura 16, de manera que se genera un campo eléctrico entre la sonda central 1750 y la EPE 1720 para facilitar la electroporación. En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 20A, las sondas centrales 1750 pueden incluir una cuchilla espiral para crear un canal y para un mejor anclaje de la sonda central 1750 en el tejido. La Figura 20 B es una vista esquemática del centro 1750 rodeado por una pluralidad de electrodos 1720, y la Figura 20C es una ilustración de la vista inferior de la Figura 20B.
La una o más sondas centrales pueden incluir una segunda sonda espiral definida de manera similar a la sonda central 1720 de la presente memoria. En este caso, la segunda sonda ofrece un segundo canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido.
En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 22A, uno o más electrodos distales 1752 pueden colocarse en el extremo distal del aplicador 1712. Estos electrodos distales 1752 pueden configurarse para generar un campo eléctrico con una porción o porciones de la sonda central 1702. El uno o más electrodos distales pueden configurarse en base a una configuración de anillo, una configuración de cable recto, una configuración de cable espiral o una configuración de aro plegable. Como se indicó, el dispositivo puede incluir puertos de eyección en una o más porciones de la sonda central. Los electrodos distales pueden configurarse para colocarse externamente al tejido para generar externamente el campo eléctrico al que se somete el tejido. Alternativamente, los electrodos distales 1752 pueden configurarse para colocarse debajo de la superficie del tejido. En algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 21, los electrodos distales 1754 pueden formarse en base a la configuración de alambre en espiral de tal manera que los electrodos de alambre en espiral se coloquen debajo de la superficie del tejido. Las espirales de la sonda central 1702 y las espirales de los electrodos distales 1754 pueden enrollarse en direcciones opuestas, como se ilustra en la Figura 21.
En algunas modalidades, los electrodos descritos en la presente descripción (que incluyen los electrodos distales) están alojados en el aplicador 1712 alrededor de la sonda central 1702 de manera que puedan desplegarse desde el aplicador 1712 en consecuencia para rodear sustancialmente la zona de tratamiento.
En otras implementaciones, una de las sondas no incluye una geometría espiral. Por ejemplo, una de las sondas es una sonda recta que tiene extremos proximales y distales abiertos para la administración de los restos terapéuticos al tejido. Un eje vertical de la sonda recta está alineado coaxialmente con un eje central de un diámetro de la sonda central. La sonda recta puede configurarse para generar un campo eléctrico con porciones de la sonda central. La sonda central con la geometría espiral puede configurarse para transmitir la energía acústica recibida desde una bocina acústica montada en el extremo distal del aplicador.
a. Sistema sensor
En algunas modalidades, la presente descripción puede incluir un sistema sensor. Como apreciarán los expertos en la técnica, la electroporación exitosa ocurre cuando la membrana celular se rompe, lo que resulta en un cambio de capacitancia. Cuando se someten a un campo eléctrico, las células generalmente actúan como condensadores. Cuando el campo eléctrico se aplica durante un período lo suficientemente largo (dependiendo de las propiedades de la célula, la salud, el tamaño, etc.), la carga se acumula en la membrana de la célula hasta que alcanza un cierto umbral y provoca una ruptura de la integridad de la membrana. El sistema sensor de capacitancia puede ser un circuito de interrogación o excitación de bajo voltaje, puede incluir un par de electrodos de detección de capacitancia alimentados por una fuente de energía de bajo voltaje, un sensor de voltaje, un sensor de corriente y un dispositivo de procesamiento de señal electrónica para procesar el voltaje y la corriente para determinar una capacitancia promedio para las células en la zona.
En estas modalidades, el sistema sensor es para realizar mediciones de impedancia de las membranas celulares del tejido e incluye un par de electrodos de detección de capacitancia (por ejemplo, el electrodo 1720) alimentados por una fuente de alimentación de bajo voltaje (por ejemplo, el generador A ilustrado en la Figura 16). El sistema sensor puede incluir además un sensor de voltaje (integrado en los electrodos 1720, 1752 y/o 1754) configurado para detectar un voltaje o una caída de voltaje a través de las membranas celulares. Además, el sistema sensor puede incluir un sensor de corriente (integrado en los electrodos 1720) configurado para detectar una corriente a través de las membranas celulares y un dispositivo de procesamiento electrónico de señales, por ejemplo, un controlador 1505, ilustrado en la Figura 15. El dispositivo de procesamiento electrónico de señales (por ejemplo, el controlador 1505) procesa la caída de voltaje y la corriente a través de las membranas celulares para determinar la impedancia de las membranas celulares.
En algunas modalidades, los métodos para detectar la impedancia (EIS), descritos anteriormente, pueden incluir la aplicación de formas de onda tales como bucles de fase bloqueada, pulsos de onda cuadrada, pulsos de alta frecuencia, pulsos chirp, etc., como se describe más detalladamente a continuación. Cuando se exponen a un campo eléctrico, las membranas celulares actúan como condensadores. La capacitancia se puede medir en base a la redistribución de carga en las células en respuesta a excitaciones del campo eléctrico de baja frecuencia del circuito de interrogación de bajo voltaje, y a partir de la capacitancia, se pueden derivar mediciones de impedancia. La capacidad se puede medir antes, entre y después de la electroporación, se aplican campos eléctricos para determinar las condiciones de la célula, que incluyen, pero sin limitarse a, la salud de la célula, la colocación de electrodos en relación con las células para una electroporación óptima, y lo más importante, una constante de tiempo que se puede usar para determinar ancho de pulso de los campos eléctricos a aplicar a las células en la zona del campo eléctrico. En general, cargar un condensador a su máximo, es decir, justo antes de que ocurra la electroporación, lleva un período de cinco constantes de tiempo, por lo tanto, el ancho de pulso del pulso de campo eléctrico de electroporación inicial puede establecerse en 5 veces la constante de tiempo. Este ancho de pulso es insuficiente para provocar la electroporación en las células que están fuera de la localización de electroporación, como se describió anteriormente, pero es suficiente para provocar la electroporación en las células del tejido en la localización de electroporación que está sujeta a los efectos aditivos de los campos eléctricos de todos los conjuntos de electrodos de electroporación que se aplican como un campo eléctrico continuo. Las mediciones de capacitancia se pueden repetir después de que se hayan aplicado los primeros campos eléctricos de electroporación, y se puede calcular una caída porcentual en la capacitancia y compararla con un valor predeterminado para determinar si las células en la localización de electroporación se han electroporado lo suficiente. De lo contrario, el ancho de pulso puede ajustarse - en función de la caída porcentual calculada en la capacitancia - para el siguiente conjunto de campos eléctricos pulsados por electroporación hasta que se determine que se ha producido suficiente electroporación en la localización de la electroporación.
El dispositivo de procesamiento de señal electrónica (por ejemplo, el controlador 1505) puede ajustar los datos de impedancia del tejido al modelo de circuito equivalente, modelo de tejido basado en CPE descrito anteriormente para predecir los siguientes parámetros de pulsos óptimos. Como se describió anteriormente, la impedancia eléctrica es la suma de estos elementos resistivos y capacitivos en un intervalo de frecuencias, por lo tanto, para cuantificar cada uno de estos parámetros, los datos de impedancia del tejido pueden ajustarse al modelo de tejido basado en CPE. Por lo tanto, las mediciones de capacitancia tomadas entre los pulsos por los electrodos 1720, 1752 y 1754 con los sensores integrados permiten que las condiciones eléctricas, por ejemplo, el ancho de pulso, se ajusten en función de las constantes de tiempo asociadas con la capacitancia de la membrana celular, y el proceso de electroporación puede detenerse cuando se alcanza una caída ideal en la capacitancia o la integridad de la membrana. Se presume que el monitoreo en tiempo real de las propiedades eléctricas de los tejidos permitirá el control de retroalimentación sobre los parámetros de EP y conducirá a una transfección óptima en tumores heterogéneos. El uso de la retroalimentación EIS permitirá (1) suministrar parámetros que se ajusten en tiempo real, (2) suministrar solo los pulsos necesarios para generar una respuesta terapéutica y (3) reducir el daño tisular mediado por EP en general.
b. Métodos de administración de restos terapéuticos
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a un método para administrar restos terapéuticos a células en una zona de tratamiento de un tejido usando un dispositivo de administración integrado en el dispositivo de EP con los electrodos, por ejemplo, la sonda central 1702 con puerto de eyección 1710, o sonda central 1750 con puerto de expulsión 1751. En algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a la zona de tratamiento del tejido puede incluir proporcionar al dispositivo de EP la sonda central como dispositivo de suministro. En algunas modalidades, el dispositivo de administración incluye una sonda central 1702, 1750 que tiene una superficie interna que define al menos un primer lumen central y que se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal de la sonda central 1702, 1750. En algunas modalidades, al menos una parte del dispositivo de administración 1702 tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje del dispositivo de administración 1702 en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. La porción del dispositivo de administración de la sonda central 1702 puede tener una pluralidad de puertos de eyección colocados a lo largo de la geometría espiral, en la que el extremo proximal del dispositivo de administración de la sonda central 1702 está abierto y conecta de manera fluida el lumen central al que se administra el agente terapéutico, a las células o tejidos. El extremo distal del dispositivo de administración de la sonda central 1702 está abierto para definir un puerto de apertura/eyección 1710 para la administración de los restos terapéuticos en el tejido y tiene una forma configurada para perforar el tejido.
En otras modalidades, el dispositivo de administración de la sonda central 1750, ilustrado en las Figuras 20A-20C, tiene forma de tubo recto que incluye las cuchillas 1753 que tienen una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje del dispositivo de administración 1750 en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido. Al menos una parte del dispositivo de administración de la sonda central 1750 puede tener al menos un puerto de expulsión 1751 colocado sobre el mismo para conectar de manera fluida el lumen central al cual se administra el agente terapéutico, a las células o al tejido.
El método incluye además poner en contacto la sonda central con una célula enferma en la zona de tratamiento del tejido, accionar y extender el dispositivo de administración de la sonda central 1702, 1750 desde el aplicador en una dirección axial, perforar el tejido con al menos una porción del dispositivo de administración de la sonda central 1702, 1750 y crear una abertura a través de la cual al menos una porción de la sonda central se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido, inyectar los restos terapéuticos en el lumen central y administrar los restos al tejido a través del al menos un puerto de eyección 1751 y el extremo distal abierto de la sonda central.
En algunas modalidades, el método comprende además proporcionar el sistema o dispositivo de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación cargados opuestamente, por ejemplo, los electrodos 1720 configurados para colocarse alrededor de la zona de tejido, en los que los electrodos de electroporación están adaptados para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de los extremos distales tienen forma de aguja, configuradas para perforar el tejido y los electrodos de electroporación están adaptados para acoplarse a la fuente de energía. El método comprende además poner en contacto la zona del tejido con los electrodos de electroporación, suministrar un pulso eléctrico a los electrodos desde la fuente de energía y aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona que sea suficiente para la electroporación desde los electrodos de electroporación.
En algunas modalidades, un método para la administración de restos terapéuticos a una zona de tratamiento de un tejido comprende proporcionar un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a la zona de tratamiento del tejido. El método comprende además poner en contacto la sonda central, por ejemplo, 1702 y el electrodo distal 1752 con una célula enferma en la zona de tratamiento del tejido, accionar y extender la sonda central 1702 y el electrodo distal 1752 desde el aplicador en una dirección axial, perforar el tejido con el electrodo distal 1752 y con al menos una porción de la sonda central 1702 y crear una abertura a través de la cual al menos una porción de la sonda central se introduce al tejido para crear un canal de fluido 1734 para la administración de los restos terapéuticos al tejido, inyectar los restos terapéuticos en el lumen central 1704 y suministrar los restos terapéuticos al tejido a través de al menos uno de los puertos de eyección y el extremo distal abierto de la sonda central, suministrar un pulso eléctrico al electrodo distal y la sonda central desde la fuente de alimentación, aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona que sea suficiente para la electroporación desde el electrodo distal y la sonda central y retraer el electrodo distal 1752 y la sonda central 1702 del tejido.
En algunas modalidades, como se describió anteriormente, el método para administrar restos terapéuticos a la zona puede incluir además acoplar los EPE a una fuente de energía, poner en contacto la zona de tejido con los EPE, suministrar un pulso eléctrico a los electrodos desde la fuente de energía, y aplicar un campo eléctrico pulsado a la zona de tejido que sea suficiente para la electroporación de los EPE. La presente modalidad agrega una ventaja a los métodos de administración de la presente descripción de abrir los poros de las células, permitiendo de esta manera que las células absorban mayores volúmenes de restos terapéuticos y produzcan mejores resultados para el tratamiento.
En algunas modalidades, los campos eléctricos pulsados se seleccionan de un grupo que consiste en un pulso de onda cuadrada, un pulso de onda exponencial, una forma de onda oscilante unipolar de duración limitada y una forma de onda oscilante bipolar de duración limitada.
En algunas modalidades, como se describió anteriormente, el método para administrar restos terapéuticos a la zona puede incluir además proporcionar un sistema y método de detección de capacitancia junto con el sistema de electroporación y el método para la optimización de los parámetros de electroporación, como se describe con más detalle a continuación. Cuando se exponen a campos eléctricos de baja frecuencia y baja intensidad, las células generalmente se comportan como estructuras aislantes rodeadas de nubes iónicas que compensan las cargas fijas presentes en las membranas. Un campo eléctrico polariza la nube iónica y produce dipolos eléctricos que hacen que las células actúen como condensadores. Las células sanas actúan como condensadores más fuertes que las células muertas o enfermas con estructuras de membrana comprometidas, lo que resulta de esta manera en un acoplamiento capacitivo más fuerte entre las células y los electrodos de detección de capacitancia. Por lo tanto, estas propiedades pueden utilizarse como una indicación de la integridad de la membrana de las células, lo que a su vez produciría una determinación del grado de electroporación de las células.
El método para administrar restos terapéuticos a la zona de tejido puede incluir además detectar la capacitancia de los tejidos de la membrana celular para optimizar el proceso de electroporación.
En algunas modalidades, el método de la presente descripción puede incluir poner en contacto el tejido en la zona del tejido con el par de electrodos de detección de capacitancia, por ejemplo, 1720. La fuente de alimentación de bajo voltaje (por ejemplo, el generador A) conectada eléctricamente a los electrodos de detección de capacitancia se usa para aplicar una señal de interrogación de bajo voltaje a los electrodos de detección de capacitancia. Los métodos para detectar la capacitancia pueden incluir, pero sin limitarse a, formas de onda tales como bucles de enganche de fase, pulsos de onda cuadrada, pulsos de alta frecuencia y pulsos de chirp. Un sensor de voltaje y un sensor de corriente se usan para detectar una caída de voltaje y una corriente que fluye a través del circuito, y estos parámetros pueden ser procesados por un dispositivo de procesamiento de señal electrónica para determinar una capacitancia promedio para todas las células en el área medida. Como se describió anteriormente, la capacitancia medida es un indicador de qué tan saludables están las células, y se usa para determinar cuánto tiempo se aplicará un pulso eléctrico para interrumpir la membrana celular y proporcionar condiciones suficientes para la electroporación.
La Figura 23A, la Figura 23B y la Figura 23C, la Figura 23D, la Figura 23E y la Figura 23F ilustran una variedad de dispositivos EP que tienen una sonda central con una geometría espiral como se describe anteriormente, de acuerdo con la presente invención.
(ii) Dispositivo EP del dispositivo basado en trocar
Por consiguiente, la presente descripción proporciona sistemas para EP mejorada a las cavidades dentro del cuerpo que no son fácilmente accesibles. La Figura 24A, la Figura 24B y la Figura 24C ilustran un sistema EP de aplicador de barra directa basado en trocar de acuerdo con la presente descripción. El diseño del dispositivo del sistema EP de aplicador de barra directa basado en trocar permite la administración de genes inmunoterapéuticos a tumores inaccesibles para dispositivos de electroporación cutánea. Ejemplos de tales casos son donde un pulmón, hígado, seno o cualquier tumor está a más de 10 cm por debajo de la piel. El sistema EP ofrece ventajas de una colocalización mejorada de ADN y campos eléctricos para la administración eficiente de genes y la reducción de la variabilidad inducida por el usuario.
En algunas modalidades, el sistema para electroporación (EP) de células en un tejido de un sujeto, puede incluir un trocar que incluye una cánula 2402 y un obturador 2404, y un dispositivo de EP 2406 puede montarse y ser retráctil de manera deslizable dentro de la cánula 2402 para acceder a las células o tejido. En algunas modalidades, la cánula 2402 se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal abierto 2408 y define un primer lumen configurado para recibir el obturador 2404, y el obturador se extiende desde un extremo proximal 2410 hasta un extremo distal 2412. El extremo proximal del obturador puede incluir un mango montado sobre el mismo, y el extremo distal del obturador puede incluir una cuchilla o un extremo afilado 2414 configurado para perforar a través de la piel, penetrar en las cavidades corporales y formar una vía a través de la cual la cánula 2402 puede estar al menos parcialmente insertada en la cavidad del cuerpo. En algunas modalidades, el obturador 2404 está configurado para deslizarse dentro del primer lumen, y el extremo distal 2412 del obturador está configurado para extenderse hacia el exterior del primer lumen a través del extremo distal abierto de la cánula 2402.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP 2406 incluye un anclaje 2418 que se extiende desde un extremo proximal a uno distal 2420, al menos dos electrodos con carga opuesta 2422, una sonda central 2424 (que puede configurarse de la misma manera que la sonda espiral 1702 con un extremo distal abierto 1708) dispuesta de forma retráctil en el extremo distal 2420 del anclaje. En algunas modalidades, los al menos dos electrodos con carga opuesta 2422 están dispuestos de forma retráctil en el extremo distal 2420 del anclaje 2418 y configurados para colocarse alrededor de una zona de células diana, por ejemplo, la zona 1722 de la Figura 17A. En algunas modalidades, el dispositivo de medición está acoplado a los electrodos. Los electrodos están adaptados para acoplarse a un generador, por ejemplo, el generador A de la Figura 16, recibe al menos una forma de onda eléctrica del generador y administra al menos una señal de excitación y un pulso de EP al tejido en la zona. La sonda central puede tener una superficie interna que define al menos un lumen central y se extiende desde el extremo distal del anclaje. Al menos una porción de la sonda central 2424 puede tener una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de la sonda central en el tejido y para crear un canal para la administración de los restos terapéuticos al tejido de una manera similar a la descrita con respecto a 17A- 22C de la presente invención. Un extremo distal 2428 de la sonda central 2424 puede estar abierto para definir una abertura para la administración de los restos terapéuticos al tejido y puede tener una forma configurada para perforar el tejido. Cuando se despliega la sonda central, el anclaje 2418 se puede acoplar al extremo proximal de la sonda central 2424.
En algunas modalidades, cada espiral de la sonda central 2424 puede variar de 1 mm de diámetro a 6 mm de diámetro, típicamente de aproximadamente 1 mm a 3 mm, más típicamente de 1,2 mm a 2,3 mm, y en algunos casos aproximadamente 1,5 mm. En algunas modalidades, los electrodos pueden estar separados de 2 mm a 10 mm, más típicamente de 2 mm a 5 mm, y en algunos casos, aproximadamente 2 mm. En algunas modalidades, la longitud de la sonda central y la longitud de los electrodos pueden variar de 5 mm a 15 mm, más típicamente de 7 mm a 10 mm, y en algunos casos aproximadamente 8 mm. Aunque se enumera en términos de ciertos intervalos, se entenderá que se incluyen todos los intervalos desde el límite inferior más bajo hasta el límite superior más alto, que incluyen todos los intervalos intermedios o mediciones específicas, dentro de estos intervalos completos o cualquier intervalo específicamente enumerado.
En algunas modalidades, el anclaje está configurado para ajustarse a través de una aguja de biopsia de 12 ga para alcanzar una profundidad de alcance de 10 cm a través de la aguja de biopsia. De esta manera, el dispositivo de EP puede anclarse a tumores blandos para aumentar la dispersión de ADN. El dispositivo de EP de la presente invención proporciona la ventaja de que, para lograr una intensidad de campo de 350 V/cm, solo requiere que se apliquen 87 V a través de la separación de 2,5 mm entre electrodos. Las intensidades de campo eléctrico de esta magnitud se han asociado con una mejora significativa de la administración de TM.
En algunas modalidades, la cuchilla o el extremo afilado 2414 del obturador 2404 está configurado para extenderse hacia el exterior de la cánula 2402 a través de la abertura en el extremo distal 2408 de la cánula 2402. Los electrodos del dispositivo de EP 2422 pueden adaptarse para extenderse desde los extremos proximales a los distales, las puntas de los extremos distales pueden tener una forma de aguja configurada para perforar el tejido, y los electrodos 2422 pueden adaptarse para acoplarse al generador, recibir al menos uno forma de onda eléctrica del generador, y suministrar al menos una señal de excitación y un pulso de EP a la zona de las células diana.
Varias modalidades de la presente descripción están dirigidas a proporcionar un método para la administración de restos terapéuticos a las células en un tejido y EP de las células usando el dispositivo de EP de las modalidades mencionadas anteriormente. En algunas modalidades, el método comprende (i) insertar la sonda central en el dispositivo de anclaje, (ii) desplegar los electrodos, (iii) retirar parcialmente la sonda central, y (iv) inyectar los restos terapéuticos en el lumen de la sonda central para la administración de los restos terapéuticos al tejido a través del extremo distal del mismo. En algunas modalidades, el método puede incluir además (v) retirar la sonda central; y (vi) aplicar pulsos eléctricos desde el generador 1530 a los electrodos para electroporación; y (vii) retirar el dispositivo.
(iii) Dispositivo para mejorar la administración de agentes terapéuticos
En consecuencia, la presente descripción proporciona aparatos y métodos para la administración mejorada de restos terapéuticos a las células en un tejido de un paciente. Las Figuras 25-33 ilustran dispositivos EP para la administración mejorada de agentes terapéuticos de acuerdo con la presente descripción.
Como se representa en la Figura 27, el dispositivo de EP comprende la sonda central 2710 que tiene una superficie interna 2712 que define un primer lumen central 2715 a través del cual el al menos un cable de canalización 2720 puede extenderse a un exterior de la sonda central 2710 y es retráctil de vuelta al primer lumen central 2715. La sonda central 2710 incluye además un puerto de salida 2730 que conecta de manera fluida el primer lumen central 2715 al exterior de la sonda central 2710 y a través del cual fluyen los restos terapéuticos inyectados desde el primen lumen central 2715 al canal en la célula. El dispositivo de EP también incluye una rampa 2760 formada integralmente o acoplada a la superficie interna de la sonda central para guiar el cable de canalización 2720 fuera de la sonda central 2710 para alcanzar el tejido o las células enfermas.
En algunas modalidades, la sonda central 2710 tiene un extremo distal cerrado y un lumen proximal. La punta distal de la sonda 2710 está diseñada con cualquier forma diseñada para perforar tejido. El puerto de salida 2730 proximal de la punta distal, expone el primer lumen central 2715 al exterior de la sonda/aguja central 2710. El cable de canalización 2720, que también tiene una característica de perforación en la punta distal del mismo, está dimensionado de manera que se desliza dentro del primer lumen central 2715 y sale a través del puerto de salida 2730. El cable de canalización 2720 está adaptado para hacerse avanzar en el tejido del tumor y crear un canal a través del tejido que actúa como una vía de fluido para restos terapéuticos que se inyectan en un punto posterior del procedimiento. El cable de canalización 2720 se dirige hacia afuera por la rampa 2760 dentro de la sonda central 2710, como se ilustra en las Figuras 25-33. El cable de canalización 2720 está adaptado para retraerse en la sonda central 2710 y el dispositivo de EP puede girarse a una nueva orientación. El cable de canalización 2720 puede hacerse avanzar repetidamente en las células para crear canales adicionales para la administración de restos terapéuticos. Los canales creados por el cable de canalización 2720 mejoran la retención de restos terapéuticos inyectados en el tejido y permiten la inyección de un volumen mayor que el que es posible con una aguja/jeringa típica de tamaño similar.
En algunas modalidades, el dispositivo de EP puede incluir además un mango que automatiza la extensión, retracción y rotación de la sonda/aguja central 2710 y el cable de canalización 2720 para facilitar una penetración de profundidad suficiente.
En otras modalidades, por ejemplo, el dispositivo de EP endoscópico o basado en catéter de las Figuras 25 y 26, el dispositivo de EP incluiría una sonda/aguja central similar 2710 como se describe en la modalidad primaria.
En otras modalidades, por ejemplo, el dispositivo de EP de la Figura 30, el dispositivo de EP incluiría una sonda/aguja central similar 2710 como se describe en la modalidad principal. Esta modalidad tendría múltiples puertos de salida 2730 a través de los cuales múltiples cables de canalización pueden salir del dispositivo simultáneamente.
En alguna otra, como se ilustra en las modalidades de la Figura 29, el cable de canalización 2720 comprende un cable que tiene una cuchilla de corte 2773 conformada en el extremo distal. La cuchilla puede extenderse hacia el tumor, luego girarse para crear un disco como un corte en el tumor para formar un canal a través del cual los restos terapéuticos se administran a la célula.
En otra modalidad más, como se ilustra en la Figura 31, la sonda central tiene un extremo distal abierto similar a una jeringa/aguja típica. El cable de canalización 2720 puede estar formado de una aleación con memoria de forma, tal como un material superelástico (por ejemplo, nitinol) de manera que una curva se termofija en el cable (a veces denominada "memoria de forma"). Cuando el cable de canalización está en la sonda central 2710, el cable se endereza elásticamente. Al salir de la sonda/aguja central, el cable de canalización 2720 puede regresar a su forma curva, como se ilustra en la Figura 31, creando por lo tanto un canal que se extiende hacia afuera del dispositivo.
En aún otra modalidad, como se ilustra en la Figura 30, el dispositivo de EP comprende una sonda de inyección 2745 que tiene una aguja de inyección en un extremo distal del mismo para inyectar el agente terapéutico y una sonda central 2755 que tiene un lumen separado para guiar el cable de canalización 2720. Una superficie interna 2712 de la sonda central 2755 puede contener una rampa 2760, por ejemplo, como se ilustra en las figuras 25, 29 y 30, para guiar el cable de canalización 2720 hacia afuera desde la sonda central 2755 hacia el interior del tumor. Los dos miembros que crean los dos lúmenes se unen lado a lado mediante un método apropiado para el material de su construcción. Por ejemplo, si los dos lúmenes están hechos de un metal, se pueden soldar por puntos, y si los dos lúmenes están hechos de un material tal como un plástico duro, los dos lúmenes se pueden soldar por ultrasonidos. Alternativamente, se podría utilizar un solo miembro de múltiples lúmenes formados integralmente para lograr lo mismo. Esta configuración proporciona una ventaja en los tratamientos en los que los restos terapéuticos requieren un lumen de inyección más grande para la administración.
Con referencia a la Figura 27, un aparato para la administración mejorada de restos terapéuticos a células en un tejido de acuerdo con algunas modalidades de la presente descripción incluye además un conector eléctrico 2770 que conecta eléctricamente la sonda central 2710 y el cable de canalización 2720 a una fuente de energía 2780, un conector de diámetro pequeño, 2795 configurado para conectar la sonda central 2710 a una jeringa para la administración de los restos terapéuticos, y un mango 2790 que aloja el conector eléctrico 2770 y se acopla a los extremos proximales de la sonda central 2710 y el cable de canalización 2720 para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda central de dicho cable de canalización 2710.
Como se ilustra en la Figura 26, Figura 27, Figura 28 y Figura 29, la sonda central 2710 se extiende hacia afuera en una dirección vertical desde un extremo proximal a un extremo distal cerrado del mismo y está configurada con una forma de aguja en el extremo distal para proporcionar la penetración inicial en el tumor/tejido. La superficie interna 2712 de la sonda central 2710 define el primer lumen central 2715 y está configurada con la rampa 2760 que guía el cable de canalización 2720 hacia afuera desde el dispositivo de EP. El primer lumen central 2715 proporciona la vía para que los restos terapéuticos inyectados fluyan a lo largo antes de administrarse a las células o tejidos enfermos.
En algunas modalidades, el puerto de salida 2730 se coloca en una superficie lateral de la sonda central 2710 a una distancia predeterminada del extremo distal de la misma, a través de la cual los restos terapéuticos se administran a las células o tejidos enfermos. El puerto de salida 2730 conecta de manera fluida con el lumen central a un exterior de dicha sonda central. La sonda central 2710 puede estar formada por un material de baja conductividad recubierto con un material aislante (no conductor) en el extremo distal para evitar interferencias con los campos eléctricos que pueden aplicarse opcionalmente usando EPE para facilitar la absorción de los restos terapéuticos por las células. La sonda central 2710 puede medir de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 10 mm, dependiendo de la geometría y la fisiología del tejido a tratar y qué tan profundo el cable de canalización 2720 y los EPE 2750 necesitan insertarse en el tejido.
En algunas modalidades, el cable de canalización se coloca en el lumen central y se puede deslizar dentro de la sonda central. El cable de canalización puede tener un extremo proximal colocado en la sonda central y un extremo distal que tiene una perforación en forma de aguja configurada para extenderse hacia el exterior de la sonda central a través del puerto de salida 2730 para alcanzar y penetrar las células enfermas y crear un canal de fluido a través del cual los restos terapéuticos pueden administrarse al tejido. El cable de canalización puede estar formado por un material de baja conductividad recubierto con un material conductor, o un material aislante (no conductor) en el extremo distal para evitar interferencias con los campos eléctricos que pueden aplicarse opcionalmente con EPE. El cable de canalización 2720 puede medir de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 20 mm, dependiendo de la geometría y la fisiología del tejido a tratar y qué tan profundo el cable de canalización 2720 y los EPE 2750 necesitan insertarse en el tejido.
Como se ilustra en la Figura 29, la rampa puede formarse integralmente o acoplarse a la superficie interna 2712 de la sonda central, y puede adaptarse para entrar en contacto y guiar el cable de canalización para que salga de la sonda central hacia el exterior de la sonda central. La rampa 2760 se puede formar o acoplar a la superficie interna de la sonda central en un ángulo predeterminado que puede o no ser ajustable en función de un ángulo de extensión necesario para que el cable de canalización 2720 alcance las células enfermas.
Con referencia a la Figura 27, para suministrar energía al dispositivo de administración EP, el conector eléctrico 2770 conecta eléctricamente la sonda central 2710 y el cable de canalización 2720 a la fuente de energía 2780. En algunas modalidades, la fuente de energía puede ser un generador tal como el generador ilustrado en la Figura 16 de la presente descripción. La fuente de energía puede ser una fuente de energía de alto voltaje para facilitar la aplicación de pulsos eléctricos de alto voltaje a los EPE opcionales para la creación de campos eléctricos para abrir los poros de las células enfermas.
El mango 2790 aloja el conector eléctrico 2770 al menos en parte y está acoplado a los extremos proximales de la sonda central y el cable de canalización para facilitar una profundidad de penetración de los extremos distales de la sonda central y el cable de canalización. El mango 190 puede proporcionar el punto de terminación proximal de los diversos componentes (por ejemplo, el cable de canalización, el primer lumen central), el punto de conexión de la sonda central 2710 y la conexión del conector de diámetro pequeño 2795. El mango también sirve como la interfaz de usuario principal para el dispositivo y puede incluir uno o más botones de entrada de usuario conectados eléctricamente al cable de canalización y/o electrodos opcionales para la activación o despliegue del cable de canalización y/o electrodos opcionales. El mango también aloja el conector eléctrico 2770 que está conectado a la fuente de energía 2780. El mango permite el control sobre la orientación y dirección del dispositivo, despliega y retrae el cable de canalización, despliega y retrae la sonda/aguja central, despliega y retrae los electrodos opcionales, activa remotamente la administración de pulsos de electroporación (opcional). Además, como se describió anteriormente, el mango está configurado para facilitar la profundidad de penetración de la aguja, el cable de canalización y los electrodos.
En algunas modalidades, el mango 2790 está formado para facilitar el uso del médico, por ejemplo, con piezas o agarres moldeados del mango, elementos de iluminación opcionales en el extremo distal, cámaras para observar y documentar los sitios de tratamiento, pinzas de biopsia, tijeras para tejidos, dispositivos de ligadura, sistemas de suturas, etc.
Además, los electrodos 2750 y el mango 2790 están hechos preferiblemente de materiales que pueden esterilizarse y configuraciones que minimizan de manera similar la captura de microorganismos si el conjunto de electrodos y el alojamiento de varillas se van a reutilizar. En algunas modalidades, al menos los conjuntos de electrodos son desechables, y en algunas modalidades también lo es todo el mango.
En algunas modalidades, como se ilustra en las Figuras 25 y 26, el dispositivo de administración de EP puede incluir además un eje de catéter que rodea una superficie externa de la sonda central para soportar y proteger la sonda central durante la inserción en un cuerpo que tiene el tejido, como se ilustra en la Figura 8.
a. Electrodos de electroporación
Como se describió anteriormente, los EPE 2750 están conectados eléctricamente a una fuente de alimentación EP 2780. El conector eléctrico 2770 puede incluir cuatro o más cables conductores (dependiendo del número de EPE) para transmitir señales eléctricas desde la fuente de alimentación a cada uno de los e Pe . Estas señales pueden incluir el punto de ajuste del voltaje de la aguja, el ancho del pulso, la forma del pulso, el número de pulsos y la secuencia de conmutación. Como apreciarán los expertos en la técnica y se describirá más detalladamente a continuación, los electrodos de EP también pueden servir como electrodos de detección de capacitancia (CS) o de detección de impedancia (EIS), en cuyo caso se utiliza una segunda fuente de alimentación de bajo voltaje con los mecanismos de conmutación adecuados. para permitir el suministro de señales EP de mayor voltaje y luego señales CS o EIS de menor voltaje como se ilustra en la Figura 1.
Los electrodos de EPE 2750 están formados por material conductor, aunque se pueden usar recubrimientos aislantes opcionales como se describe en la presente descripción. Los electrodos pueden estar hechos de cualquier material conductor capaz de pasar las grandes densidades de corriente instantánea asociadas con los pulsos de alto voltaje aplicados, que incluyen, pero sin limitarse a, ciertos metales y sus óxidos, que incluyen el oro; platino; paladio; silicio; aluminio; electrodos de óxido de metal que incluyen óxido de platino, óxido de titanio, óxido de estaño, óxido de estaño indio, óxido de paladio, óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de molibdeno (Mo2O6), óxido de tungsteno (WO3) y óxidos de rutenio; y carbono (que incluyen electrodos de carbono vidriosos, grafito y pasta de carbono). Los electrodos preferidos incluyen AgCl, cobalto-cromo, titanio, acero inoxidable, platino, oro o metal de alta conductividad eléctrica que está chapado en oro o platino.
Además, los electrodos, el dispositivo de administración TM y el alojamiento de varillas están hechos preferiblemente de materiales que pueden esterilizarse y configuraciones que minimizan de manera similar la captura de microorganismos si el conjunto de electrodos y el alojamiento de varillas se van a reutilizar. En algunas modalidades, al menos los conjuntos de electrodos y/o de administración de TM son desechables, y en algunas modalidades todo el alojamiento de varillas también lo es.
En algunas modalidades, por ejemplo, cuando los extremos distales de los EPE están expuestos para la generación de los campos eléctricos, pero los extremos proximales de los mismos pueden estar recubiertos con una sustancia no conductora para limitar la aplicación del campo eléctrico solo a los extremos distales de EPE adyacentes al tejido y no a lo largo de la longitud de los electrodos, por ejemplo, para permitir la EP "más profunda" en el tejido, pero no en regiones "poco profundas". En algunas modalidades, los EPE pueden tener áreas de material aislante alternativo y electrodos desnudos, como se representa generalmente en las Figuras 4A y 4B. En esta modalidad, los electrodos pueden recubrirse en el mismo patrón, dando como resultado campos eléctricos más uniformes, o patrones diferentes, dando como resultado campos eléctricos asimétricos. De manera similar, para todas las configuraciones de electrodos en la presente descripción, los electrodos pueden tener las mismas longitudes o longitudes diferentes.
Los campos eléctricos pulsados generados por tales EPE parcialmente aislados se concentran principalmente en regiones entre y cerca de las porciones de punta expuestas en los extremos distales de los electrodos durante un tratamiento, y son pequeños en regiones entre y cerca de las porciones aisladas.
En algunas modalidades, los EPE generalmente tienen una longitud para rodear completamente el tejido a tratar. En las modalidades preferidas, todos los conjuntos de electrodos (el "conjunto" de electrodos) tienen la misma longitud dentro del conjunto, aunque en algunos casos, el uso de diferentes longitudes de electrodos puede dar como resultado campos eléctricos asimétricos y alterados.
En muchas modalidades, los electrodos varían de 1 mm a 20 mm de longitud. Se debe señalar que esta medida es la profundidad de inserción y no la longitud total de los electrodos 2750; en general, habrá una porción del electrodo que se extiende desde el punto de contacto con el tejido y se extiende dentro del mango 2790 para su fijación al circuito apropiado, para mantener los electrodos en la configuración espacial correcta, etc.
En muchas modalidades, el ancho y la conformación en sección transversal de los electrodos para la inserción están configurados para minimizar el dolor. En consecuencia, el ancho de los electrodos puede ser de aproximadamente 0,5 mm a 1 mm a 20 mm, se prefiere de 1 mm a 15 mm.
b. Métodos de administración de restos terapéuticos
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a un método para administrar restos terapéuticos a células en una zona de células diana en un tejido usando el dispositivo de administración 100 de la presente invención.
En algunas modalidades, el método para administrar restos terapéuticos a la zona de células diana comprende proporcionar el dispositivo para administrar restos terapéuticos de cualquiera de las modalidades de la presente descripción, a una zona de células diana de un tejido. La Figura 33 es una ilustración de un método para administrar restos terapéuticos a una zona de células diana de un tejido usando un dispositivo de EP de acuerdo con la presente descripción.
En algunas modalidades, el método para administrar restos terapéuticos a una célula puede incluir insertar una sonda/aguja central, por ejemplo, 2710 en la célula. En algunas modalidades, por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 25 y 25, el dispositivo de EP puede ser para uso endoscópico para alcanzar cavidades de un cuerpo que no son fácilmente accesibles. El cable de canalización 2720 se despliega desde el interior de la sonda central 2710 hacia el exterior de la sonda central 2710 a través del puerto de salida 2730 en una pared lateral de la sonda central 2710, creando de esta manera un canal de fluido en las células o el tejido. Luego se retira el cable de canalización 120, se gira la sonda central 2710 y se extiende nuevamente el cable de canalización. Múltiples despliegues de sonda crean canales fluidos dentro del tumor. Con el cable de canalización retirado, el agente terapéutico se inyecta, fluyendo hacia los canales de fluido.
El método para administrar restos terapéuticos a la zona de células diana de acuerdo con la presente modalidad comprende además insertar la sonda central 2710 en una célula enferma en la zona de células diana, accionar y extender el cable de canalización 2720 desde el lumen central en una dirección axial. de la sonda central 2710 y perforar las células o el tejido con el extremo distal del cable de canalización que tiene la forma de aguja. El método puede incluir además, como resultado de la perforación, hacer una abertura a través de la cual al menos una porción del cable de canalización 2720 se introduce al tejido y crear un canal de fluido a través del cual se administran los restos terapéuticos. El método puede incluir además accionar la rampa 2760 que está formada integralmente con o se acopla a la superficie interna de la sonda central 2710 y poner en contacto el cable de canalización con la rampa para guiar una vía del cable de canalización a través del puerto de salida hacia el distal extremo de la sonda central 2710. Al salir de la sonda central, el cable de canalización 2710 se extiende para perforar el tejido y crea una abertura a través de la cual al menos una parte del cable de canalización se introduce al tejido para crear un canal de fluido para la administración de los restos terapéuticos al tejido. El cable de canalización puede retraerse hacia el lumen central y los restos terapéuticos se inyectan en la sonda central a través de una jeringa. Una vez inyectados en la sonda central, los restos terapéuticos viajan a través del puerto de salida y hacia los canales en las células creados por la inserción del cable de canalización.
En otras modalidades, el cable de canalización puede tener forma de cuchilla y el método para crear los canales puede incluir además rotar el cable de canalización mientras está en la celda para crear un canal cilíndrico hueco con un área más grande para recibir cantidades mayores de restos terapéuticos.
VI. Métodos de control adaptativo
Diversas modalidades de la presente descripción están dirigidas a un método de control adaptativo para controlar parámetros de pulsos de EP durante la EP de células en un tejido, usando un dispositivo de e P. La Figura 36 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina de control para un método de control adaptativo para controlar los parámetros de pulsos de EP durante el uso de un sistema EP de acuerdo con la presente descripción, y la Figura 37 es un diagrama de flujo que ilustra una rutina de control de alimentación anticipada un paso adelante para optimizar los parámetros de pulsos de EP empleando la rutina de control de la Figura 36 de acuerdo con la presente descripción. En algunas modalidades, el método de control adaptativo puede implementarse usando cualquiera de los dispositivos EP descritos en la presente descripción. Sin embargo, el método de la presente descripción no se limita a tales, sino que también se puede poner en práctica en cualquiera de los sistemas y dispositivos/aplicadores de EP y en cualquier método como los descritos en las Solicitudes de Patentes Provisionales de los Estados Unidos núms. 62/214,807, 62/214,872, 62/141,142, 62/141,182, 62/141,256, y 62/141,164.
Los dispositivos, sistemas y métodos de la presente descripción mejorarán el proceso de terapia génica basada en EP. Los sistemas EP actuales aplican un sistema de control de lazo abierto que utiliza parámetros estáticos que se basan en el conocimiento a priori determinado por estudios preclínicos en modelos homogéneos de tumores singénicos. Sin embargo, los datos preliminares han demostrado que incluso en tumores homogéneos, el tiempo requerido para aplicar un campo electrostático a través de una membrana celular sigue una distribución logarítmica normal. La aplicación de parámetros estáticos a diferentes tumores, incluso en un modelo homogéneo, da como resultado una amplia gama de campos electrostáticos aplicados a través de las membranas celulares y conduce a la variabilidad del tratamiento. Un remedio potencial es definir parámetros estáticos que apliquen pulsos de EP suficientemente largos que abarquen el 95 % de los tiempos de carga de membrana conocidos. Sin embargo, debido a la variación en los tiempos de carga, el tumor promedio se trataría en exceso por un factor de 4, lo que aumenta la probabilidad de efectos adversos tales como la necrosis y la apoptosis. La presente descripción proporciona una solución al problema antes mencionado mediante la implementación de un sistema de control de lazo cerrado que utiliza un control de retroalimentación basado en la detección de tejido para optimizar el proceso de EP con mediciones específicas de tumor adquiridas antes y entre cada pulso de EP. En algunas modalidades, la detección de tejido se usará para medir el tiempo de carga de membrana para un tumor específico para adaptar cada pulso de EP para un tratamiento óptimo. Se imponen límites de restricción en los parámetros de pulsos de EP para garantizar la convergencia de retroalimentación. Las condiciones necesarias para implementar un sistema de control de lazo cerrado para mejorar la EP son (1) la capacidad de ejercer una fuerza eléctrica sobre un tejido para conducirlo hacia un estado deseado y (2) la capacidad de medir el estado del tejido. Esto se puede lograr midiendo los cambios bioeléctricos como resultado de las señales de excitación eléctrica aplicadas.
El método de control adaptativo de retroalimentación de la presente descripción emplea un mecanismo de control de retroalimentación de lazo cerrado para regular la EP mediante el control de las propiedades fisiológicas de los tumores antes y entre los pulsos de EP. Las propiedades fisiológicas se determinarán ajustando los datos de tejido EIS a modelos de circuitos equivalentes, descritos en la presente descripción, en tiempo real con una rutina de ajuste de curva de mínimos cuadrados no lineales. La adaptación de los datos a los modelos de tejido permite cuantificar la integridad de las membranas celulares, representadas por los CPE, para el tejido que se está tratando. La duración de los pulsos de EP se modula en función de los parámetros de ajuste del modelo de CPE, lo que permite detener la EP cuando un cambio relativo en los parámetros de CPE alcanza un nivel asociado con la expresión terapéuticamente beneficiosa de ADNp. Los dispositivos de control, los sistemas y los métodos de la presente descripción permitirán al usuario inyectar una molécula terapéutica, caracterizar el estado basal del tejido, administrar pulsos de EP optimizados para ese tejido y detener el pulso cuando se logra una caída relativa en la integridad de la membrana. Esto elimina cualquier ambigüedad asociada con EP y asegura la administración exitosa de genes inmunoterapéuticos independientemente de las variaciones en las propiedades del tumor. Por lo tanto, el EIS representa un avance significativo en el hardware utilizado actualmente para la inmunoterapia intratumoral clínica.
Varios aspectos de la presente descripción abordan la necesidad de avanzar en la práctica de EP mediante la implementación del sistema de control de retroalimentación dinámica, como se describió anteriormente. La EP in vivo para terapia génica se ha utilizado clínicamente en indicaciones de vacunación y oncología para muchos tipos de tejidos y tumores diferentes. Como se describió anteriormente, EIS es una técnica de baja potencia capaz de monitorear tejidos en tiempo real. Esta técnica se realiza aplicando una serie de señales de excitación de bajo voltaje a través de un par de electrodos y midiendo una corriente de respuesta en un intervalo de frecuencias. La magnitud y la fase de cada excitación aplicada se calcula y se ajusta a un modelo de circuito equivalente del tejido. Un circuito equivalente común usado para el tejido se ilustra arriba. En este modelo, los elementos resistivos (Ri y Re) se deben a la matriz intracelular y extracelular, respectivamente, y las estructuras lipídicas están representadas por el elemento de fase constante (CPEm). CPEm es una función que representa la carga o capacitancia de las bicapas lipídicas (denotada por Qm) y un escalar que va de 0 a 1 que representa la naturaleza no ideal del capacitor (denotado por a). La constante de tiempo para cargar la bicapa lipídica, calculada como t = (RiQm) 1/a, puede usarse para identificar las duraciones óptimas del pulso de EP antes de cada tratamiento.
En algunas modalidades, el método de control adaptativo para controlar los parámetros de pulsos de EP durante la electroporación (EP) comprende proporcionar cualquiera de los sistemas EP descritos en la presente descripción. Diversas modalidades de los sistemas y dispositivos EP de la presente descripción utilizan los mismos electrodos para realizar mediciones EIS de baja potencia y para pulsos de EP de alta potencia. La configuración antes mencionada es ideal, ya que esto reduce el número de electrodos requeridos y mide directamente las respuestas de los tejidos. El método de control adaptativo comprende además inicializar parámetros de pulsos de EP para realizar la EP en el tejido y los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan al menos en parte en al menos un modelo entrenado como se ilustra en la Figura 38. La Figura 38 es una ilustración de la etapa de entrenamiento inicial para un modelo utilizado para estimar los parámetros de pulsos de acuerdo con la presente descripción. Como se describió anteriormente, el modelo puede ser un modelo basado en la física, un modelo empírico o un modelo controlado por datos. En algunas modalidades, el modelo entrenado se entrena usando datos empíricos observados durante la operación inicial de un dispositivo de EP usando parámetros de pulsos de EP fijos. Los modelos pueden ser entrenados usando rutinas de aprendizaje supervisado que usa métodos de aprendizaje automático. En algunas modalidades, la implementación particular utilizada para la etapa de predicción del modelo puede ser un árbol de soporte de decisiones que genera un conjunto de reglas lógicas para la estimación de parámetros y diagnósticos de acuerdo con el método de control adaptativo de la presente descripción.
En algunas modalidades, la presente descripción está dirigida a un "control de alimentación anticipada un paso adelante". Por "control de alimentación anticipada un paso adelante" se entiende que antes de que se aplique un primer pulso de EP, la rutina de estimación de parámetros inicializa los parámetros de control iniciales para el primer pulso basado en el modelo entrenado en la fase de entrenamiento inicial usando los datos empíricos de previamente conducidos experimentos. Estos experimentos realizados anteriormente pueden basarse, por ejemplo, en muestras de tejido con tumores que tienen características similares a las del tejido actual que se someterá al método de control de la presente descripción. La inicialización puede ser una fase de entrenamiento inicial que se realiza fuera de línea. Las rutinas de estimación de parámetros (que se describirán más detalladamente a continuación) se crean primero durante una fase inicial de entrenamiento del modelo, utilizando, por ejemplo, datos empíricos recopilados de una serie de experimentos/ensayos. Esto se puede hacer sin conexión operando el sistema sin ningún control de alimentación anticipada o retroalimentación (parámetros de pulsos fijos). Los datos empíricos pueden incluir una variedad de configuraciones de pulso fijo, características resultantes y resultados biológicos correspondientes resultantes de estos experimentos/ensayos. Basado en los modelos previamente entrenados y las características medidas, derivadas de las mediciones de detección de tejido en la fase de entrenamiento inicial y de un tipo de tejido o tumor identificado en una fase de diagnóstico, el controlador utiliza la rutina de estimación de parámetros para seleccionar parámetros/condiciones óptimas para el primer pulso de EP. Estos primeros parámetros de pulsos se " alimentan anticipadamente" para aplicarse como el primer pulso para la rutina de control en oposición a los sistemas y métodos EP convencionales en los que los parámetros/condiciones del primer pulso se basan en condiciones fijas. En este sentido, los métodos de la presente descripción utilizan el control de alimentación anticipada para proporcionar parámetros óptimos de EP basados en un tipo de tejido detectado, junto con el control de retroalimentación para detectar las condiciones de la célula, por ejemplo, el grado de permeabilización y ajustar los parámetros de pulsos en consecuencia.
La Figura 41A y la Figura 41B son un diagrama de flujo que ilustra el método para el control adaptativo de los parámetros de pulsos de EP de acuerdo con la presente descripción. Como se ilustra en la Figura 41A, el método de control adaptativo comprende además aplicar señales de excitación de voltaje y corriente desde el generador de señal 1530 a las células usando el iésimo par de electrodos del dispositivo de EP 1540, y medir el voltaje y la corriente a través de las células y tejidos correspondiente a las señales de excitación aplicadas para obtener propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos, que incluyen pero no se limitan a capacitancia, resistencia e impedancia. Aquí, el i=1 para mediciones tomadas a través de un primer conjunto de electrodos. En algunas modalidades, las mediciones de corriente y voltaje pueden realizarse mediante un sensor de voltaje y un sensor de corriente, por ejemplo, como se ilustra en el dispositivo de medición 1510 del sistema de control de la Figura 15. Los sensores de corriente y voltaje (que pueden integrarse en los electrodos del dispositivo de EP o estar contenidos por separado en otra parte del sistema de control de la presente descripción) actúan como transductores que detectan corriente y voltaje a través de las membranas celulares y detectan cualquier cambio en las cantidades y proporcionan una señal de salida al controlador 1505, para que el controlador realice una función correspondiente a las señales recibidas de los sensores, es decir, predicen los primeros parámetros de pulso. La señal de voltaje de excitación se aplica inicialmente, y luego entre cada conjunto de pulsos de EP, por ejemplo, entre el primer y el segundo pulso de EP, y se mide a través del tejido. Esta señal puede ser una señal de banda limitada. Se mide la señal de corriente correspondiente. Los datos de este sensor están correlacionados con el tiempo y se guardan internamente para su uso durante el preprocesamiento de datos como se describe a continuación.
El método de control adaptativo comprende además obtener los datos del sensor del dispositivo de medición 1510, correspondientes a los resultados de las propiedades de las células o tejidos medidos y procesar los datos en diagnósticos y parámetros de control actualizados. En estas modalidades, el módulo de preprocesamiento 1550 del controlador 1505, procesa previamente los datos para separar los datos convenientes de los datos inconvenientes. En algunas modalidades, los sensores de voltaje y corriente 1510 transmiten una señal al controlador 1505 de las mediciones de voltaje y corriente, y el controlador deriva datos de impedancia de estas mediciones.
Como se ilustra en la Figura 41A, el módulo de preprocesamiento 1550 del controlador 1505 preprocesa y separa los datos medidos en datos convenientes e inconvenientes. El controlador 1505 puede ejecutar un algoritmo para procesar los datos obtenidos de diversas mediciones y almacenados internamente, lo que puede permitir el trazado de curvas y otros análisis estadísticos para encontrar un conjunto de parámetros de EP que produzcan los mejores resultados de EP. En algunas modalidades, los datos inconvenientes se almacenan en el módulo de memoria para marcar los datos recopilados posteriormente con propiedades similares a los datos "inconvenientes" como protección adicional.
En algunas modalidades, el preprocesamiento de datos puede comprender minería de datos. Los métodos de recopilación de datos a menudo se controlan libremente, lo que da como resultado valores fuera de intervalo, combinaciones de datos imposibles, valores perdidos, etc., por lo tanto, analizar datos que no se han examinado cuidadosamente para estos datos inconvenientes puede producir resultados engañosos. Por lo tanto, el preprocesamiento de datos llevado a cabo por el controlador de la presente descripción proporciona las garantías necesarias para la calidad en la representación de los datos. Para este efecto, los datos del sensor se limpian eliminando valores atípicos, valores fuera de intervalo, valores faltantes, eliminando polarizaciones, escalado, correlación cruzada y aplicando rutinas de eliminación de ruido. En algunas modalidades, se utiliza una rutina de validación del sensor para determinar o evaluar la calidad de los datos antes de que el controlador extraiga las características para estimar los parámetros de pulsos de EP mejorados y, lo más ideal, optimizados.
En algunas modalidades. El módulo de preprocesamiento del controlador puede preprocesar los datos utilizando cualquiera de los siguientes:
Filtro antirruido - un filtro digital que elimina el ruido de las señales del sensor. El filtro puede implementarse como un filtro de respuesta de pulso infinito (IIR) o de respuesta de pulso finito (FIR). Esto también se puede implementar como un filtro analógico o parte de los circuitos de EP. Sin polarización - las señales de CA medidas por los sensores pueden preprocesarse eliminando la polarización de CC de cada una de las señales. Escalado - los datos pueden basarse en valores estandarizados tal como la desviación estándar. Filtrado medio - los datos pueden filtrarse utilizando una técnica de filtrado digital no lineal. Valores atípicos - los datos se pueden procesar para eliminar valores extremos mediante la identificación de valores fuera de intervalo o valores que exceden un número especificado de desviaciones estándar del resto del conjunto de datos. Validación del sensor - el controlador puede llevar a cabo una rutina ejecutando un algoritmo que analiza la calidad de los datos medidos utilizando medidas estadísticas tales como desviación estándar, número de valores atípicos, asimetría y curtosis, o cualquier otra medida estadística conocida para analizar la calidad de los datos. Por ejemplo, si la desviación estándar de los datos excede un umbral, los datos se marcan como "datos inconvenientes" o un conjunto de datos no utilizable.
El método de control adaptativo de la presente descripción comprende además extraer características relevantes de los datos convenientes por el módulo de extracción de características 1570. Por "características" se entiende valores derivados de los datos preprocesados que pretenden ser informativos y no redundantes en función de diversas características de los datos preprocesados. Las características del sistema pueden estimarse y controlarse, lo que demuestra que el controlador 1505 puede estabilizar el sistema.
En algunas modalidades, el módulo de extracción de características está configurado para ejecutar ciertas instrucciones de software para derivar características relevantes de los datos convenientes preprocesados utilizando rutinas computacionales. Las características de los datos convenientes preprocesados pueden obtenerse utilizando las rutinas computacionales que incluyen, pero sin limitarse a, estadísticas descriptivas de datos, modelos descriptivos de datos, transformaciones independientes del tiempo, transformaciones de series temporales, extracción de características dependientes del dominio.
En algunas modalidades, las estadísticas descriptivas de los datos del sensor pueden incluir, pero no se limitan a, la media, la desviación estándar, cresta a cresta, el valor medio cuadrático (RMS), la varianza, la curtosis, el factor de cresta, el coeficiente de correlación, la correlación automática y la correlación cruzada. Para los eventos, las estadísticas descriptivas de los datos pueden incluir conteo, tasa de ocurrencia, duración y demoras de tiempo. Los modelos descriptivos de datos pueden incluir modelos de distribución, por ejemplo, distribuciones paramétricas, histogramas, modelos de regresión (uso de parámetros de modelo o errores de modelado):ajuste de curvas, modelos de regresión automática (AR), modelos de clasificación/agrupación (usando la etiqueta de clase como característica), probabilidad de coincidencia de secuencia, clasificadores de reconocimiento de patrones (discriminante de Fisher, teorema de Bayes). Las transformaciones independientes del tiempo pueden incluir operaciones matemáticas explícitas tales como diferencia, suma, proporción, logaritmo, potencia n, análisis de componentes principales y análisis de componentes independientes. Las transformaciones de series de tiempo pueden incluir dominio de frecuencia, dominio de frecuencia de tiempo y dominio de wavelet. La extracción de características dependientes del dominio puede incluir características basadas en la física, tales como las relaciones esperadas de entrada-salida o salida-salida, estados ocultos derivados y procedimientos especiales para el procesamiento de datos, tales como segmentaciones de régimen operativo y análisis de envolvente.
En algunas modalidades, las características se derivan de un modelo paramétrico de relación de magnitud o diferencia de fase del voltaje de excitación y las señales de corriente. Tales datos incluyen, pero no se limitan a, resistencia intracelular, resistencia extracelular, resistencia a la solución, capacitancia de membrana, admitancia, exponente de elemento de fase constante y constante de tiempo de carga. La extracción de características mediante el módulo de extracción de características puede incluir determinar la capacitancia o la impedancia de las membranas celulares de las células que resultan de las señales de excitación aplicadas. En estas modalidades, la impedancia puede determinarse a partir de la medición de las propiedades dieléctricas y conductoras de células y tejidos resultantes de las señales de excitación aplicadas mediante la aplicación de señales de banda limitada repetidas en un intervalo de frecuencia fijo. Las propiedades dieléctricas y conductoras de las células o el tejido están determinadas por la relación de magnitud y la diferencia de fase del voltaje de excitación y la corriente aplicada a las células o el tejido. El controlador 1505 puede calcular la magnitud y la fase de cada excitación aplicada y ajustarlas al modelo de circuito equivalente del tejido descrito anteriormente. En el modelo, los elementos resistivos (Ri y Re) se deben a la matriz intracelular y extracelular, respectivamente, y las estructuras lipídicas están representadas por el elemento de fase constante (CPEm). CPEm es una función que representa la carga o la capacidad de las bicapas lipídicas (denotado por Qm) y un escalar que varía de 0 a 1 que representa la naturaleza no ideal del condensador (denotado por a). La constante de tiempo para cargar la bicapa lipídica, calculada como t = (RiQ m)1/a, puede ser utilizada por el módulo de estimación de parámetros de pulsos para estimar las duraciones óptimas del pulso de EP antes de cada tratamiento.
La relación de magnitud y la diferencia de fase entre el voltaje de excitación y las señales de corriente aplicadas a las células y el tejido se determina mediante la correlación cruzada de dichas señales de voltaje y corriente de excitación con señales de referencia conocidas almacenadas en dicho módulo de memoria. Ejemplos de características incluyen, pero no se limitan a los siguientes a) valores de relación de magnitud y diferencia de fase de dichas señales de voltaje de excitación y corriente a frecuencias fijas, b) al menos uno de una media, mediana, máxima y mínima de i) relación de magnitud o diferencia de fase de dicho voltaje de excitación y magnitud de señales de corriente sobre una banda de frecuencia estrecha, ii) relación de magnitud o diferencia de fase de dicho voltaje de excitación y fase de magnitud de señales de corriente sobre una banda de frecuencia amplia, c) curvatura, pendiente y ruido de dicha relación de magnitud o diferencia de fase de dicho voltaje de excitación y señales de corriente con respecto a la frecuencia; d) parámetro elemental de fase constante, e) resistencia de alta frecuencia (por ejemplo, a 100 Hz); resistencia de baja frecuencia (por ejemplo a 1 kHz), y f) capacitancia.
En algunas modalidades, el método de control de la presente descripción incluye aplicar al menos una parte de las características relevantes de los datos convenientes por el módulo de diagnóstico a al menos un modelo de diagnóstico entrenado, como se ilustra en la Figura 40. El diagnóstico tisular a priori es importante para predecir una EP exitosa. Como se ilustra en la Figura 40, las características se utilizan como entradas para una serie de modelos de diagnóstico para (i) detección de tejido, (ii) detección de tipo de tumor, (iii) detección de inyección y (iv) detección de permeabilización. En base al resultado de estos modelos, el sistema (i) finalizará el tratamiento como resultado de la permeabilización, (ii) procederá a estimar el siguiente parámetro de pulso, o (iii) detendrá y alertará al operador de un evento de diagnóstico (por ejemplo, no se detectó tejido, no se detectó tumor, no se detectó inyección). Se utilizarán una o más rutinas de inferencia estadística (por ejemplo, un razonador bayesiano) para combinar o fusionar múltiples funciones para cada módulo de diagnóstico. El sistema incluirá varios módulos de diagnóstico utilizados para tomar decisiones para la entrada de control (pulso aplicado). En algunas modalidades, el método de control comprende ajustar o aplicar las características derivadas al modelo de diagnóstico entrenado, por el controlador, y observar el ajuste de los datos, donde un ajuste o correlación deficiente es un indicador de un problema de diagnóstico, por ejemplo, la colocación incorrecta de electrodos, por ejemplo en tejido necrótico o fibrótico, corrosión de electrodos. En algunas modalidades, un criterio para que el tejido se ajuste al modelo, por ejemplo, el modelo de tejido basado en CPE es R2>0,98. El módulo de diagnóstico 1580 del controlador 1505 genera una respuesta de diagnóstico, como se describió anteriormente, basada al menos en parte en el resultado del ajuste o aplicación, en la que la respuesta de diagnóstico incluye detección de tejido, detección de tipo de tumor, detección de colocación de aguja, permeabilización celular detección, diagnóstico de colocalización, verificación de pulso y diagnóstico de repulsión.
Las rutinas de diagnóstico detalladas anteriormente juegan un papel importante en los métodos de control de la presente invención. Un área donde esto es especialmente importante es en la detección de colocalización. La superposición del campo eléctrico con la inyección es primordial para el éxito del proceso de EP. Las mediciones eléctricas aseguran que las anormalidades no interfieran con el tratamiento. Los ejemplos de problemas que causan una pobre colocalización incluyen, pero sin limitarse a, la inyección más profunda que el campo E efectivo, la desviación del elemento de inyección y las anomalías biológicas en los tejidos o las células. Los experimentos y estudios realizados demostraron que una buena colocalización se caracteriza por una caída en la resistencia de la solución de al menos 10 %. La presente descripción tiene como objetivo lograr una colocalización buena o ideal, al menos en parte, integrando dispositivos de administración de restos terapéuticos con electrodos de EP en un único dispositivo o aplicador de EP. Las rutinas de diagnóstico de la presente descripción realizadas por el módulo de diagnóstico aseguran que la EP se realice solo después de que se observe una buena colocalización, se detecte el tejido, se detecte el tumor y se detecte la inyección. Cuando se cumplen las condiciones mencionadas anteriormente, el controlador aplica las características relevantes al modelo de tejido basado en CPE para estimar los parámetros de pulsos iniciales.
En algunas modalidades, como se describió anteriormente, el método de control adaptativo incluye además estimar los primeros parámetros de pulso, mediante el módulo de estimación de parámetros de pulso, en función del resultado de la aplicación de características relevantes a los modelos de tejido basados en CPE después de la modalidad de las rutinas de diagnóstico y la extracción de características descrita anteriormente. Es decir, si se detecta tejido, si se detecta un tumor, y si se detecta inyección, los parámetros de pulsos de EP inicializados se basan en al menos un modelo entrenado y dichas características medidas para estimar los primeros parámetros de pulsos de EP mejorados o, idealmente, optimizados. En algunas modalidades, como se ilustra en las Figuras 36 y 37, las características combinadas con características anteriores se usarán para determinar los parámetros de pulsos futuros. Los estimadores pueden incluir estimadores de espacio de estado, redes neuronales artificiales, estimadores autorregresivos (AR) y de promedio móvil autorregresivo (ARMA).
En algunas modalidades, el método de control comprende además aplicar un primer pulso de EP basado en los primeros parámetros de pulsos mejorados/optimizados estimados. En las Figuras 41A y 41B se ilustran varias modalidades de la secuencia de pulsos, donde i= secuencia de pulsos (para las señales de excitación i=0 , para el primer pulso de EP aplicado, i=1) y N= el número de pares de electrodos. El método de control adaptativo puede comprender además la predicción de parámetros de pulsos de EP posteriores después de que se haya aplicado el primer pulso de EP, utilizando el modelo basado en CPE entrenado basado en un parámetro de pulso de EP previo y mediciones de voltaje y corriente de la respuesta de la célula al primer pulso de EP, y un cambio en al menos una de las características entre pulsos de EP aplicados. Como se ilustra en la Figura 41B, las rutinas de detección de tejido descritas anteriormente se repiten entre pulsos de EP aplicados hasta que se alcanzan los parámetros de pulsos de EP optimizados o hasta que se alcanza un límite de pulso.
En algunas modalidades, el método de control puede comprender además a) aplicar un pulso de EP posterior basado en los parámetros de pulsos de EP posteriores previstos, y b) repetir la aplicación de las señales de excitación de voltaje y corriente a las células y el tejido, repetir la medición de las células o tejido, repetir los datos de obtención y separar los datos convenientes de los datos inconvenientes; repetir las características relevantes de extracción, y repetir la aplicación, hasta que i) se alcanza un límite predeterminado de número de secuencias de pulsos de EP o ciclos de pulsos de EP, o ii) la respuesta de diagnóstico provoca una decisión de diagnóstico para terminar el método de control adaptativo, como se ilustra en las Figuras 41A y 41B. En algunas modalidades, el método de control puede terminarse y no aplicarse pulsos de EP adicionales cuando la constante de tiempo cae en un 50 %. En este punto, se determina estadísticamente que la expresión en todos los grupos es significativamente diferente de los controles. Como se describió anteriormente, la duración de los pulsos de EP se modula en función de los parámetros de ajuste del modelo basado en CPE, por lo tanto, la EP se detiene cuando un cambio relativo en los parámetros de CPE alcanza un nivel asociado con la expresión terapéuticamente beneficiosa de ADNp. Esta tecnología permitirá al médico inyectar una molécula terapéutica, caracterizar el estado basal del tejido, administrar pulsos de EP optimizados para ese tejido y detener el pulso cuando se logra una caída relativa en la integridad de la membrana. Esto elimina cualquier ambigüedad asociada con EP y asegura la administración exitosa de genes inmunoterapéuticos independientemente de las variaciones en las propiedades del tumor.
VII. Restos terapéuticos para administrar
La presente descripción proporciona aparatos y métodos para la administración mejorada de restos terapéuticos a las células en un tejido de un paciente. En general, los sistemas de la invención se usan para tratar tejido enfermo o anormal, tal como tejidos cancerosos. El término "cáncer" incluye una miríada de enfermedades generalmente caracterizadas por la proliferación celular inapropiada, proliferación celular anormal o excesiva. Los dispositivos están contemplados para su uso en pacientes afectados por cáncer u otros crecimientos no cancerosos (benignos). Estos crecimientos pueden manifestarse como una lesión, pólipo, neoplasia (por ejemplo, neoplasia urotelial papilar), papiloma, tumor maligno, tumor (por ejemplo, tumor de Klatskin, tumor hiliar, tumor urotelial papilar no invasivo, tumor de células germinales, tumor de Ewing, tumor de Askin, tumor neuroectodérmico primitivo, tumor de células de Leydig, tumor de Wilms, tumor de células de Sertoli), sarcoma, carcinoma (por ejemplo, carcinoma de células escamosas, carcinoma cloacogénico, adenocarcinoma, carcinoma adenoescamoso, colangiocarcinoma, carcinoma hepatocelular, carcinoma papilar invasivo, carcinoma urotelial plano, carcinoma urotelial plano), lumbar o cualquier otro tipo de crecimiento canceroso o no canceroso. Los tumores tratados con los dispositivos y métodos de la presente modalidad pueden ser no invasivos, invasivos, superficiales, papilares, planos, metastásicos, localizados, unicéntricos, multicéntricos, de bajo grado y de alto grado. Los ejemplos de cáncer incluyen, pero sin limitarse a, cáncer de seno, cáncer de colon, cáncer de próstata, cáncer de páncreas, cánceres de piel (que incluye melanoma, carcinoma de células basales y carcinoma de células escamosas), cáncer de pulmón, cáncer de ovario, cáncer de riñón, cáncer de cerebro o sarcomas, cáncer cortical suprarrenal, cáncer anal, cáncer del conducto biliar (por ejemplo, cáncer periférico, cáncer del conducto biliar distal, cáncer del conducto biliar intrahepático) cáncer de vejiga, cáncer de hueso benigno y canceroso (por ejemplo, osteoma, osteoma osteoide, osteoblastoma, osteocondroma, hemangioma, fibroma condromixoide, osteosarcoma, condrosarcoma, fibrosarcoma, histiocitoma fibroso maligno, tumor de células gigantes del hueso, cordoma, linfoma, mieloma múltiple), cáncer del cerebro y del sistema nervioso central (por ejemplo, meningioma, astrocitoma, oligodendrogliomas, ependimoma, gliomas, meduloblastoma, ganglioglioma, Schwannoma, germinoma, craneofaringioma), cáncer de mama (por ejemplo, carcinoma ductal in situ, carcinoma ductal infiltrante, carcinoma lobular infiltrante, carcinoma lobular in situ, carcinoma lobular, por ejemplo hiperplasia de ganglios linfáticos gigantes, hiperplasia de ganglios linfáticos angiofoliculares), cáncer cervical, cáncer colorrectal, cáncer de endometrio (por ejemplo, adenocarcinoma endometrial, adenocantoma, adenocarcinoma seroso papilar, células claras), cáncer de esófago, cáncer de vesícula biliar (adenocarcinoma mucinoso, carcinoma de células pequeñas), tumores carcinoides gastrointestinales (por ejemplo coriocarcinoma, corioadenoma destrueno), enfermedad de Hodgkin, linfoma no Hodgkin, sarcoma de Kaposi, cáncer de riñón (por ejemplo, cáncer de células renales), cáncer de laringe e hipofaringe, por ejemplo cáncer de hígado (por ejemplo hemangioma, adenoma hepático, hiperplasia nodular focal, carcinoma hepatocelular), cáncer de pulmón (por ejemplo, cáncer de pulmón de células pequeñas, cáncer de pulmón de células no pequeñas), mesotelioma, plasmacitoma, cavidad nasal y cáncer de seno paranasal (por ejemplo, estesioneuroblastoma, granuloma de la línea media), cáncer de nasofaringe, neuroblastoma, cáncer de cavidad oral y orofaringe, cáncer de ovario, cáncer de páncreas, cáncer de pene, cáncer de pituitaria, cáncer de próstata, retinoblastoma, rabdomiosarcoma (por ejemplo, rabdomiosarcoma embrionario, rabdomiosarcoma alveolar, rabdomiosarcoma pleomórfico), cáncer de glándulas salivales, cáncer de piel, melanoma y cáncer de piel no melanoma), cáncer de estómago, cáncer testicular (por ejemplo seminoma, cáncer de células germinales no seminoma), cáncer de timo, cáncer de tiroides (por ejemplo, carcinoma folicular, carcinoma anaplásico, carcinoma poco diferenciado, carcinoma medular de tiroides, linfoma de tiroides), cáncer vaginal, cáncer de vulva y cáncer uterino (por ejemplo, leiomiosarcoma uterino). En consecuencia, los tejidos cancerosos que incluyen tejido de la piel, tejidos conectivos, tejidos adiposos, etc. pueden tratarse usando los sistemas de la invención. Dichos cánceres pueden ser causados por anomalías cromosómicas, crecimiento degenerativo y trastornos del desarrollo, agentes mitogénicos, radiación ultravioleta (UV), infecciones virales, expresión inapropiada de un gen en los tejidos, alteraciones en la expresión de un gen o agentes cancerígenos.
El término "tratamiento" incluye, pero no se limita a, inhibición o reducción de la proliferación de células cancerosas, destrucción de células cancerosas, prevención de la proliferación de células cancerosas o prevención del inicio de células malignas o detención o reversión de la progresión de células premalignas transformadas a enfermedad maligna o mejora de la enfermedad. El término "sujeto" o "paciente" se refiere a cualquier animal, preferiblemente un mamífero tal como un humano. Los usos veterinarios también están destinados a abarcarse por esta invención.
Los sistemas de la invención suministran restos terapéuticos a las células en un tejido en la zona de electroporación. Por "resto terapéutico" o TM en la presente descripción se entiende un resto adecuado para electroporación que puede tratar tejidos enfermos, que incluyen agentes citotóxicos, agentes quimioterapéuticos, toxinas, radioisótopos, citocinas u otro agente terapéuticamente activo. Los restos terapéuticos pueden ser fármacos de molécula pequeña, ácidos nucleicos (que incluyen los que codifican proteínas terapéuticas de interés) o proteínas (que incluyen polipéptidos y péptidos) que tienen actividad biológica como se describe más completamente en la presente descripción.
En algunas modalidades, el TM es un fármaco; los fármacos contemplados para su uso en el método de la descripción son típicamente agentes quimioterapéuticos que tienen un efecto antitumoral o citotóxico. Tales fármacos o agentes incluyen bleomicina, neocarcinostatina, suramina, doxorrubicina, carboplatino, taxol, mitomicina C y cisplatino. Los expertos en la técnica conocerán otros agentes quimioterapéuticos (véase, por ejemplo, The Merck Index). La electroporación facilita la entrada de bleomicina u otros fármacos similares en la célula tumoral al crear poros en la membrana celular. Este suministro local proporciona beneficios significativos ya que la toxicidad sistémica normal asociada normalmente con dichos fármacos se minimiza mediante la administración local de los métodos de EP en la presente descripción.
En algunas modalidades, el TM es una molécula biológica, que incluye ácidos nucleicos y proteínas.
En algunas modalidades, el TM es un ácido nucleico. En general, los TM que son ácidos nucleicos son de dos tipos funcionales diferentes. En una modalidad, los ácidos nucleicos codifican proteínas que se usan para tratar la enfermedad; en otras, el ácido nucleico es el TM, por ejemplo cuando el ácido nucleico es ARNip o ARNnp. Por "ácido nucleico" u "oligonucleótido" o equivalentes gramaticales en la presente descripción se entiende al menos dos nucleósidos unidos covalentemente. Un ácido nucleico de la presente descripción generalmente contendrá enlaces fosfodiéster, aunque en algunos casos, como se describe a continuación, se incluyen análogos de ácido nucleico que pueden tener cadenas principales alternativas, que comprenden, por ejemplo, fosforamida (Beaucage y otros, Tetrahedron 49(10):1925 (1993) y referencias en el mismo; Letsinger, J. Org. Chem 35:3800 (1970); Sprinzl y otros, Eur. J. Biochem. 81:579 (1977); Letsinger y otros, Nucl. Acids Res. 14:3487 (1986); Sawai et al, Chem. Lett. 805 (1984), Letsinger y otros, J. Am. Chem Soc. 110:4470 (1988); y Pauwels y otros, Chemica Scripta 26:141 91986)), fosforotioato (Mag y otros, Nucleic Acids Res. 19: 1437 (1991); y la patente de los Estados Unidos núm. 5,644,048), fosforoditioato (Briu y otros, J Am. Chem. Soc. 111:2321 (1989), enlaces de O-metilfosforoamidita (véase Eckstein, Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, Oxford University Press), y enlaces y cadenas principales de ácido nucleico peptídico (véase Egholm, J. Am. Chem. Soc. 114:1895 (1992); Meier y otros, Chem. Int. Ed. Engl.
31:1008 (1992); Nielsen Nature, 365:566 (1993); Carlsson y otros, Nature 380:207 (1996)). Otros ácidos nucleicos análogos incluyen aquellos con cadenas principales positivos (Denpcy y otros, Proc. Natl. Acad. Sci. EU 92:6097 (1995); cadenas principales no iónicos (Patentes de los Estados Unidos núms. 5,386,023, 5,637,684, 5,602,240, 5,216,141 y 4,469,863; Kiedrowshi y otros, Angew. Chem Intl. Ed. en Inglés 30:423 (1991); Letsinger y otros, J. Am. Chem Soc. 110:4470 (1988); Letsinger y otros, Nucleoside & Nucleotide 13:1597 (1994); Capítulos 2 y 3, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook; Mesmaeker y otros, Bioorganic & Medicinal Chem. Lett.4:395 (1994); Jeffs y otros, J. Biomolecular NMR 34:17 (1994); Tetrahedron Lett. 37:743 (1996)) y cadenas principales no ribosas, que incluyen las descritas en las patentes de Estados Unidos núms. 5,235,033 y 5,034,506, y los Capítulos 6 y 7, Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook. Los ácidos nucleicos que contienen uno o más azúcares carbocíclicos también se incluyen dentro de la definición de ácidos nucleicos (véase Jenkins y otros, Chem. Soc. Rev. (1995) págs. 169-176). Varios análogos de ácidos nucleicos se describen en Rawls, C & E News, 2 de junio de 1997, página 35. Estas modificaciones de la cadena principal de ribosa-fosfato se pueden hacer para aumentar la estabilidad y la vida media de tales moléculas en entornos fisiológicos, por ejemplo, cuando los ácidos nucleicos son ARNip, etc.
En muchas modalidades, los ácidos nucleicos de la descripción están contenidos dentro de uno o más vectores de expresión, que contienen secuencias de ácido nucleico adicionales que confieren funcionalidad al vector de expresión, que incluyen, pero sin limitarse a, promotores, secuencias reguladoras, etc.
En algunas modalidades, el ácido nucleico es ADN o ARN que codifica un resto proteico terapéutico, tal como anticuerpos y citocinas.
En algunas modalidades, el ácido nucleico codifica una citocina inmunoestimuladora como se describe en la presente descripción. La frase "citocina inmunoestimuladora" incluye las citocinas que median o mejoran la respuesta inmunitaria a un antígeno extraño, que incluyen los antígenos virales, bacterianos o tumorales. Las citocinas inmunoestimuladoras innatas pueden incluir, por ejemplo, TNF-a, IL-1, IL-10, IL-12, IL-15, interferones tipo (IFN-a y IFN-P), IFN-y y quimiocinas. Las citocinas inmunoestimuladoras adaptativas incluyen, por ejemplo, IL-2, IL-4, IL-5, TGF- p, IL-10 e IFN-y. En la Tabla 1 a continuación se proporcionan ejemplos de citocinas inmunoestimuladoras.
Tabla 1 :Números de acceso a las citocinas inmunoestimuladoras
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Una citocina inmunoestimuladora que encuentra un uso particular en la presente descripción es IL-12.
En algunas modalidades, el ácido nucleico codifica un anticuerpo terapéutico. Generalmente, en esta modalidad, hay dos ácidos nucleicos que se electroporan en el tejido, uno que codifica una cadena pesada y otro que codifica una cadena ligera. En algunos casos, estos pueden estar en un solo vector de expresión o pueden usarse dos vectores de expresión como se describe más detalladamente a continuación.
El término "anticuerpo" se usa generalmente. Los anticuerpos que encuentran uso en la presente descripción pueden adoptar una serie de formatos como se describe en la presente descripción, que incluyen anticuerpos tradicionales, así como derivados de anticuerpos, fragmentos y miméticos, que se describen a continuación. Las unidades estructurales de anticuerpos tradicionales típicamente comprenden un tetrámero. Cada tetrámero está compuesto típicamente por dos pares idénticos de cadenas de polipéptidos, cada par tiene una cadena "ligera" (típicamente con un peso molecular de aproximadamente 25 kDa) y una cadena "pesada" (típicamente con un peso molecular de aproximadamente 50-70 kDa). Las cadenas ligeras humanas se clasifican como cadenas ligeras kappa y lambda. La presente descripción está dirigida a la clase IgG, que tiene varias subclases, que incluyen, pero sin limitarse a, IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, y la primera encuentra utilidad particular en una serie de aplicaciones, particularmente oncología. Por lo tanto, "isotipo" como se usa en la presente descripción significa cualquiera de las subclases de inmunoglobulinas definidas por las características químicas y antigénicas de sus regiones constantes. Debe entenderse que los anticuerpos terapéuticos también pueden comprender híbridos de isotipos y/o subclases.
La porción amino-terminal de cada cadena incluye una región variable de aproximadamente 100 a 110 o más aminoácidos principalmente responsable del reconocimiento del antígeno, generalmente denominado en la técnica y en la presente descripción como "dominio Fv" o "región Fv". En la región variable, se reúnen tres bucles para cada uno de los dominios V de la cadena pesada y la cadena ligera para formar un sitio de unión del antígeno. Cada uno de los bucles se denomina región determinante de la complementariedad (en adelante denominada "CDR"), en la que la variación en la secuencia de aminoácidos es más significativa. "Variable" se refiere al hecho de que ciertos segmentos de la región variable difieren ampliamente en la secuencia entre los anticuerpos. La variabilidad dentro de la región variable no se distribuye uniformemente. En cambio, las regiones V consisten en tramos relativamente invariables llamados regiones framework (FR) de 15-30 aminoácidos separados por regiones más cortas de extrema variabilidad llamadas "regiones hipervariables" que tienen cada una 9-15 aminoácidos de largo o más.
En algunas modalidades, los anticuerpos son de longitud completa. Por "anticuerpo de longitud completa" en la presente descripción se entiende la estructura que constituye la forma biológica natural de un anticuerpo, que incluye regiones variables y constantes, que opcionalmente incluye una o más modificaciones de aminoácidos como se conoce en la técnica. Alternativamente, los anticuerpos pueden ser una variedad de estructuras, que incluyen, pero no se limitan a, fragmentos de anticuerpos, anticuerpos monoclonales, anticuerpos biespecíficos, minicuerpos, anticuerpos de dominio, anticuerpos sintéticos (a veces denominados en la presente descripción "miméticos de anticuerpos"), anticuerpos quiméricos, anticuerpos humanizados, fusiones de anticuerpos (a veces denominados "conjugados de anticuerpos") y fragmentos de cada uno, respectivamente. Los fragmentos de anticuerpos específicos incluyen, pero sin limitarse a, (i) el fragmento Fab que consiste en dominios VL, VH, CL y CHI, (ii) el fragmento Fd que consiste en los dominios VH y CHI, (iii) el fragmento Fv que consiste en los dominios VL y VH de un solo anticuerpo; (iv) el fragmento dAb (Ward y otros, 1989, Nature 341:544-546) que consiste en una sola variable, (v) regiones CDR aisladas, (vi) fragmentos F (ab ') 2, un fragmento bivalente que comprende dos fragmentos Fab unidos (vii) moléculas Fv de cadena única (scFv), en donde un dominio VH y un dominio VL están unidos por un conector peptídico que permite que los dos dominios se asocien para formar un sitio de unión del antígeno (Bird y otros, 1988, Science 242:423-426, Huston y otros, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU 85:5879-5883), (viii) Fv monocatenario biespecífico (WO 03/11161) y (ix) "diacuerpos" o "triacuerpos", fragmentos multivalentes o multiespecíficos construidos por fusión génica (Tomlinson y otros, 2000, Methods Enzymol. 326:461-479; WO94/13804; Holliger y otros, 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos 90:6444-6448). Los fragmentos de anticuerpos pueden modificarse. Por ejemplo, las moléculas pueden estabilizarse mediante la incorporación de puentes disulfuro que unen los dominios VH y VL (Reiter y otros, 1996, Nature Biotech. 14:1239-1245).
Como apreciarán los expertos en la técnica, existe una amplia variedad de anticuerpos terapéuticos adecuados que se pueden usar en la presente descripción, dependiendo del tipo y la localización del cáncer. Los anticuerpos terapéuticos adecuados incluyen, pero no se limitan a, anticuerpos humanos, humanizados o quiméricos de uso terapéutico en humanos, que incluyen anticuerpos actualmente aprobados idénticos o similares a muromonab, abciximab, rituximab, daclizumab, basiliximab, palivizumab, infiliximab, trastuzumab, gemtuzumab, alemtuzumab, ibritumomab, adalimumab, omalizumab, tositumomab, efalizumab, ceruximab, bevacizumab, natalizumab, nivolumab, pembrolizumab y pidilizumab MPDL328OA (ROCHE), así como anticuerpos en desarrollo clínico, particularmente en aplicaciones oncológicas.
Además, la presente descripción proporciona métodos y dispositivos de EP que suministran anticuerpos terapéuticos a inhibidores de punto de control inmunitario. Como se usa en la presente descripción, las moléculas de "punto de control inmunitario" se refieren a un grupo de receptores/ligandos de la superficie de la célula inmunitaria que inducen disfunción o apoptosis de células T. Estas dianas inhibidoras inmunes atenúan las reacciones inmunes excesivas y aseguran la autotolerancia. Las células tumorales aprovechan los efectos supresores de estas moléculas de punto de control. Las moléculas diana del punto de control inmunitario incluyen, pero no se limitan a, los dianas del punto de control descritas en la Tabla 2.
Tabla 2:Números de acceso de dianas de puntos de control
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La frase "inhibidor de puntos de control inmunitario" incluye moléculas que evitan la supresión inmunitaria al bloquear los efectos de las moléculas del punto de control inmunitario. Los inhibidores de punto de control pueden incluir anticuerpos y fragmentos de anticuerpos, nanocuerpos, diacuerpos, scFv, socios de unión solubles de moléculas de punto de control, terapias de moléculas pequeñas, antagonistas peptídicos, etc. Los inhibidores incluyen, pero sin limitarse a, los inhibidores de punto de control descritos en la Tabla 2.
En algunas modalidades, los métodos y dispositivos de EP se usan en terapias combinadas, por ejemplo, el suministro de dos TM diferentes para una mayor eficacia. Como apreciarán los expertos en la técnica, las combinaciones pueden ser de cualquiera de los TM descritos en la presente descripción, que incluyen, pero no se limitan a, un ácido nucleico que codifica una molécula biológica terapéutica (que incluyen los vectores de expresión como se describe más detalladamente a continuación) y un fármaco de molécula pequeña, por ejemplo un plásmido que codifica IL-12 y un fármaco como se describe anteriormente; b) un primer ácido nucleico que codifica una primera molécula biológica terapéutica y un(os) segundo(s) ácido(s) nucleico(s) que codifica(n) una segunda molécula biológica terapéutica (por ejemplo, un vector de expresión que codifica IL-12 y dos ácidos nucleicos que codifican un anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario como se describe en la presente descripción) y c) un primer ácido nucleico que codifica una primera molécula biológica y una segunda molécula proteica tal como un anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario; y d) dos fármacos oncológicos de molécula pequeña.
En algunas modalidades, los métodos y dispositivos de EP de la descripción se usan en terapias de combinación inmunooncológica. En esta modalidad, se administra al paciente una terapia de combinación de una terapia de citocina inmunoestimulante (como anteriormente) y un inhibidor de punto de control.
En una modalidad, la citocina inmunoestimuladora se administra en forma de un plásmido que contiene ácido nucleico que codifica la citocina inmunoestimuladora, y el inhibidor de puntos de control se administra como una proteína (por ejemplo, un anticuerpo contra un inhibidor del punto de control) en las células y tejidos.
En otra modalidad, la citocina inmunoestimuladora se administra en forma de un plásmido vector de expresión que contiene ácido nucleico que codifica la citocina inmunoestimuladora, y el inhibidor de puntos de control se administra de manera similar a uno o más vectores de expresión que comprenden un primer ácido nucleico que codifica una cadena pesada del anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario y un segundo ácido nucleico que codifica una cadena ligera del anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario.
En esta modalidad, se pueden usar uno, dos o tres vectores: si se usa uno, contiene las secuencias de codificación (así como las secuencias reguladoras apropiadas) para expresar la citocina inmunoestimuladora y las cadenas pesada y ligera del anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario. Alternativamente, se pueden usar tres vectores de expresión, cada uno de los cuales codifica uno de los anteriores. También se pueden usar dos vectores de expresión, con uno que contiene un componente (la citocina inmunoestimuladora, por ejemplo) y el otro que contiene dos componentes (las cadenas pesada y ligera de un anticuerpo inhibidor de puntos de control antiinmunitario, por ejemplo).
Además, también se puede administrar un fármaco de molécula pequeña en cualquier combinación con lo anterior.
Además, la administración del inhibidor de puntos de control antiinmunitario (y/o un fármaco de molécula pequeña, como se describió anteriormente), se puede realizar sistémicamente en lugar de como un tratamiento de EP para lograr eficacia también.
La administración de las terapias combinadas se puede lograr mediante electroporación sola o una combinación de electroporación y administración sistémica.
Otras terapias de combinación contempladas son los inhibidores de punto de control combinados con: agonistas de TLR (por ejemplo, Flagelina, CpG); Antagonistas de IL-10 (por ejemplo, anticuerpos anti-IL-10 o anti-IL-IOR); antagonistas t Gf - p, agonistas de CD3; antagonistas de la telomerasa, etc.
VIII. Ejemplos
Ejemplo 1:
OncoSec construyó un generador de EP A, ilustrado en la Figura 16, capaz de realizar un control de retroalimentación en tiempo real basado en datos EIS antes y entre cada pulso de EP. Este sistema puede emitir un mínimo de 10 V y un máximo de 300 V con duraciones de pulso que van desde 100 ps a 10 ms. Los datos EIS capturados antes y entre pulsos se obtienen en un intervalo de 100 Hz a 10 kHz con 10 puntos de datos adquiridos por década. La adquisición de datos EIS sobre este espectro se realiza en 250 ms, que es lo suficientemente rápido como para:(1) ejecutar rutinas para determinar una constante de tiempo para el siguiente pulso; (2) almacenar datos EIS para el análisis posterior; y (3) no interrumpir las condiciones de EP usadas clínicamente. Los datos recopilados del sistema EIS se ajustan al modelo de impedancia de tejido, descrito anteriormente, en tiempo real utilizando un microprocesador de máquina RISC avanzada (ARM) incorporado (STM32F407, ST Microelectronics). Cuando se opera en modo de retroalimentación, las características de estos datos se pueden usar para controlar los parámetros asociados con el proceso de EP. El generador personalizado interactúa con una variedad de aplicadores de EP estándar, y admitirá hasta 6 electrodos. Los relés de estado sólido se utilizan para cambiar entre circuitos de pulsos de EP de alto voltaje y circuitos de interrogación EIS de bajo voltaje. Para permitir la operación de manos libres del generador, se agregó un pedal para activar, pausar o abortar el proceso de EP. En la Figura 16 se muestra una imagen de este generador y sus accesorios.
Los estudios no publicados realizados in vivo investigaron el efecto de diferentes anchos de pulso en función de los datos constantes de tiempo adquiridos de los espectros EIS. Estos estudios se realizaron con tumores MC38 implantados en la piel del costado de ratón albino B6 de 8 semanas de edad. En el momento del tratamiento, los volúmenes tumorales promediaron 75 mm3. Los tumores se inyectaron con 50 pg de ADNp que codifica la proteína luciferasa bajo el control de un promotor de CMV. Se utilizó un aplicador prototipo C que incluye un dispositivo de EP, que se muestra en la Figura 16, para realizar inyecciones y EP. Este aplicador contiene dos electrodos de EP alrededor de un lumen central de inyección; durante la EP el lumen de inyección se retrae. La electroporación se realizó a una intensidad de campo e de 350 V/cm y los anchos de pulso se modularon en tiempo real de 0,1 a 20,0 múltiplos de la constante de tiempo calculada a partir de datos EIS recopilados antes de aplicar pulsos a cada tumor MC38. Se aplicó un total de 8 pulsos a cada tumor, ya que esto se ha correlacionado anteriormente con un alto grado de transfección. Los datos de luminiscencia se adquirieron a las 48 horas inyectando 200 pl de una solución de D-luciferina de 15 mg/ml preparada en DPBS y realizando imágenes ópticas in vivo. Los datos resumidos de este experimento se muestran en las Figuras 42A-42D.
La Figura 42A ilustra la distribución del porcentaje de campo eléctrico aplicado a través de la bicapa lipídica frente a la constante de tiempo. La Figura 42B ilustra la distribución de constantes de tiempo medidas antes de EP. La Figura 42C ilustra el efecto de la modulación del ancho de pulso en base a los datos EIS previos al pulso, donde las duraciones del pulso se establecen en un múltiplo de la constante de tiempo para cada tumor. La Figura 42D ilustra datos que muestran el cambio relativo en la constante de tiempo calculada después de la EP con respecto a la luminiscencia resultante. Los datos encontrados estadísticamente significativos en a = 0,05 se denota con un asterisco.
Estos datos muestran que la expresión de ADNp depende del ancho de pulso aplicado. Originalmente se planteó la hipótesis de que a medida que el ancho de pulso aplicado aumenta con respecto a la constante de tiempo medida, el porcentaje del campo e aplicado a través de la bicapa lipídica aumentaría de acuerdo con la Figura 42A. Esto es particularmente importante ya que las constantes de tiempo calculadas de los datos de EIS antes de cada tratamiento de EP siguen una distribución logarítmica normal, que se muestra en la Figura 42B. Los resultados del experimento en la Figura 42C muestran que a medida que aumenta el ancho de pulso aplicado, con respecto a las constantes de tiempo medidas, la luminiscencia resultante también aumenta. Este fenómeno apoyó la hipótesis cuando los condensadores se aproximan a la saturación de carga a 5 constantes de tiempo, la expresión medida alcanza un límite superior. Los conjuntos de datos adquiridos por encima de dos constantes de tiempo tuvieron una luminiscencia significativamente (p<0,05) mayor en comparación con la inyección sola. A medida que los anchos de pulso se alargan y se disipa más energía a través del tejido, la expresión comenzará a disminuir a medida que ocurra un daño irreversible en el tejido.
Además, este experimento demostró un criterio potencial para detener el proceso de EP antes de alcanzar una cantidad de pulsos terminales previamente determinadas. A medida que las membranas celulares comienzan a permeabilizar, disminuye su capacidad para mantener una carga, lo que a su vez provoca una disminución en la constante de tiempo asociada con la carga de CPE. Apoyando esta teoría, se observó un alto grado de correlación entre los cambios en la constante de tiempo y la luminiscencia medida. Los tumores con caídas constantes de tiempo de más del 20 % se correlacionaron con una expresión significativamente mayor (p<0,05) de ADNp. Esta medición puede usarse para detener el proceso de pulsación cuando existen condiciones para una terapia génica exitosa. Curiosamente, los grupos con duraciones de pulso cortas causaron un aumento en la constante de tiempo, debido a la compresión de las bicapas lipídicas que causa un aumento en la capacitancia. Para este estudio, proponemos utilizar el generador de prototipos para explorar las variables para controlar la EP y validar esta técnica en tumores homogéneos y heterogéneos. Presumimos que la administración de genes basada en EP se puede optimizar para cada tumor midiendo las propiedades del tejido y ajustando cada ancho de pulso aplicado. La interrogación de los cambios en tiempo real en la capacitancia de la membrana conducirá a (1 ) eficiencia de transfección reproducible; (2 ) mayor duración de la expresión génica; (3) eficacia terapéutica mejorada; y (4) reducción del daño tisular.
Ejemplo 2:
Se realizó un experimento para determinar si la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) podía diferenciar entre los datos adquiridos en tejidos fibróticos o necróticos de los datos adquiridos en tejidos sanos. En estos experimentos, se usaron hígados de ratones transgénicos de 9 meses de edad que expresaban el factor de crecimiento derivado de plaquetas humanas C (PDGF-C) para representar tejidos fibróticos. A esta edad, se sabe que los ratones transgénicos PDGF-C tienen hígados agrandados con fibrosis significativa, infiltrado de grasa y displasia celular. Los datos adquiridos de hígados de animales transgénicos se compararon con hígados C57B1/6J sanos o de tipo salvaje. Para adquirir esta información, los ratones fueron anestesiados para permitir el acceso quirúrgico al hígado. Se insertaron electrodos paralelos, separados 3 mm, 5 mm en el lóbulo lateral izquierdo del hígado. Los datos recopilados de este experimento se ajustaron a un modelo de elementos de fase constante utilizado para representar eléctricamente los tejidos biológicos. Los parámetros derivados del ajuste del modelo revelaron que la fibrosis hepática dio como resultado un aumento en la admisión, un aumento en la constante de tiempo calculada y una reducción en el elemento de fase constante. Estos datos se muestran en la Figura 43.
Ejemplo 3:
Se realizó un segundo experimento para determinar si EIS podía detectar la presencia de un inyectado en el tejido tumoral. En este experimento, se implantaron tumores en el tejido subcutáneo en la piel del costado de ratones albino B6 de 8 semanas de edad mediante la inyección de 106 células MC38 en 50 pl de solución salina tamponada con fosfato. Después de aproximadamente 10 días, los tumores alcanzaron un volumen promedio de 100 mm3. En este momento, se insertó un aplicador de dos electrodos con un lumen central de inyección de 7 mm en el tumor. Luego se tomó una medición de ElS basal de la condición inicial del tumor. Después de esta medición, se inyectó en el tumor un volumen de 50 pl de una solución de 1 mg/ml de ADN plasmídico preparada en solución salina fisiológica. Después de la inyección, se realizó una segunda medición de EIS. Nuevamente, estos datos se ajustaron a un modelo de elementos de fase constante utilizado para representar tejidos biológicos. Se observó una caída en la resistencia de la solución de al menos 10 % después de inyectar el tumor con la solución de ADN plasmídico. La Figura 44 proporciona un resumen del histograma de la reducción porcentual en la resistencia a la solución observada a partir de los parámetros de ajuste del modelo después de la inyección de ADN plasmídico.
Ejemplo 4:
Además de detectar la viabilidad del tejido y la presencia de inyección, EIS también puede informar al usuario del ancho de pulso óptimo para realizar la electroporación. Para demostrar esto, se realizó un estudio que varió los anchos de pulso en función de los datos constantes de tiempo adquiridos de los ajustes del modelo de espectros EIS. Este estudio se realizó con tumores MC38 implantados en la piel del costado de ratones albinos B6 de 8 semanas de edad. En el momento del tratamiento, los volúmenes tumorales promediaron 75 mm3. Los tumores se inyectaron con 50 pg de ADNp que codifica la proteína luciferasa bajo el control de un promotor de CMV. Se utilizó un aplicador de dos electrodos con un lumen central de inyección para realizar las inyecciones y la EP. Durante la EP, el lumen de inyección se retrae del tumor. La electroporación se realizó con una intensidad de campo de 500 V/cm y los anchos de pulso se modularon alrededor de una constante de tiempo promedio obtenida a priori de 10 tumores. Esta constante de tiempo calculada promedio fue de 0,50 ms y los anchos de pulso seleccionados para este experimento fueron 0,1, 0,5, 2,0 y 10,0 múltiplos de la constante de tiempo promedio. Se aplicó un total de 8 pulsos a cada tumor. Los datos de luminiscencia se obtuvieron a las 48 horas después de inyectar 200 pl de una solución de D-luciferina de 15 mg/ml preparada en D-PBS. Estos datos se recopilaron con imágenes ópticas in vivo. Los datos de este experimento mostraron un aumento máximo en la luminiscencia para tumores tratados con 10 múltiplos de la constante de tiempo promedio, o un ancho de pulso total de 5 ms. Además, estos datos mostraron que los grupos tratados con dos o más constantes de tiempo tuvieron un aumento significativo en la luminiscencia en comparación con la inyección sola. Los datos resumidos de este experimento se muestran en la Figura 45.
Ejemplo 5:
Después del experimento realizado en el Ejemplo 4, se realizó un estudio para determinar si el EIS podría usarse en tiempo real para aumentar los anchos de pulso óptimos para cada tumor individual. Esto permitiría que cada secuencia de electroporación se adaptara a las condiciones iniciales de cada tumor individual. Nuevamente, se implantaron tumores MC38 en la piel del costado de ratones albinos B6 de 8 semanas de edad. Cuando los tumores alcanzaron 75 mm3, se les inyectó 50 pg de ADNp que codifica la proteína luciferasa. El mismo aplicador de dos electrodos con un lumen central de inyección se utilizó para realizar las inyecciones y la EP. Para este experimento, la intensidad de campo se redujo a 350 V/cm y los anchos de pulso se modularon en tiempo real utilizando la constante de tiempo calculada para cada tumor que se está tratando. Los anchos de pulso fueron modulados de 0,1 a 20,0 múltiplos de la constante de tiempo calculada. Se aplicó un total de 8 pulsos a cada tumor. Los datos de luminiscencia se obtuvieron mediante imágenes ópticas in vivo a las 48 horas inyectando 200 pl de una solución de D-luciferina de 15 mg/ml. Los datos de este experimento mostraron un aumento significativo en la luminiscencia para todos los tumores tratados con y por encima de 2,0 constantes de tiempo. No se observaron diferencias estadísticas entre los grupos a 5,0, 10,0 y 20,0 múltiplos de la constante de tiempo calculada. Los datos de este experimento se muestran en la Figura 46.
El procesamiento posterior de los datos adquiridos durante el transcurso de este experimento demostró criterios potenciales para detener el proceso de EP antes de alcanzar una cantidad de pulsos terminales previamente determinados. A medida que las membranas celulares comienzan a permeabilizar, disminuye su capacidad para mantener una carga, lo que a su vez provoca una disminución en la constante de tiempo asociada con la carga de CPE. Apoyando esta teoría, se observó un alto grado de correlación entre los cambios en la constante de tiempo y la luminiscencia medida. Los tumores con caídas constantes de tiempo de más del 20 % se correlacionaron con una expresión significativamente mayor de ADNp. Esta medición puede usarse para detener el proceso de pulsación cuando existen condiciones para una terapia génica exitosa. Curiosamente, los grupos con duraciones de pulso cortas causaron un aumento en la constante de tiempo, debido a la compresión de las bicapas lipídicas que causa un aumento en la capacitancia. Estos datos se muestran en la Figura 47.
Ejemplo 6 :(Experimentos anticipados)
El objetivo (Objetivo 1) es evaluar los parámetros de retroalimentación que resultan en un resultado deseado para la inmunoterapia intratumoral. En base a la investigación preliminar, la EP integrada con el control de retroalimentación EIS tiene el potencial de reducir la variabilidad de tratamiento a tratamiento. Para evaluar la expresión de ADNp y los efectos histológicos del control de EP en función de los cambios en las constantes de tiempo calculadas, se realizarán estudios tumorales in vivo en un modelo de melanoma murino contralateral homogéneo. Brevemente, las células B 16/OVA (1x106/sitio) se implantarán por debajo de la dermis en los flancos de los ratones albinos B6 (n=10/grupo). Cuando los tumores alcanzan un volumen de 75 mm3, se les inyectará un plásmido indicador doble (1 mg/ml, 50 pl por tumor), que expresa luciferasa y mCherry. Esto permitirá imágenes bioluminiscentes longitudinales no invasivas y la expresión de genes específicos de células espaciales. Los tumores se pulsarán con FCEP usando el aplicador de doble electrodo C en la Figura 16. Los electrodos funcionarán a 350 V/cm con anchos de pulso establecidos para cada pulso individual en cinco constantes de tiempo calculadas. Las células continuarán recibiendo pulsos de EP hasta que se alcance una caída relativa en la constante de tiempo de 20, 40, 60 u 80 %. Los límites operativos del generador se establecerán para garantizar la seguridad, donde el ancho de pulso máximo permitido se fijará en 10 ms y los pulsos máximos se establecerán en 10. Los animales de control para este experimento no consistirán en ningún tratamiento, solo inyección de ADNp e inyección de ADNp seguida de EP no controlada con 10 pulsos de 10 ms de duración con una intensidad de campo e de 350 V/cm utilizando el mismo electrodo.
La bioluminiscencia se cuantificará a partir de las 24 horas inyectando D-luciferina (i.p. 200 pl de 15 mg/ml). La luminiscencia de estos tumores se capturará con un sistema de imágenes in vivo (Lago, Spectral Instruments) a las 24, 48 y 72 horas. El tejido tumoral se recolectará, se dividirá en sentido longitudinal con la mitad congelada en compuesto de temperatura de corte óptima (OTC) y la mitad fijada en formalina para el análisis histológico de rutina. Se realizarán tres experimentos independientes, donde cada grupo experimental consta de doce réplicas biológicas. Los datos se analizarán mediante un análisis de varianza unidireccional (es decir, Kruskal-Wallis, GraphPad Prizm).
Se realizará histología e inmunohistoquímica (IHC) de rutina en secciones tumorales para evaluar la necrosis y las formas específicas de muerte celular, tal como la apoptosis en relación espacial con la expresión de mCherry. Se llevará a cabo el etiquetado de fin de muesca dUTP mediado por TdT (TUNEL) y la caspasa 3 IHC activa y se evaluarán las secciones para evaluar el grado de apoptosis. Se realizará un análisis semicuantitativo como se describe utilizando un Image J script. Las preparaciones teñidas con H&E se usarán para evaluar los infiltrados inflamatorios y el grado de necrosis.
Resultados anticipados - la FCEP debería conducir a una reducción en la variabilidad de la expresión entre los tumores tratados. Se espera que una mayor cantidad de transfección de ADNp se correlacione con mayores caídas relativas en las constantes de tiempo calculadas. Además, se espera que se observe más apoptosis e inflamación a medida que aumenta la caída relativa en el tiempo constante.
Ejemplo 7:(Experimentos anticipados)
El objetivo (Objetivo 2) es verificar el sistema de control de retroalimentación in vivo realizando un experimento de inmunoterapia intratumoral dirigido a la regresión tumoral.
Después de la caracterización in vivo, se realizará un conjunto de experimentos para verificar la regresión tumoral y la durabilidad de la expresión con el sistema FCEP. Para comparar con estudios publicados y controlar la variabilidad, se utilizará un modelo de melanoma homogéneo con tumores contralaterales. Las células de melanoma B16/OVA (1 x106/sitio de inyección) se implantarán por vía subcutánea en los flancos de ratones albinos B6 (n=10/grupo). Cuando los tumores son de 75 mm3, se inyectará un tumor en cada ratón con un plásmido policistrónico que codifica interleucina-12 (IL-12), luciferasa y mCherry (50 pl a 1 mg/ml). La expresión de este plásmido permite la inmunoterapia y la cuantificación bioluminiscente a largo plazo. Los tumores serán pulsados con el sistema FCEP usando 350 V/cm con anchos de pulso establecidos para cada pulso individual en cinco constantes de tiempo. Los criterios de detención de EP para el primer grupo se seleccionarán en función del grupo de control de retroalimentación en el Objetivo 1 con la máxima expresión de ADNp independientemente de las características histológicas observadas. Se elegirá un segundo grupo de retroalimentación del Objetivo 1 seleccionando el grupo que muestra una cantidad significativa de expresión con el menor daño tisular. Los animales de control para este experimento no consistirán en ningún tratamiento, solo inyección de ADNp e inyección de ADNp seguida de condiciones optimizadas para este modelo de tumor. Para aplicar estas condiciones, se utilizará un MedPulser con un aplicador de 6 electrodos para aplicar 6 pulsos rotativos cada 100 ps de duración y con una intensidad de campo electrónico de 1500 V/cm.
Los datos de estos experimentos se recopilarán de dos maneras diferentes. Las tasas de crecimiento tumoral para los tumores tratados y contralaterales se recolectarán con mediciones de calibre bidimensional cada 48 horas después del tratamiento. Los datos de luminiscencia de los tumores tratados se cuantificarán mediante inyección de D-luciferina (i.p. 200 pl a 15 mg/ml) comenzando a las 48 horas después del tratamiento y cada 4 días a partir de entonces. El volumen tumoral y los datos luminiscentes se seguirán observando hasta por 30 días o hasta que la carga tumoral exceda los 1000 mm3, momento en el cual los animales serán sacrificados de acuerdo con un protocolo establecido de IACUC. Se realizarán tres experimentos independientes que consisten en 12 animales por grupo experimental. Los datos se analizarán mediante un análisis de varianza unidireccional (Kruskal-Wallis).
Además de monitorear las tasas de crecimiento tumoral, se determinarán las respuestas de neoantígeno CD8 específicas del tumor mediante la recolección de bazos al final del estudio. Los bazos se disociarán mecánicamente y los glóbulos rojos se lisarán mediante suspensión en el tampón ACK. Los esplenocitos aislados se purificarán con medios de separación celular (Lympholyte-M, Cedarline) antes de la tinción. Las células purificadas se mezclarán luego con una solución de tetrámero (por ejemplo, SIINFEKL, TS-5001-2C, MBL). Las células T CD8 positivas se determinarán mediante análisis de citometría de flujo (LSR II, BD).
Resultados anticipados - se anticipa que el dispositivo FCEP generará mayor IL-12 e IFN- y en relación con los métodos de EP publicados. Una mayor duración de la expresión del plásmido y la tasa de supervivencia a largo plazo para los animales portadores de tumores tratados con FCEP, debido a las garantías de que el tratamiento fue exitoso. La tasa de supervivencia mejorada servirá como una medida adicional para evaluar este sistema, que debería ser mayor que el grupo de tratamiento de EP tradicional con una tasa de supervivencia a largo plazo prevista de aproximadamente el 47 %, según un estudio similar, y los grupos de control probablemente no responderán al tratamiento.
Posibles problemas y alternativas - un posible problema es que las células T CD8 positivas pueden ser difíciles de evaluar en 30 días después del tratamiento. En el caso de que esto ocurra, se tratará un grupo separado de animales portadores de tumores con las condiciones descritas en este objetivo. Los tumores se extirparán de los animales sacrificados 14 días después del tratamiento.
Ejemplo 8 :(Experimentos anticipados)
El objetivo (Objetivo 3) es validar el sistema de control de retroalimentación mediante la modalidad de EP intratumoral en el modelo heterogéneo de cáncer de mama espontáneo.
Después de la optimización y verificación en modelos tumorales homogéneos, se realizará un conjunto de experimentos para validar FCEP con un modelo heterogéneo. Estos experimentos utilizarán un modelo de ratón transgénico que expresa el antígeno T medio del virus del polioma bajo la dirección del promotor del virus de tumor mamario de ratón (MMTV-PyVT), que desarrolla tumores mamarios palpables espontáneos a las 8-10 semanas de edad. Un plásmido que expresa IL-12, luciferasa y mCherry (50 pl a 1 mg/ml) se administrará en tumores mamarios de ratones MMTV-PyVT a las 10 semanas de edad. Los tumores se tratarán con pulsos de 350 V/cm utilizando los criterios de detención del Objetivo 2, lo que dará como resultado la supervivencia media más larga. Los grupos de control no consistirán en ningún tratamiento, solo inyección de ADNp e inyección de ADNp seguida de la aplicación de los parámetros clínicos actuales de 6 pulsos a 1500 V/cm por 100 ps. Se tratará un total de 10 tumores con cada condición de tratamiento, donde se tratarán dos de estos tumores en cada ratón. El experimento se ejecutará un total de tres veces.
La utilización de cada una de las proteínas codificadas por el plásmido permitirá generar múltiples flujos de datos. La luminiscencia se cuantificará mediante imágenes in vivo cada 72 horas durante un máximo de 21 días después de la inyección de D-luciferina (i.p. 200 pl de 15 mg/ml). Se sacrificarán cohortes de 5 animales y se extraerán tumores a los 7, 14 y 21 días. Los tumores recolectados se biseccionarán para evaluar directamente la expresión de IL-12 y determinar el porcentaje de células transfectadas. Una porción de estos tumores extirpados se concentrará y homogeneizará. La expresión de IL-12 se cuantificará directamente a partir de estos tumores muestreados mediante el ensayo ELISA (R&D Systems). La otra mitad del tumor se disociará (Kit de disociación tumoral, Miltenyl Biotec) y se ejecutará a través de un citómetro de flujo (LSR II, BD) utilizando una óptica específica para la proteína mCherry. Esto permitirá determinar el porcentaje de células transfectadas. Los datos se analizarán mediante un análisis de varianza unidireccional.
Resultados anticipados - se anticipa que FCEP generará una transfección más reproducible de estos tumores heterogéneos que el protocolo clínico de EP actual. Esto se medirá directamente por datos de luminiscencia y expresión de IL-12. Además, se anticiparía que este método novedoso se correlaciona con el mayor porcentaje de transfección.
Posibles problemas y alternativas - un posible problema que podría surgir durante el curso de este estudio es que la expresión de IL-12 puede ser difícil de evaluar en los tumores. En el caso de que esto ocurra, se realizará un ELISA para medir directamente los niveles de luciferasa. Además, la citocina interferón-gamma aguas abajo se evaluará directamente como un sustituto de la expresión de IL-12.
Cronología La finalización de este esfuerzo de la fase I se realizará dentro de un período de 12 meses. Se anticipa que el Objetivo 1 durará un total de 3 meses. El objetivo 2 se completará en 5 meses. Finalmente, el objetivo 3 se completará en 4 meses. Esta línea de tiempo se describe en la Tabla 1.
Tabla 1. Calendario de objetivos (en meses)
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Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento (1722) de un tejido, dicho dispositivo que comprende:
    a) una sonda central (1702) que define al menos un lumen central (1704) y que se extiende desde un extremo proximal (1706) hasta un extremo distal (1708), al menos una porción de dicha sonda central (1702) que define un canal (1734) para la administración de dichos restos terapéuticos a dicho tejido, dicha porción de dicha sonda central (1702) que tiene al menos un puerto de eyección (1710),
    en donde dicho extremo proximal (1706) de dicha sonda central (1702) está abierto y conecta de manera fluida dicho primer lumen central con un lumen de un inyector a través del cual se administra dicho agente terapéutico a dicha sonda central (1702), y
    en donde dicho extremo distal (1708) de dicha sonda central (1702) está abierto para definir una abertura para la administración de dichos restos terapéuticos en dicho tejido en dicha zona de tratamiento y tiene una forma configurada para perforar dicho tejido;
    b) un aplicador (1712) que aloja dicha sonda central (1702) al menos en parte, dicho aplicador (1712) tiene un extremo distal a través del cual dicha porción de dicha sonda central (1702) está configurada para extenderse hacia el exterior de dicho aplicador (1712) para entrar en contacto con dicho tejido y retraerse dentro de dicho aplicador (1712); y
    c) un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación (1720) configurados para cargarse de forma opuesta y posicionarse alrededor de dicha zona de tratamiento (1722), dichos electrodos (1720) que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de dichos extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar dicho tejido, en donde dichos electrodos (1720) están adaptados para acoplarse a una fuente de alimentación del electrodo, recibir al menos una forma de onda eléctrica de dicha fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a dicha zona de tratamiento (1722), caracterizado porque los al menos dos electrodos de electroporación se colocan alrededor de la sonda central.
    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la porción de la sonda central está formada o recubierta con un material conductor, y en donde el dispositivo comprende además al menos un electrodo distal colocado en dicho extremo distal de dicho aplicador (1712) y configurado para generar un campo eléctrico con dicha porción de dicha sonda central (1702).
    El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la sonda central tiene una geometría espiral.
    Un dispositivo para la administración de restos terapéuticos a las células en una zona de tratamiento (1722) de un tejido, dicho dispositivo que comprende:
    a) una sonda central (1702) que define al menos un primer lumen (1704) y se extiende desde un extremo proximal (1706) hasta un extremo distal (1708), al menos una porción de dicha sonda central (1702) que tiene una geometría espiral configurada para mejorar el anclaje de dicha sonda central (1702) en dicho tejido y crear un canal para la administración de dichos restos terapéuticos a dicho tejido, en donde dicha porción de dicha sonda central (1702) está formada o recubierta con un material conductor,
    en donde dicho extremo proximal (1706) de dicha sonda central (1702) está abierto y conecta de manera fluida dicho primer lumen con un lumen de un inyector a través del cual se administra dicho agente terapéutico a dicha sonda central (1702), y en donde dicho extremo distal (1708) de dicha sonda central (1702) está abierto para definir una abertura para la administración de dichos restos terapéuticos en dicho tejido en dicha zona de tratamiento y tiene una forma configurada para perforar dicho tejido;
    b) un aplicador (1712) que aloja dicha sonda central (1702), dicho aplicador (1712) tiene un extremo distal a través del cual dicha porción de dicha sonda central (1702) está configurada para extenderse hacia el exterior de dicho aplicador (1712) para entrar en contacto con dicho tejido y retraerse dentro de dicho aplicador (1712);
    c) al menos un electrodo distal posicionado en dicho extremo distal de dicho aplicador (1712) y configurado para generar un campo eléctrico con dicha porción de dicha sonda central (1702); y caracterizado porque el dispositivo comprende además
    d) un sistema de electroporación que comprende al menos dos electrodos de electroporación (1720) configurados para cargarse de forma opuesta y posicionarse alrededor de dicha zona de tratamiento (1722), dichos electrodos (1720) que se adaptan para extenderse desde los extremos proximales hasta los distales, las puntas de dichos extremos distales tienen una forma de aguja configurada para perforar dicho tejido, en donde dichos electrodos (1720) están adaptados para acoplarse a una fuente de alimentación del electrodo, recibir al menos una forma de onda eléctrica de dicha fuente de alimentación y suministrar un campo eléctrico pulsado suficiente para la electroporación a dicha zona de tratamiento (1722).
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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI3581105T1 (sl) 2010-05-08 2023-02-28 The Regents Of The University Of California Naprava za zgodnje odkrivanje razjed s preiskovanjem podpovrhnjične vlage
PL3277368T3 (pl) 2015-03-31 2021-01-25 Oncosec Medical Incorporated Układy do ulepszonej elektroporacji opartej na wykrywaniu tkanek
WO2016172263A1 (en) 2015-04-24 2016-10-27 Bruin Biometrics Llc Apparatus and methods for determining damaged tissue using sub-epidermal moisture measurements
US11713467B2 (en) 2015-12-18 2023-08-01 Oncosec Medical Incorporated Plasmid constructs for heterologous protein expression and methods of use
JP7158820B2 (ja) * 2016-10-26 2022-10-24 ロレアル エレクトロポレーションデバイスおよびエレクトロポレーションデバイスを制御するための方法
GB2571014B (en) 2017-02-03 2020-01-22 Bruin Biometrics Llc Measurement of susceptibility to diabetic foot ulcers
US20180303543A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Medtronic Cryocath Lp Enhanced electroporation of cardiac tissue
GB201710973D0 (en) 2017-07-07 2017-08-23 Avacta Life Sciences Ltd Scaffold proteins
EP3658220B1 (en) * 2017-07-28 2021-07-07 Scandinavian ChemoTech AB A device, e.g. a dynamic electro enhanced pain control (deepc) device, for delivery of electrical pulses to a desired body part of a mammal
CN109679844B (zh) * 2017-10-19 2023-08-22 苏州壹达生物科技有限公司 一种流式电穿孔装置
KR102652699B1 (ko) 2017-10-23 2024-03-29 메이오 파운데이션 포 메디칼 에쥬케이션 앤드 리써치 전기천공을 위한 시스템 및 방법
AU2019217995A1 (en) 2018-02-09 2020-08-27 Bruin Biometrics, Llc Detection of tissue damage
KR102132370B1 (ko) * 2018-03-13 2020-08-05 주식회사 지씨에스 피부관리장치, 피부관리장치의 구동방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체
AU2019263465A1 (en) * 2018-05-02 2020-12-24 Grand Decade Developments Limited Electroporation systems, methods, and apparatus
CN116139400A (zh) * 2018-07-03 2023-05-23 埃德温·阊 使用交变电场提高细胞膜通透性
CN109171947A (zh) * 2018-09-17 2019-01-11 重庆大学 靶向消融细胞装置、方法、介质及电子设备
WO2020077100A1 (en) 2018-10-11 2020-04-16 Bruin Biometrics, Llc Device with disposable element
EP3881894B1 (en) * 2018-11-16 2024-04-17 Agnes Medical Co., Ltd. Skin treatment needle and skin treatment device having energy uniformizing wrinkles
CN109688354B (zh) * 2018-12-28 2021-09-07 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种模拟增强图像对比度的方法
EP3880295B1 (en) * 2019-02-04 2023-07-12 Rutgers, the State University of New Jersey Device for tissue electrotransfer using a microelectrode
US11071860B2 (en) 2019-02-06 2021-07-27 Oncosec Medical Incorporated Systems and methods for detecting fault conditions in electroporation therapy
US11135439B2 (en) * 2019-03-29 2021-10-05 Advanced Neuromodulation Systems, Inc. Implantable pulse generator for providing a neurostimulation therapy using complex impedance measurements and methods of operation
US11660139B2 (en) 2019-04-10 2023-05-30 Radioclash Inc. Electroporation probe
BR102019013577A2 (pt) * 2019-06-28 2021-01-05 Eqt Equipamentos E Tecnologia Ltda. Equipamento para aplicação de fármacos simultânea à eletroporação durante procedimento de eletroquimioterapia, dispositivo aplicador de fármacos e de eletroporação, método de preparo de dispositivo aplicador e método de cálculo e de ajuste de corrente elétrica para eletroporação
JP7265803B2 (ja) * 2019-07-17 2023-04-27 ジェイシス メディカル インコーポレイテッド 電力印加用ニードルチップ、ハンドピース及び皮膚処置装置
US20210047425A1 (en) 2019-08-12 2021-02-18 Purinomia Biotech, Inc. Methods and compositions for promoting and potentiating t-cell mediated immune responses through adcc targeting of cd39 expressing cells
TW202128775A (zh) 2019-10-16 2021-08-01 英商阿法克塔生命科學有限公司 PD-L1抑制劑-TGFβ抑制劑雙特異性藥物部分
US11499953B2 (en) 2019-12-09 2022-11-15 International Business Machines Corporation Feature tuning—application dependent feature type selection for improved classification accuracy
US11619618B2 (en) 2019-12-09 2023-04-04 International Business Machines Corporation Sensor tuning—sensor specific selection for IoT—electronic nose application using gradient boosting decision trees
US11903638B2 (en) * 2019-12-11 2024-02-20 Biosense Webster (Israel) Ltd. Regulating delivery of irreversible electroporation pulses according to transferred energy
CN111308058B (zh) * 2020-03-14 2021-12-14 深圳联开生物医疗科技有限公司 计数孔电压报警阈值自适应方法、装置以及血细胞分析仪
GB202101299D0 (en) 2020-06-09 2021-03-17 Avacta Life Sciences Ltd Diagnostic polypetides and methods
US20220025402A1 (en) * 2020-07-22 2022-01-27 Nantcell, Inc. Electroporation With Active Compensation
US20220071692A1 (en) * 2020-09-08 2022-03-10 Biosense Webster (Israel) Ltd. Impedance based irreversible-electroporation (ire)
WO2022169850A1 (en) 2021-02-03 2022-08-11 Bruin Biometrics, Llc Methods of treating deep and early-stage pressure induced tissue damage
KR102576604B1 (ko) * 2021-02-16 2023-09-08 주식회사 밀알 의료용 정밀 약물주입 및 전기천공 융합 전극
AU2022234555A1 (en) * 2021-03-09 2023-09-21 Bruin Biometrics, Llc Method for diagnosis and treatment of deep tissue injury using sub-epidermal moisture measurements
WO2022234003A1 (en) 2021-05-07 2022-11-10 Avacta Life Sciences Limited Cd33 binding polypeptides with stefin a protein
WO2022264147A2 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 N.M.B. Medical Applications Ltd. Electroporation treatment
CN113229928B (zh) * 2021-06-18 2023-12-15 杭州维纳安可医疗科技有限责任公司 电极针、消融设备及消融方法、装置、存储介质
CN113229930B (zh) * 2021-06-18 2023-09-22 杭州维纳安可医疗科技有限责任公司 电极针、消融设备及消融方法、装置、存储介质
WO2023288314A1 (en) * 2021-07-15 2023-01-19 Georgia Tech Research Corporation Methods of determining viable cell count and impedance-based biosensors for the same
TW202332694A (zh) 2021-10-07 2023-08-16 英商阿凡克塔生命科學公司 血清半衰期延長之pd-l1結合多肽
WO2023057567A1 (en) 2021-10-07 2023-04-13 Avacta Life Sciences Limited Pd-l1 binding affimers
KR20230161840A (ko) * 2022-05-19 2023-11-28 주식회사 밀알 스네어 형태의 전기천공용 전극
CN114983551B (zh) * 2022-07-12 2022-10-25 深圳迈微医疗科技有限公司 组织消融装置以及电化学阻抗测量装置
GB202213953D0 (en) * 2022-09-23 2022-11-09 Creo Medical Ltd An apparatus for sensing a biological tissue

Family Cites Families (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469863A (en) 1980-11-12 1984-09-04 Ts O Paul O P Nonionic nucleic acid alkyl and aryl phosphonates and processes for manufacture and use thereof
US5034506A (en) 1985-03-15 1991-07-23 Anti-Gene Development Group Uncharged morpholino-based polymers having achiral intersubunit linkages
US5235033A (en) 1985-03-15 1993-08-10 Anti-Gene Development Group Alpha-morpholino ribonucleoside derivatives and polymers thereof
US5216141A (en) 1988-06-06 1993-06-01 Benner Steven A Oligonucleotide analogs containing sulfur linkages
US5386023A (en) 1990-07-27 1995-01-31 Isis Pharmaceuticals Backbone modified oligonucleotide analogs and preparation thereof through reductive coupling
US5602240A (en) 1990-07-27 1997-02-11 Ciba Geigy Ag. Backbone modified oligonucleotide analogs
US5644048A (en) 1992-01-10 1997-07-01 Isis Pharmaceuticals, Inc. Process for preparing phosphorothioate oligonucleotides
AU690528B2 (en) 1992-12-04 1998-04-30 Medical Research Council Multivalent and multispecific binding proteins, their manufacture and use
US5637684A (en) 1994-02-23 1997-06-10 Isis Pharmaceuticals, Inc. Phosphoramidate and phosphorothioamidate oligomeric compounds
US5642035A (en) 1994-06-16 1997-06-24 Bio-Rad Laboratories Transfection high-voltage controller
CN1195997A (zh) 1995-03-10 1998-10-14 恩特雷麦德有限公司 流式电穿孔室和方法
US6241701B1 (en) 1997-08-01 2001-06-05 Genetronics, Inc. Apparatus for electroporation mediated delivery of drugs and genes
US6678558B1 (en) 1999-03-25 2004-01-13 Genetronics, Inc. Method and apparatus for reducing electroporation-mediated muscle reaction and pain response
EP1171189B1 (en) 1999-03-25 2016-05-11 Inovio Pharmaceuticals, Inc. Apparatus for reducing electroporation-mediated muscle reaction and pain response
US7092753B2 (en) * 1999-06-04 2006-08-15 Impulse Dynamics Nv Drug delivery device
US6258592B1 (en) 1999-06-14 2001-07-10 Bio-Rad Laboratories, Inc. Electroporation cell with arc prevention/reduction
US6387671B1 (en) * 1999-07-21 2002-05-14 The Regents Of The University Of California Electrical impedance tomography to control electroporation
AU2001279026B2 (en) * 2000-07-25 2005-12-22 Angiodynamics, Inc. Apparatus for detecting and treating tumors using localized impedance measurement
JP4166691B2 (ja) 2001-08-03 2008-10-15 タイコ ヘルスケア グループ エルピー 組織マーキング装置および方法
US8209006B2 (en) * 2002-03-07 2012-06-26 Vgx Pharmaceuticals, Inc. Constant current electroporation device and methods of use
US7245963B2 (en) * 2002-03-07 2007-07-17 Advisys, Inc. Electrode assembly for constant-current electroporation and use
US6912417B1 (en) 2002-04-05 2005-06-28 Ichor Medical Systmes, Inc. Method and apparatus for delivery of therapeutic agents
US20030204161A1 (en) 2002-04-25 2003-10-30 Bozidar Ferek-Petric Implantable electroporation therapy device and method for using same
US7103418B2 (en) * 2002-10-02 2006-09-05 Medtronic, Inc. Active fluid delivery catheter
US7130700B2 (en) * 2002-11-19 2006-10-31 Medtronic, Inc. Multilumen body for an implantable medical device
US7742809B2 (en) * 2003-08-25 2010-06-22 Medtronic, Inc. Electroporation catheter with sensing capabilities
US7878145B2 (en) 2004-06-02 2011-02-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Monitoring plasma ion implantation systems for fault detection and process control
EP1786514B1 (fr) * 2004-06-24 2015-01-07 Sphergen Dispositif our le transfert de molecules aux cellules utilisant une force electrique
US20060036210A1 (en) * 2004-06-30 2006-02-16 Lei Zhang Modular electroporation device with disposable electrode and drug delivery components
US8409167B2 (en) * 2004-07-19 2013-04-02 Broncus Medical Inc Devices for delivering substances through an extra-anatomic opening created in an airway
US7937143B2 (en) * 2004-11-02 2011-05-03 Ardian, Inc. Methods and apparatus for inducing controlled renal neuromodulation
US8874227B2 (en) 2009-03-20 2014-10-28 ElectroCore, LLC Devices and methods for non-invasive capacitive electrical stimulation and their use for vagus nerve stimulation on the neck of a patient
CN101370553B (zh) * 2006-02-11 2013-04-10 基因特伦尼克斯公司 用于单针体内电穿孔的装置和方法
US20070232984A1 (en) 2006-03-30 2007-10-04 Michael Lovell Hand-held electrical stimulation device
US8377005B2 (en) * 2006-09-11 2013-02-19 Custom Medical Applications Neural injection system and related methods
CN101563132A (zh) * 2006-10-17 2009-10-21 Vgx药品公司 电穿孔装置及用其进行哺乳动物细胞电穿孔的方法
EP2409727B1 (en) * 2006-10-17 2018-10-03 Inovio Pharmaceuticals, Inc. Electroporation devices for electroporation of cells in mammals
US7655004B2 (en) * 2007-02-15 2010-02-02 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electroporation ablation apparatus, system, and method
US8738125B1 (en) * 2007-03-30 2014-05-27 University Of South Florida Devices and methods for delivering molecules to the heart with electric fields
EP2211982B1 (en) 2007-10-11 2016-04-06 Region Hovedstaden v/Herlev Hospital An electroporation device for improved electrical field control
US20090247933A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 The Regents Of The University Of California; Angiodynamics, Inc. Balloon catheter method for reducing restenosis via irreversible electroporation
US8992517B2 (en) * 2008-04-29 2015-03-31 Virginia Tech Intellectual Properties Inc. Irreversible electroporation to treat aberrant cell masses
US10448989B2 (en) * 2009-04-09 2019-10-22 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. High-frequency electroporation for cancer therapy
WO2009137800A2 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Angiodynamics, Inc. Electroporation device and method
CN102271607B (zh) * 2008-11-11 2014-03-19 施菲姆德控股有限责任公司 小外形的电极组件
FR2941572B1 (fr) 2009-01-28 2011-05-06 Jacques Gascuel Dispositif de surveillance et de protection de l'alimentation d'un appareil electrique et procede de mise en oeuvre de ce dispositif
WO2010093692A2 (en) 2009-02-10 2010-08-19 Hobbs Eamonn P Irreversible electroporation and tissue regeneration
MX2011009610A (es) * 2009-03-16 2011-11-04 Critical Perfusion Inc Sistemas y metodos para estimacion de parametros caracteristicos de espectros de impedancia gastrica en humanos.
WO2010118387A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Integration of very short electric pulses for minimally to noninvasive electroporation
JP5850501B2 (ja) * 2009-06-09 2016-02-03 ニューロナノ アーベー 微小電極
EP2459096B1 (en) 2009-07-28 2014-10-22 Neuwave Medical, Inc. Ablation device
EP2488251A4 (en) * 2009-10-16 2014-02-19 Virginia Tech Intell Prop TREATMENT PLANNING FOR ELECTROPORATION THERAPIES
CN101745178B (zh) 2009-12-17 2013-01-02 重庆大学 便携式高压纳秒方波脉冲发生器
WO2011103133A2 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Angiodynamics, Inc. Dual bracketed energy delivery probe and method of use
AU2011223753B2 (en) * 2010-03-01 2014-06-26 Inovio Pharmaceuticals, Inc. A tolerable and minimally invasive skin electroporation device
US11097099B2 (en) * 2010-03-01 2021-08-24 Inovio Pharmaceuticals, Inc. Multiple tissue layer electroporation applicator and device
CN102005732A (zh) 2010-12-10 2011-04-06 江苏省电力公司常州供电公司 电容器组的谐波保护方法
JP2014036576A (ja) 2010-12-10 2014-02-27 Ajinomoto Co Inc L−アミノ酸の製造法
EP2651505A4 (en) * 2010-12-15 2014-06-11 Old Dominion Univ Res Found ELECTROPORATION-INDUCED ELECTROSENSIBILIZATION
ITTO20110374A1 (it) 2011-04-29 2012-10-30 Igea S P A Metodo di controllo di un dispositivo di elettro-porazione
US20120310230A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Angiodynamics, Inc. Coaxial dual function probe and method of use
EP2726145B1 (en) * 2011-06-28 2018-08-22 Inovio Pharmaceuticals, Inc. A miniminally invasive dermal electroporation device
US20130030430A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Stewart Mark T Intracardiac tools and methods for delivery of electroporation therapies
US20130345779A1 (en) * 2012-01-12 2013-12-26 The Regents Of The University Of California Two dimensional and one dimensional field electroporation
CN107496003B (zh) 2012-05-23 2021-02-09 史赛克公司 具有重叠手术工具单元的可再充电位置的、用于手术工具单元的电池和控制模块
CN103446667A (zh) * 2012-05-30 2013-12-18 张涛 全时段高压陡脉冲癌症治疗装置及方法
US20140052216A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Methods for promoting wound healing
EP2911736A4 (en) * 2012-10-25 2016-06-15 Oncosec Medical Inc electroporation
US9545523B2 (en) * 2013-03-14 2017-01-17 Zeltiq Aesthetics, Inc. Multi-modality treatment systems, methods and apparatus for altering subcutaneous lipid-rich tissue
US10447023B2 (en) 2015-03-19 2019-10-15 Ripd Ip Development Ltd Devices for overvoltage, overcurrent and arc flash protection
PL3277368T3 (pl) 2015-03-31 2021-01-25 Oncosec Medical Incorporated Układy do ulepszonej elektroporacji opartej na wykrywaniu tkanek
US9987081B1 (en) 2017-04-27 2018-06-05 Iowa Approach, Inc. Systems, devices, and methods for signal generation
AU2019263465A1 (en) 2018-05-02 2020-12-24 Grand Decade Developments Limited Electroporation systems, methods, and apparatus
US11071860B2 (en) 2019-02-06 2021-07-27 Oncosec Medical Incorporated Systems and methods for detecting fault conditions in electroporation therapy

Also Published As

Publication number Publication date
CN107872982A (zh) 2018-04-03
US20230001189A1 (en) 2023-01-05
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JP6860497B2 (ja) 2021-04-14
PL3277368T3 (pl) 2021-01-25
WO2016161201A3 (en) 2016-11-10
US11318305B2 (en) 2022-05-03
DK3277368T3 (da) 2020-07-27
JP2023029619A (ja) 2023-03-03
CN107872982B (zh) 2022-10-28
EP3695877A1 (en) 2020-08-19

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US20130197425A1 (en) Current cage for reduction of a non-target tissue exposure to electric fields in electroporation based treatment
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