ES2845146T3 - Sistema de purificación de líquido cefalorraquídeo - Google Patents

Abstract

Un sistema para acondicionar el líquido cefalorraquídeo (LCR) de un paciente, comprendiendo dicho sistema: un conjunto de catéter; una bomba conectable entre la primera y segunda luces para inducir un flujo de LCR entre ellas; y un componente de acondicionamiento conectable entre la primera y segunda luces para acondicionar el LCR que fluye entre ellas, caracterizado por que el conjunto de catéter tiene una primera luz con un puerto distal y una segunda luz con un puerto proximal, estando adaptado dicho catéter para ser introducido en un espacio de LCR y estando dichos puertos separados axialmente; en donde el conjunto de catéter comprende un solo elemento tubular con la primera luz y el puerto distal y la segunda luz y el puerto proximal dispuestos de forma fija en su interior, y en donde el conjunto de catéter está configurado para extraer el LCR a través de uno de dichos puertos y devolver el LCR a través del otro de dichos puertos a, sustancialmente, el mismo índice.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de purificación de líquido cefalorraquídeo

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional estadounidense n.° 60/828.745, presentada el 9 de octubre de 2006.

Campo de la invención

La invención se refiere, en general, a dispositivos médicos y métodos. Más en particular, la presente invención se refiere a dispositivos, sistemas, métodos y kits para eliminar toxinas del líquido cefalorraquídeo (LCR). Más específicamente, el método y el sistema se pueden utilizar para diagnosticar y tratar trastornos que afecten al sistema nervioso central (SNC) midiendo y modificando la composición química del LCR.

Antecedentes de la invención

Otros profesionales han descrito dispositivos para el tratamiento y/o eliminación del líquido cefalorraquídeo (LCR) de un paciente.

Por ejemplo, varias patentes divulgan diversos métodos para desviar o derivar el LCR del espacio donde se encuentra el LCR (ventrículos, columna vertebral) hacia otra parte del cuerpo (por ejemplo, abdomen, cavidad peritoneal). Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses n.° 2.969.066; 3.889.687; 6.575.928 y 7.118.549. Otros han descrito la administración de sustancias terapéuticas en el espacio del LCR, pero no divulgan su eliminación. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses n.° 5.531.673; 6.056.725; 6.594.880; 6.682.508 y 6.689.756. En general, las sustancias terapéuticas se administran localmente en el cerebro pero no en el espacio mayor del líquido cefalorraquídeo, que incluye el cerebro y la columna vertebral. Otros divulgan la eliminación del LCR, pero, en general, no administran sustancias terapéuticas ni ningún otro fluido. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses n.° 3.889.687; 5.683.357; 5.405.316 y 7.252.659.

Existen dispositivos que tienen dos catéteres, uno de entrada y otro de salida, para administrar las sustancias terapéuticas o el LCR sintético y eliminar el LCR endógeno, pero la colocación espacial tan cercana de los catéteres de entrada y salida no permiten que el flujo del LCR atraviese el espacio de líquido cefalorraquídeo o que se produzca un intercambio de LCR total que proporcione acceso al volumen entero de LCR intracraneal e intravertebral. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses n.° 4.378.797; 4.904.237; 6.537.241 y 6.709.426.

Así mismo, las publicaciones que divulgan el intercambio de LCR describen la sustitución del LCR endógeno con fluido de sustitución de LCR sintético. Véase, por ejemplo, la publicación de patente estadounidense n.° 2003/0065309; y las publicaciones PCT n.° WO 01/154766 y WO 03/015710. De esta manera, la concentración de las especies tóxicas se puede diluir, pero no eliminar. Existe la propuesta de tratar las sobredosis o la eliminación de células tumorales para limpiar los residuos antes de la implantación de un sistema de derivación ventriculoperitoneal. Un aparato de este tipo es antinatural, pues requiere enjuagar el sistema entero con una solución producida de forma artificial, en vez de eliminar las toxinas de interés del lCr endógeno del paciente, requiere administrar a un ritmo regular litros de fluido de sustitución instilado, tampoco está enfocado en o aborda la eliminación de toxinas específicas de interés y solo es práctico en un entorno de cuidados intensivos donde pudieran instilarse litros de fluido. Véase, por ejemplo, la publicación PCT n.° WO 01/54766.

Existen varios dispositivos destinados a acceder al LCR o a abordar de forma indirecta el sistema nervioso; no obstante, no existe un sistema de purificación del LCR que permita la eliminación directa, enfocada, lógica y específica de la enfermedad de uno o más compuestos objetivo o el uso de un catéter de luz doble o de varias luces que influya o controle el flujo de LCR, el mezclado y la eficiencia del retorno.

Es conveniente proporcionar un sistema para procesar y eliminar dicho uno o más compuestos objetivo del LCR de un paciente. Recientemente, se ha propuesto un tratamiento para el Alzheimer que se basa en la eliminación del LCR mediante la desviación del fluido desde el cerebro (sistema ventricular) hasta otra parte del cuerpo del paciente (por ejemplo, cavidad abdominal/peritoneal) utilizando un sistema de derivación ventriculoperitoneal. Véanse, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos n.° 5.980.480 y 7.025.742. Al drenar de forma continua el LCR a un índice reducido, el razonamiento es que la producción diaria de LCR nuevo que realiza el cuerpo diluiría la concentración de sustancias contaminantes que quedan en el LCR endógeno. Un sistema de este tipo presenta varias limitaciones inherentes. El índice al que se reduce la concentración de especies tóxicas está mediado por flujo pasivo, es muy lento, aborda solo una fracción (mililitros) del volumen de LCR total por hora, no está enfocado en o no aborda la eliminación de elementos específicos de interés y no previene la reabsorción de especies tóxicas en la circulación sistémica y, por tanto, que vuelvan al LCR. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses n.° 5.980.480; 6.264.625; 6.689.085. En el documento 4.904.237 se divulga un sistema para acondicionar líquido cefalorraquídeo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención aborda esta y otras necesidades.

Breve sumario de la invención

La presente invención proporciona sistemas para acondicionar fluido cefalorraquídeo (LCR) y utilizar el líquido cefalorraquídeo (LCR).

En consecuencia, en un primer aspecto, la invención proporciona sistemas para acondicionar el líquido cefalorraquídeo (LCR) en un paciente. En algunas realizaciones, el método comprende:

a) eliminar el LCR de una primera ubicación en un espacio de LCR del paciente;

b) acondicionar el LCR eliminado; y

c) devolver (retornar) el LCR acondicionado al paciente en una segunda ubicación en el espacio de LCR;

en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento de acondicionamiento.

La/s referencia/s a la "realización" o "realizaciones" y al "aspecto" o "aspectos" a lo largo de la descripción que se encuentran en el alcance de las reivindicaciones adjuntas simplemente representa/n posibles ejecuciones ilustrativas y, por lo tanto, no forma/n parte de la presente invención.

Con respecto a las realizaciones de los métodos, en algunas realizaciones, el LCR se elimina o extrae y se devuelve, sustancialmente, con el mismo caudal. En algunas realizaciones, el LCR se elimina o extrae y se devuelve con el mismo caudal. En algunas realizaciones, el caudal está en el intervalo de aproximadamente 0,04 ml/min a aproximadamente 30 ml/min, por ejemplo, de aproximadamente 5 ml/min a aproximadamente 20 ml/min, por ejemplo, aproximadamente 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18 o 20 ml/min).

En algunas realizaciones, el volumen del LCR eliminado es inferior al volumen que induciría cefalea por punción lumbar o síntomas por exceso de drenaje. En algunas realizaciones, el volumen del LCR eliminado del paciente nunca sobrepasa aproximadamente los 35-45 ml, por ejemplo, aproximadamente los 40 ml, 35 ml, 30 ml o 25 ml.

En algunas realizaciones, la distancia entre la primera ubicación y la segunda ubicación es de al menos aproximadamente 4 cm, por ejemplo, aproximadamente 5, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90 o 100 cm. En algunas realizaciones, la distancia entre la primera ubicación y la segunda ubicación está separada por, al menos aproximadamente, dos vértebras.

En algunas realizaciones, la primera ubicación o el puerto proximal está en la sacra S1 o en la lumbar L5 o más arriba y la segunda ubicación es la lumbar L3 o más arriba. En algunas realizaciones, la primera ubicación o puerto proximal está en la S1, L5, L4, L3, L2, L1 o más arriba. En algunas realizaciones, la segunda ubicación o el puerto distal está en el espacio sacro, lumbar, torácico o cervical del LCR. En algunas realizaciones, la segunda ubicación o el puerto distal está en uno o más ventrículos. En algunas realizaciones, la segunda ubicación o el puerto distal está en el espacio subaracnoideo craneal.

En algunas realizaciones, la primera ubicación o puerto proximal está en el espacio subaracnoideo craneal. En algunas realizaciones, la primera ubicación o el puerto proximal está en uno o más ventrículos. En algunas realizaciones, la segunda ubicación o el puerto distal está en el espacio lumbar, torácico o cervical del LCR. En algunas realizaciones, la segunda ubicación o el puerto distal está en el espacio lumbar del LCR, por ejemplo, en S1, L5, L4, L3, L2, L1 o más arriba.

En algunas realizaciones, la primera ubicación o puerto proximal y la segunda ubicación o puerto distal está en el espacio ventricular. Por ejemplo, tanto la primera ubicación o puerto proximal como la segunda ubicación o puerto distal pueden estar en los lados opuestos de un ventrículo. En otro ejemplo, la primera ubicación o puerto proximal está en un primer ventrículo y la segunda ubicación o puerto distal está en un segundo ventrículo.

En algunas realizaciones, la distancia entre la primera ubicación o puerto proximal y la segunda ubicación o puerto distal puede regularse. Por ejemplo, un par de elementos tubulares en un catéter de varias luces pueden regularse axialmente el uno con respecto al otro.

En algunas realizaciones, las direcciones del flujo para eliminar o extraer y devolver el LCR se invierten de forma periódica para que el LCR sea devuelto a la primera ubicación y sea eliminado de una segunda ubicación durante una parte del tratamiento. Por ejemplo, la inversión del flujo es un pulso que expulsa los residuos de los puertos de eliminación o retorno.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden, además, la etapa de mezclar el LCR acondicionado con LCR no acondicionado a medida que el LCR acondicionado se devuelve al espacio de LCR. En algunas realizaciones, los métodos comprenden inducir un flujo turbulento a medida que se va devolviendo el LCR, lo que mejora el mezclado. Por ejemplo, el flujo turbulento se puede crear introduciendo un catéter de varias luces que comprende una o más trayectorias de flujo helicoidales, trayectorias de flujo con textura (por ejemplo, con nervaduras o protuberancias), una trayectoria de flujo separada en T, a modo de fuelle, balones, aletas y/o varios puertos de salida (por ejemplo, orificios o aberturas laterales). El flujo turbulento también se puede inducir con una inyección de presión alta (es decir, "por chorros") o flujo de salida dirigido.

En algunas realizaciones, el acondicionamiento comprende eliminar una molécula objetivo (por ejemplo, una proteína, péptido, oligopéptido) del LCR. Por ejemplo, el acondicionamiento puede comprender uno o más procesos de separación seleccionados del grupo que consiste en afinidad bioespecífica (por ejemplo, anticuerpos, ácidos nucleicos, receptores, enzimas), inmunoafinidad, intercambio catiónico, intercambio aniónico, hidrofobia y varios umbrales de exclusión de tamaño.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden, además, la etapa de aislar la molécula objetivo.

En algunas realizaciones, el acondicionamiento comprende eliminar las células patológicas (por ejemplo, linfocitos B, linfocitos T, macrófagos, eritrocitos y otras células sanguíneas) y residuos celulares.

En algunas realizaciones, la etapa de acondicionamiento se realiza fuera del cuerpo del paciente. En algunas realizaciones, la etapa de acondicionamiento se realiza utilizando una unidad de acondicionamiento implantada en el cuerpo del paciente.

En algunas realizaciones, el aparato de catéter consiste esencialmente en un solo cuerpo de catéter con una luz conectada al puerto distal y una luz distinta conectada al puerto proximal.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas del Alzheimer en un paciente eliminando al menos una de las proteínas beta amiloides o tau del lCr empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas del Parkinson en un paciente eliminando al menos una de las proteínas alfa sinucleínas (incluyendo péptidos u oligómeros) del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, el método comprende paliar los síntomas de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) en un paciente eliminando al menos una de: superóxido dismutasa 1 insoluble (SOD1), glutamato, proteína neurofilamento y anticuerpos gangliósido (anti-GM1) del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, el método comprende paliar los síntomas de un vasoespasmo cerebral en un paciente eliminando al menos una de: células sanguíneas (por ejemplo, eritrocitos), oxihemoglobina y endotelina del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas de la encefalitis en un paciente eliminando al menos una de: las bacterias o entidades víricas causantes, factor de necrosis tumoral alfa (TNF-a) y la IgG del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas del síndrome de Guillain Barre (SGB) en un paciente eliminando al menos una de las células y mediadores de la inflamación que incluyen, pero no se limitan a C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG y endotoxinas del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas de la esclerosis múltiple (EM) en un paciente eliminando al menos una de: los linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos anti-mielina y mediadores de la inflamación que incluyen, pero no se limitan a TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y del LCR empleando los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos comprenden paliar los síntomas de un accidente cerebrovascular eliminando los mediadores de la inflamación que incluyen, pero no se limitan a la endotelina y enolasa, y enfriando el LCR (y, por tanto, el SNC) mediante el empleo de los métodos y sistemas descritos con anterioridad y en el presente documento.

En un aspecto relacionado, la invención proporciona sistemas para acondicionar el líquido cefalorraquídeo (LCR) de un paciente. En algunas realizaciones, el sistema comprende

i) un conjunto de catéter que tiene una primera luz con un puerto distal y una segunda luz con un puerto proximal, estando adaptado dicho catéter para ser introducido en un espacio de LCR y estando dichos puertos separados axialmente;

ii) una bomba conectable entre la primera y segunda luces para inducir un flujo de LCR entre ellas; y

Ni) un componente de acondicionamiento conectable entre la primera y segunda luces para acondicionar el LCR que fluye entre ellas.

Con respecto a las realizaciones de los sistemas, en algunas realizaciones, el conjunto de catéter consiste esencialmente en un solo elemento tubular con la primera luz y el puerto distal y la segunda luz y el puerto proximal dispuestos de forma fija en su interior.

En algunas realizaciones, el catéter comprende un primer elemento tubular, con la primera luz y el puerto distal en su interior, y un segundo elemento tubular, con la segunda luz y el puerto proximal en su interior.

En algunas realizaciones, el primer y segundo tubos pueden trasladarse en sentido axial el uno con respecto al otro para regular la distancia entre ellos.

En algunas realizaciones, la bomba tiene un caudal regulable de aproximadamente 0,04 ml/min a aproximadamente 30 ml/min, por ejemplo, de aproximadamente 5 ml/min a aproximadamente 20 ml/min, por ejemplo, aproximadamente 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18 o 20 ml/min). En algunas realizaciones, la bomba comprende una bomba peristáltica que está aislada del flujo de LCR. En algunas realizaciones, la bomba es implantable (por ejemplo, de tornillo de Arquímedes).

En algunas realizaciones, el componente de acondicionamiento se selecciona del grupo que consiste en afinidad bioespecífica, inmunoafinidad, intercambio catiónico, intercambio aniónico, hidrofobia y exclusión de tamaño. Por ejemplo, el componente de acondicionamiento puede ser una columna o un cartucho. En algunas realizaciones, el catéter comprende el componente de acondicionamiento (por ejemplo, unido a la superficie interna del catéter mediante unión covalente o no covalente).

Con respecto a la exclusión de tamaño y filtración, el componente de filtración puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, membranoso, nanoparticular, plano, tubular o capilar.

En algunas realizaciones, el sistema tiene un volumen de retención del LCR por debajo de aproximadamente los 40 ml, por ejemplo, por debajo de aproximadamente los 35, 30, 25 o 20 ml.

En algunas realizaciones, el sistema es implantable. En algunas realizaciones, el sistema es parcialmente externo.

Definiciones

El término "paciente" se refiere a cualquier mamífero. El mamífero puede ser un mamífero no humano, un primate no humano o un humano. En algunas realizaciones, el mamífero es un animal doméstico (por ejemplo, canino, felino, roedor, etc.), un mamífero de explotación (por ejemplo, bovino, ovino, equino, porcino) o un mamífero de laboratorio (roedor, rata, murino, lagomorfo, hámster).

El término "espacio de LCR" se refiere a cualquier volumen de líquido cefalorraquídeo que se halle en las áreas craneal o vertebral y que esté en contacto con cualquier componente del sistema nervioso, pero no dentro del tejido. El fluido intersticial es el que reside en el tejido.

Las expresiones "LCR de acondicionamiento" o "LCR acondicionado" se refieren, indistintamente, al LCR del que se han eliminado parcial, casi o totalmente uno o más compuestos objetivo.

La expresión "que consiste esencialmente en" se refiere a los elementos citados en la reivindicación, así como a elementos insustanciales, y excluye los elementos que cambian materialmente la invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra una sección transversal sagital a través del cerebro y la médula espinal e ilustra la ubicación del plexo coroideo y del flujo pasivo de LCR a través del SNC. El recuadro ilustra las granulaciones aracnoideas ubicadas a lo largo de los senos venosos principales, que son las ubicaciones fundamentales de reabsorción del LCR.

La figura 2 proporciona una vista del sistema ventricular desde la A) superficie lateral, B) superficie anterior, C) superficie superior y D) estructura ventricular detallada.

La figura 3 ilustra la anatomía ventricular del cerebro en una perspectiva tridimensional.

La figura 4 ilustra las barreras hematoencefálica y hematocefalorraquídea. A) Capilar con orificio que permite el paso de agua y solutos; B) capilares cerebrales con uniones herméticas entre las células endoteliales, formando la barrera hematoencefálica (requiere transporte celular); C) células epiteliales del plexo coroideo de la barrera hematocefalorraquídea que admite agua y solutos pero requiere transporte celular; D) las vellosidades aracnoideas permiten que pase flujo intenso unidireccional del LCR hacia los senos venosos principales.

La figura 5 ilustra la hipótesis oligomérica de las enfermedades neurodegenerativas. Se cree que el proceso de varias etapas es la base de varias afecciones neurológicas distintas. Las proteínas específicas de la enfermedad sufren una modificación bioquímica específica que las hace más propensas a unirse y formar intermediarios globulares (conocidos como oligómeros). Se cree que estos oligómeros son tóxicos y pueden continuar apilándose entre sí formando fotofibrillas y fibrillas. Después, las fibrillas se pueden aislar en una incorporación intracelular (por ejemplo, marañas tau) o un depósito extracelular (por ejemplo, placas Ap) en el caso del Alzheimer.

La figura 6A ilustra una sección esquemática de los accesos ventricular, vertebral y ventrículo-vertebral para acceder al espacio del LCR para retornar de forma eficaz el LCR acondicionado. La figura 6B ilustra una realización de los accesos de la invención a los dos ventrículos o solo a uno de ellos. La figura 6C ilustra una realización del acceso vertebral de la invención.

La figura 7 ilustra un esquema de un sistema de una sola luz. Un sistema de una sola luz crea un remolino local (sombreado) con un mezclado reducido o acceso mínimo al LCR craneal.

La figura 8A ilustra un esquema de un sistema de dos luces de la invención. Un sistema de varias luces crea un flujo activo y dinámico con un mezclado eficiente que no se ve limitado por el volumen de presión, ya que la entrada y salida son relativamente iguales. Este permite el procesamiento paralelo del LCR con el retorno máximo y proporciona acceso al espacio craneal y vertebral y a todo el volumen de LCR (el mezclado se representa con el sombreado). La figura 8B ilustra la gran diferencia en la depuración del LCR que se realiza con un sistema de varias luces, en el que la entrada y salida están sustancialmente separadas (línea D), adyacentes (línea C) en comparación con un sistema de una sola luz (línea B) y este en comparación con el flujo limitado por la difusión (línea A). La figura 8C ilustra el efecto de la distancia de entrada/salida del catéter sobre el índice de reprocesamiento del LCR acondicionado.

Las figuras 9A y 9B ilustran secciones transversales de catéteres de ejemplo de doble luz o de varias luces, respectivamente, para su uso en el espacio del LCR. Estos son únicamente dos ejemplos de muchas realizaciones que se pueden concebir para conseguir uno de los objetivos finales de la invención, que es un método para proporcionar el mezclado y retorno eficientes del LCR.

La figura 10 ilustra dos catéteres con trayectorias de salida helicoidales que inducen el mezclado suplementario en varios puntos de salida. La figura 10A ilustra una sola trayectoria de salida helicoidal por la última longitud (1) del catéter. La luz de salida recta está conectada a la trayectoria helicoidal. El catéter comprende una luz de entrada central recta. La figura 10B ilustra un catéter con dos trayectorias de salida helicoidales y una trayectoria de entrada central.

La figura 11A ilustra dos trayectorias de salida helicoidales que salen en diferentes puntos a lo largo del catéter. El catéter comprende una sola luz de entrada central. Como se describe en el presente documento, las trayectorias se pueden invertir, por ejemplo, con un mecanismo de bombeo. Por lo tanto, un catéter con una sola trayectoria de entrada y varias trayectorias de salida podría convertirse en un catéter con una sola trayectoria de salida y varias trayectorias de entrada. La figura 11B ilustra cómo cambia la dirección de la trayectoria helicoidal a modo de otro método para crear un flujo dirigido.

La figura 12A ilustra dos catéteres unidos por un collarín doble. El collarín se fija a un catéter y se desliza sobre el otro, de modo que se puede regular la distancia "d" entre los dos extremos. En este caso, el catéter de entrada está acoplado a la parte deslizante del collarín. La figura 12B ilustra un catéter de dos luces que está rodeado por una cánula de paredes finas y de ajuste hermético. La luz de salida del catéter interno tiene puertos laterales de modo que, cuando se tira de la cánula, los puertos o aberturas laterales adicionales quedan expuestos, aumentando así la distancia entre la entrada y la salida.

La figura 13A ilustra un catéter de dos luces con orificios accesibles sobre una luz. La figura 13B ilustra un sistema de dos catéteres que crea un catéter de doble luz. Como se muestra, el catéter de salida se crea con el espacio entre los catéteres interno y externo.

La figura 14A ilustra un catéter de dos luces con puertos laterales que están parcialmente superpuestos para su uso en el acceso subaracnoideo a ventricular. Los orificios rodeados por el parénquima quedarán sellados por este. Estos incluirán la parte superpuesta. La figura 14B ilustra un primer plano de un extremo, que muestra un orificio superpuesto a la izquierda. La figura 14C ilustra una sección intermedia que muestra los orificios superpuestos.

La figura 15A ilustra una sección de extremo. La figura 15B ilustra un catéter que incorpora varios balones. Las luces de entrada y salida se observan a cada lado de la base "sección en T". La luz de inflación de los balones está por encima de la sección en T. Los tres puertos de inflación de los balones pueden observarse desde la parte superior a través de finas membranas que forman los balones. La figura 15C ilustra una sección transversal de un extremo que muestra las luces de entrada e inflación de balones que se ven junto con un puerto de inflación.

La figura 16A-C ilustra los balones inflados. Un catéter puede contener uno o varios balones. Los balones pueden ser esféricos o alargados. Los balones finos y alargados son convenientes para los espacios de la columna vertebral. La distancia entre los balones puede ser uniforme o con longitudes diferentes.

Descripción detallada

1. Introducción

La presente invención proporciona sistemas para eliminar, detectar, devolver y administrar compuestos de y/o a un espacio de líquido cefalorraquídeo (LCR) de un paciente. La eliminación y/o administración de compuestos específicos se puede adaptar a la patología de la enfermedad en cuestión. La eliminación está enfocada y es específica, por ejemplo, mediante el uso de umbrales de exclusión de tamaño específicos, anticuerpos frente a toxinas específicas y otras técnicas cromatográficas, así como la administración y/o eliminación de sustancias terapéuticas objetivo. La invención halla su uso como plataforma de diagnóstico, terapéutica y de administración de fármacos para una variedad de enfermedades que afectan al LCR accediendo al espacio de LCR.

Por primera vez, la presente invención ofrece una plataforma de tratamiento dirigida, enfocada y lógica para tratar varias enfermedades neurológicas degenerativas y, a menudo, mortales, para las que actualmente existen opciones de tratamiento limitadas e ineficaces. Las afecciones de ejemplo que pueden tratarse con los presentes sistemas y métodos de procesamiento del LCR incluyen, aunque no se limitan a: vasoespasmo cerebral, síndrome de Guillain-Barré, Alzheimer, Parkinson, Huntington, esclerosis múltiple, esclerosis lateral amiotrófica, traumatismo en la médula espinal, traumatismo craneoencefálico, accidente cerebrovascular, cáncer que afecta al cerebro o la médula espinal, prionosis, encefalitis por varias causas, meningitis por varias causas, enfermedades secundarias a desequilibrios enzimáticos o metabólicos, guerra microbiológica, etc. Por primera vez, la presente invención ofrece a los pacientes una tecnología disruptiva que modifica la enfermedad que se ocupa de la patogenia de la enfermedad conocida y mejora eficazmente los síntomas de una serie de afecciones neurológicas.

LCR: El líquido cefalorraquídeo (LCR) es producido principalmente por los plexos vasculares del SNC humano, denominados plexo coroideo en el tercer y cuarto ventrículos del cerebro (figura 1). Este líquido que normalmente es claro y acuoso mantiene un gradiente entre este y el fluido intersticial del sistema nervioso. El agua y las sustancias solubles pueden intercambiarse libremente entre el LCR y el sistema nervioso. Así, en el LCR se pueden encontrar muchos neurotransmisores, péptidos y otras sustancias neuroactivas. El papel funcional de muchos de estos péptidos se está investigando en la actualidad. La concentración de varias sustancias neuroactivas en el LCR es de gran interés, ya que representa una visión indirecta que se corresponde estrechamente con el fluido extracelular próximo a las neuronas del cerebro y la médula espinal. Así, el LCR tiene dos funciones principales: 1) al revestir el cerebro y la médula espinal, realiza una función protectora que proporciona flotabilidad e impide la tracción en los vasos y nervios después de golpes en el cráneo o columna vertebral; 2) incluso aún más importante, contribuye al mantenimiento de una composición constante del entorno neuronal. Véase Blumenfeld, H. (2002), "Neuroanatomy through Clínica! Cases", 951.

Neuroanatomía/flujo: En adultos sanos, el LCR se produce a un índice de aproximadamente 0,3 ml/min, 18 ml/hora o aproximadamente 432 ml/día. No obstante, el volumen total hallado en los ventrículos y en el espacio subaracnoideo es de aproximadamente 150 ml (figura 2). Así, el volumen total del LCR da la vuelta al cuerpo varias veces (aproximadamente tres) al día. El líquido producido en los ventrículos laterales atraviesa el agujero intraventricular (de Monroe) y va hacia el interior del tercer ventrículo, y después atraviesa el acueducto cerebral estrecho y va hacia el interior del cuarto ventrículo (figura 3). Desde allí, sale a través de la línea media en sentido posterior (agujero de Magendie) o en sentido lateral (agujero de Luschka) (figura 2). Después, el LCR se esparce por toda la superficie del cerebro y la médula espinal, proporcionando un equilibrio constante de fluido extracelular a todas las neuronas del LCR. El LCR se drena por pequeñas protuberancias llamadas granulaciones aracnoideas, que sobresalen particularmente a lo largo de los sitios de drenaje venoso principales, como el seno sagital superior (figura 1, recuadro). El fluido pasa desde el espacio subaracnoideo hacia los senos venosos gracias a un gradiente hidrostático. Cierta parte del LCR también se drena a través de otras vías, como los vasos linfáticos a lo largo de los nervios craneales y vertebrales. Véase Blumenfeld, H. (2002), "Neuroanatomy through Clínica! Cases", 951.

Barreras: En la mayoría de los órganos, las sustancias de pequeño peso molecular pasan por la pared del capilar con relativa facilidad y, por tanto, su concentración es similar en el plasma que en el fluido intersticial (extracelular). La composición del fluido intersticial del LCR se diferencia del de la mayoría de los órganos por las propiedades selectivas de los capilares cerebrales, conocidos como barrera hematoencefálica (BHE). Esta barrera comprende uniones herméticas de gran extensión entre las células endoteliales, que impiden el paso de varias sustancias procedentes del plasma periférico (figura 4). Igual que la BHE, el epitelio del plexo coroideo representa una barrera adicional entre la sangre y el LCR, conocida como barrera hematocefalorraquídea. Así, muchas sustancias que salen de los capilares del plexo coroideo no pueden entrar en el LCR. Para su funcionamiento normal, las neuronas dependen del control preciso de los iones y de los compuestos en su entorno extracelular. Véase Blumenfeld, H. (2002), "Neuroanatomy through Clinical Cases", 951.

Enfermedades neurológicas: Las enfermedades que afectan al sistema nervioso están entre las más degenerativas y mortales afecciones médicas. Cada vez más se va comprendiendo la fisiopatología de un conjunto de patógenos endógenos y exógenos que se pueden encontrar en el LCR y que producen un efecto deletéreo directo o indirecto en el SNC. Esto representa una oportunidad de intervención y prevención o paliación del proceso de la enfermedad. Así mismo, el sistema se puede adaptar al proceso de la enfermedad individual de una manera lógica, dirigida y enfocada.

El concepto de que numerosos trastornos diferentes del cerebro y la médula espinal requieren una intervención terapéutica diferente y específica de la enfermedad se ha visto desafiado por el descubrimiento de que varios de los trastornos tienen mecanismos patológicos subyacentes en común. Esto proporciona la oportunidad de intervenir con una plataforma de dispositivo que aborde varias enfermedades distintas en función de unos pocos conceptos fundamentales que conllevan la purificación y modificación del LCR en función del tamaño, los componentes biológicos y la temperatura.

Ahora se entiende que varios "patógenos endógenos" (moléculas neurotóxicas liberadas desde el cerebro hacia el LCR) y "patógenos exógenos" (células y moléculas neurotóxicas procedentes de la circulación periférica que entran en el LCR) pueden perturbar el entorno normal del SNC y se cree que juegan un papel clave en varias enfermedades que afectan al sistema nervioso. Véase Caughey, B. and P. T. Lansbury (2003). Annu Rev Neurosci 26: 267-98.

Muchos trastornos neurodegenerativos se caracterizan por cúmulos de fibrillas de proteína y especies oligoméricas neurotóxicas e infiltraciones de tipos celulares inflamatorios patológicos (por ejemplo, linfocitos B, linfocitos T, macrófagos) que están implicados en la degeneración progresiva del cerebro. Véanse, Caughey, B. and P. T. Lansbury (2003). Annu Rev Neurosci 26: 267-98 y Taylor, J. P., J. Hardy, et al. (2002). Science 296(5575): 1991-5. Véanse la Tabla 1 y la figura 5. A pesar de las diferencias en la composición molecular de estas fibrillas de proteína, así como en las regiones del cerebro y los tipos de células que se ven afectados en cada trastorno, estas enfermedades comparten mecanismos patológicos similares y, por tanto, comparten mecanismos similares de tratamiento en cuanto al dispositivo médico utilizado.

TABLA 1

Inmunoterapia: Recientemente, llama más la atención del concepto inmunológico en el tratamiento de las enfermedades conformacionales y se están aplicando enfoques de inmunización para estimular la depuración, por ejemplo, en el Alzheimer (EA), de las placas cerebrales de proteína beta amiloide (Ap). Estos incluyen técnicas de inmunización tanto pasivas como activas. Los enfoques de inmunización activa emplean varias vías de administración, tipos de adyuvantes, el uso de epítopos modificados de Ap y/o conjugados inmunogénicos de Ap. Véase Morgan, D., D. M. Diamond, et al. (2000). Nature 408(6815): 982-5. Los enfoques de inmunización pasiva incluyen anticuerpos monoclonales o fracciones específicas de anticuerpos (Fabs) dirigidas contra epítopos específicos de Ap. Véase Monsonego, A. and H. L. Weiner (2003). Science 302(5646): 834-8. La depuración de las placas como resultado de la inmunoterapia puede depender de varios mecanismos. Una teoría conlleva la interacción directa de anticuerpos o fragmentos Fab con los depósitos, lo que deriva en la disgregación y depuración mediada por microgliocitos. Una segunda teoría conlleva que los anticuerpos actúen como sumidero para el péptido Ap, eliminándolo del SNC y evitando la deposición de placas en el cerebro mediante la redistribución pasiva de los oligómeros Ap solubles entre el cerebro, el LCR y el plasma por un gradiente de concentración. Véase Roberson, E. D. and L. Mucke (2006). Science 314(5800): 781-4. Existen datos significativos de estudios en animales que apoyan ambos mecanismos, existiendo una carga sustancialmente reducida de Ap en el modelo transgénico de ratón junto con una mejora en los fallos de memoria. Véase Janus, C., J. Pearson, et al. (2000). Nature 408(6815): 979-82. Las pruebas prometedoras de la inmunización con Ap en ratones transgénicos que muestran la depuración de las placas de Ap y la mejora de las alteraciones cognitivas condujeron a ensayos clínicos en humanos. Por desgracia, los pacientes humanos inmunizados activamente con un inmunógeno de Ap desarrollaron signos de meningoencefalitis como consecuencia de la inmunoterapia activa. Véanse Orgogozo, J. M., S. Gilman, et al. (2003). Neurology 61(1): 46-54; Bayer, A. J., R. Bullock, et al. (2005). Neurology 64(1): 94-101 y Gilman, S., M. Koller, et al. (2005). Neurology 64(9): 1553-62. Los pacientes humanos inmunizados de forma pasiva con anticuerpos contra la proteína Ap desarrollaron anticuerpos endógenos neutralizantes contra los anticuerpos anti-Ap, anulando el efecto terapéutico de la inmunoterapia pasiva y, así mismo, dando potencialmente como resultado un aumento perjudicial de la proteína Ap. Véanse Hock, C., U. Konietzko, et al. (2003). Neuron 38(4): 547-54; Nicoll, J. A., E. Barton, et al. (2006). J Neuropathol Exp Neurol 65(11): 1040-8 y Melnikova, I. (2007). Nat Rev Drug Discov 6(5): 341-2.

Los problemas principales con la inmunización activa y pasiva residen en las consecuencias proinflamatorias que suceden a la inmunización, que pueden derivar en la sobreactivación de la microglía. Además de las diversas vías inflamatorias que se cree que están involucradas en la EA, existen vías inflamatorias en particular que se activan específicamente después de la estimulación de la microglía, incluyendo la liberación de proteasas y citocinas y la activación de la explosión oxidativa que puede reagudizar la inflamación cerebral y la neurodegeneración relacionada con la EA en el proceso de eliminación de la Ap. Además de la inflamación, existe la preocupación de generar autoanticuerpos con tolerancia inmunitaria y la incapacidad de revertir el tratamiento una vez administrado. Así mismo, para la redistribución de oligómeros Ap solubles por el cerebro (gradiente de concentración plasmática del LCR), se desconoce si la Ap se degrada en el plasma o es absorbida por órganos específicos. Para abordar estos problemas, es necesaria una terapia que impida que los anticuerpos entren en el SNC mientras siguen captando la proteína tóxica de interés.

El sistema de purificación del LCR descrito en la presente invención sirve como amplia plataforma tecnológica para el tratamiento de varias enfermedades que afectan al sistema nervioso. A continuación se proporcionan varios ejemplos, junto con la justificación detallada, de un número de enfermedades neurológicas para las que en la actualidad existen terapias limitadas o poco eficaces.

Sería deseable proporcionar métodos, sistemas, kits de procesamiento, purificación y/o modificación del LCR mejores y alternativos para una variedad de fines. La invención actual presenta varios beneficios y ventajas frente a los métodos descritos con anterioridad. En primer lugar, la eliminación de sustancias en función del tamaño (como los eritrocitos y sus productos de descomposición en el vasoespasmo cerebral, linfocitos B y T en la EM, autoanticuerpos en el SGB). Con las mejoras recientes en nanotecnología y ultrafiltración, ahora es posible eliminar las sustancias en escala nanométrica en vez de en micrómetros, una mejora de casi 1000 veces en la filtración dirigida en comparación con los sistemas anteriores. Los métodos de filtración anteriores basados en el tamaño estaban limitados a filtros de 0,2 micrómetros, que permitían que la mayor parte de las moléculas tóxicas más pequeñas atravesaran directamente el filtro y volvieran al paciente.

En segundo lugar, con los recientes avances en inmunoterapia, la invención actual aplica inmunoterapia ex-vivo enfocada en eliminar las moléculas patógenas del LCR que afectan directamente al SNC. Los anticuerpos proporcionan un nivel de especificidad sin precedentes en las moléculas que son demasiado pequeñas de eliminar con los filtros de tamaño de hoy en día. Las aplicaciones de inmunoterapia in vivo se han encontrado con una serie de complicaciones graves que incluyen encefalitis y fallecimiento, como se describió con anterioridad. Mediante la fijación del anticuerpo a una columna de inmunoafinidad, por ejemplo, utilizando un sistema de estreptavidina-biotina (la unión química más resistente que se conoce), el LCR se procesa se procesa sobre el cartucho de anticuerpos y se puede lograr la captación de oligómeros y/o proteínas tóxicos sin riesgo de liberación sistémica de anticuerpos, encefalitis o fallecimiento. El uso de la separación biológica (incluyendo las proteínas Ap y tau en la EA, las alfasinucleínas en la EP, etc.) se puede aplicar de forma beneficiosa en varias enfermedades alterando el eje neuroinmune con el uso de un enfoque de inmunoterapia ex-vivo con plataforma.

En tercer lugar, la modulación de la temperatura mediante hipotermia leve, moderada o grave ha demostrado tener efectos beneficiosos en términos de neuroprotección. El enfriamiento localizado del SNC sin efectos sistémicos en el corazón, hígado o riñones puede proporcionar una ventaja añadida en una serie de enfermedades que incluyen accidente cerebrovascular, traumatismo craneoencefálico y traumatismo en la médula espinal. Estos objetivos se cumplen con la invención descrita a continuación.

2. Sistemas de la invención

El sistema de purificación del LCR incluye un catéter de varias luces que incorpora dos o más luces para el intercambio eficiente del LCR desde los espacios craneal y/o vertebral del LCR. El presente sistema crea una circulación dinámica con un mezclado significativo dentro del espacio craneal o vertebral del LCR. La presente invención permite el procesamiento de grandes volúmenes de LCR en un período de tiempo reducido al tiempo que afecta mínimamente a la presión y volumen endógenos intracraneal/intravertebral.

El esquema de purificación (o eliminación de compuestos) se puede adaptar a una enfermedad en concreto o a un grupo de enfermedades en función de varias características, como el tamaño, afinidad, propiedades bioquímicas y/o temperatura, pero más específicamente, el esquema de purificación se basa en la difusión, exclusión por tamaño, inmunoterapia ex-vivo con anticuerpos inmovilizados o fragmentos de anticuerpos, sistemas hidrófobos/hidrófilos, aniónicos/catiónicos, de afinidad de unión alta/baja, quelantes, antibacterianos, antivíricos, anti-ADN/ARN/aminoácido, enzimáticos, magnéticos o basados en nanopartículas. El sistema permite el flujo pasivo, pero también incluye un mecanismo de bombeo activo con un flujo transitorio o continuo, de modo que la entrada y salida son relativamente iguales entre sí. Así mismo, se incluyen varias medidas de seguridad (incluyendo, pero no limitándose a un sensor de presión, detector de velocidad, detector de burbujas, pH, temperatura, equilibrio osmótico, presión sanguínea, sensor de presión transmembrana) que garanticen la seguridad del paciente. También hay disponibles sensores de presión que registran/mantienen/regulan de forma continua las presiones intracraneal y/o intravertebral. El control programable de las válvulas de escape de admisión, salida y desagüe es una característica adicional que ya se ha contemplado. El sistema se puede regular con un amplio abanico de parámetros biológicos y flujos. Así mismo, se incluyen alarmas y una configuración automática de encendido/apagado que proporcionan señales inmediatas de atención e interrogación del sistema. Hay un volumen determinado de LCR por fuera del paciente en un momento determinado, que es menor que el que produce síntomas asociados a cefaleas por punción lumbar o por exceso de drenaje.

En consecuencia, los sistemas de purificación/acondicionamiento del LCR proporcionan un diseño de catéter de dos luces/de varias luces. Los estudios de flujo han indicado un catéter de dos luces o de varias luces con una entrada y salida separadas entre sí a una distancia apropiada sirve para crear y mantener una circulación dinámica y un mezclado/intercambio eficiente de LCR. Dadas las variaciones que se producen normalmente en la anatomía del paciente, esta distancia puede variar dependiendo de la persona. Por tanto, un sistema que permitiera la modificación de esta distancia in situ o antes de su aplicación (es decir, el implante) proporcionaría una mejora adicional en el rendimiento de este tipo de sistemas aplicados en toda la población. Las dinámicas de flujo creadas con un sistema de este tipo son muy distintas a las de un sistema de una sola luz o a las de un sistema en el que los puntos de entrada y salida se ubican espacialmente cerca (figura 7). Los estudios de tinción han demostrado claramente que el presente sistema, que incorpora catéteres con diseños de dos o más luces y con entradas y salidas separadas, permite un mayor retorno por minuto de LCR sin procesar o más eficacia mezclando mínimamente el LCR sin procesar y procesado, accediendo así a una parte significativamente mayor de todo el volumen de LCR en un período de tiempo menor (figura 8A). El presente diseño de sistema tiene efectos drásticos en la fisiología y flujo del lCr . En el presente sistema de dos luces, la distancia de separación de los sitios de entrada y salida determina la "columna de LCR" máxima que se puede procesar y depurar en un principio (figura 8B). El sistema de catéter con dos o más luces, así como con varios orificios de entrada y salida a lo largo de la longitud del catéter, no solo minimiza su atascamiento, sino que proporciona un retorno y acceso mucho mejores a la cisterna basal, ventricular, craneal, así como al LCR subaracnoideo vertebral, en comparación con el sistema descrito con anterioridad en alguna parte de la literatura. Esta mayor eficacia de eliminación de compuestos de interés surge de un menor reprocesamiento del mismo fluido (figura 8C).

Los sistemas simples de catéter de una sola luz producen únicamente un remolino local y un mezclado mínimo y, por tanto, la recirculación de gran parte del mismo LCR previamente procesado. Estos sistemas de una sola luz no generan un mezclado suficiente para extraer o hacer circular adecuadamente el líquido desde el espacio craneal de LCR craneal que nutre el cerebro. Los estudios in vitro indican que el índice de mezclado, la cantidad de LCR nuevo que ha dado la vuelta por minuto, así como el acceso proporcionado para que el volumen de LCR craneal y vertebral de la vuelta varias veces con el uso de la presente invención, da lugar a un sistema de procesamiento de LCR mucho más rápido, eficiente y viable que proporciona acceso a todo el sistema de LCR en comparación con el que es posible utilizando un sistema de una sola luz. La presente invención proporciona la capacidad de que los flujos de eliminación y retorno funcionen de forma paralela en vez de consecutiva. Así mismo, el catéter de varias luces también puede incorporar una distancia regulable entre las áreas de entrada y salida, proporcionando libertad adicional para el mezclado y circulación del LCR (figura 12).

El procesamiento paralelo o continuo de los flujos de eliminación y retorno utilizando los sistemas de varias luces de la invención proporciona varias ventajas frente a los sistemas de una sola luz que requieren un procesamiento consecutivo. En primer lugar, el procesamiento paralelo es más eficiente y requiere menos etapas que el procesamiento consecutivo. Los sistemas de varias luces que proporcionan un procesamiento continuo y paralelo también pueden ser automáticos y mucho más apropiados para su implantación. Debido a que los sistemas de procesamiento paralelo y continuo pueden estar diseñados para ser cerrados, se necesita menos intervención humana o manual y se consigue un mejor control de la esterilidad. Así mismo, el procesamiento continuo de flujo no tiene limitación de volumen de la cantidad procesada; puede trabajar con un amplio abanico de caudales e intercambios de volumen (figura 9). La única limitación es el volumen de espacio muerto del conjunto de tubos, en particular, en sistemas parcialmente externos.

La forma de las luces también es un factor que se debe tener en cuenta. Los estudios han demostrado que las luces circulares simples son más propensas a atascarse y necesitan de irrigación reiterada y/o sustitución del catéter. Los sistemas de catéter de dos luces/varias luces descritos en el presente documento incluyen una pluralidad de diseños que incluyen, aunque sin limitación, una combinación de tamaños y orientaciones variables de diseños circulares, ovalados, cuadrados, etc. para evitar que el catéter se atasque. Una combinación de flujo transitorio y/o continuo facilita el mantenimiento de la permeabilidad de la luz y reduce significativamente el riesgo de atascamiento asociado a los sistemas actuales. El sistema de dos o varias luces también permite invertir el flujo y desatascarlo rápidamente haciendo que el flujo se invierta de forma intermitente con el sistema de bombeo. Un sistema de dos luces proporciona la ventaja adicional de permitir períodos de tiempo más prolongados en una dirección de flujo en particular, alejando de la entrada las sustancias que se atascan.

La porción distal del catéter puede estar construida de modo que fomente el mezclado e intercambio máximos del LCR retornado y sin acondicionar tras el retorno del LCR acondicionado. Los elementos que mejoran el mezclado pueden estar por fuera o en el interior del paciente. Un ejemplo es un diseño helicoidal o de doble hélice (por ejemplo, figura 10), con o sin fuelles, para crear la máxima alteración/turbulencia de flujo pasivo de LCR y un mezclado e intercambio más completos del LCR endógeno por el procesado. Otros ejemplos incluyen el uso de chorros o la dirección del flujo de salida, de modo que se crean remolinos o turbulencias y, de ese modo, se mejora el mezclado (figura 11).

El catéter puede contener varias geometrías distales que mejoran la mezcla y el intercambio de LCR. Un ejemplo es un diseño de catéter lumbar en T (es decir, las figuras 13 y 15) en el que ambas luces, la de entrada y salida, se insertan como un solo catéter y la luz distal se pliega o se despliega utilizando un mecanismo de liberación, de modo que se maximiza la distancia entre los sitios de entrada y salida y se hace contacto máximo con el área de superficie del espacio de LCR. Otro ejemplo es la adición de pequeñas aletas, una superficie no plana, partes con nervaduras o un pequeño sistema de balón (es decir, las figuras 15 y 16) en cualquier lugar a lo largo de la longitud de un catéter craneal o vertebral, que generen un mezclado e intercambio suplementario del LCR endógeno y procesado. En las figuras 10-16 se muestran ejemplos de diseños de catéter que fomentan las turbulencias de flujo y el mezclado.

Una parte del sistema de purificación se puede incorporar en el propio catéter diseñándolo con una membrana que permita la filtración pasiva del LCR endógeno y/o equilibrarlo con el LCR procesado.

En algunas realizaciones, el catéter incluye marcadores radiopacos para la localización y confirmación precisa de la ubicación de la punta del catéter en los espacios craneal o vertebral del LCR. Después, estos marcadores radiopacos se pueden visualizar utilizando rayos X simples o tomografía computarizada. Se pueden utilizar muchos otros métodos para confirmar el despliegue y colocación precisos del catéter. Esto incluye el uso de un endoscopio para visualizar directamente la colocación del catéter craneal o vertebral. Este método puede ser especialmente útil en los pacientes con ventrículos craneales pequeños que contienen LCR o en pacientes con estenosis o escoliosis vertebral, donde el acceso lumbar es complicado.

Uno de los mayores problemas de cualquier dispositivo implantado es el riesgo de infección. El riesgo de infección en el LCR es importante e incluye meningitis, encefalitis e, incluso, la muerte. En la presente invención se pueden incorporar varias medidas de seguridad para minimizar y/o eliminar el posible riesgo de infección en el paciente. En primer lugar, el extremo proximal del catéter se puede tunelizar a una distancia variable del sitio de entrada para minimizar el riesgo de que ciertos organismos regresen desde el sitio de entrada de la superficie de la piel. En segundo lugar, el personal de enfermería puede realizar el cuidado meticuloso diario de limpiar el sitio de acceso del catéter o se puede enseñar al paciente cómo hacerlo. En tercer lugar, inmediatamente antes de la colocación del catéter, así como durante el tiempo que el catéter permanece fijo durante el procesamiento del LCR e inmediatamente tras su eliminación, se pueden administrar al paciente antibióticos para reducir adicionalmente el riesgo de infección. En cuarto lugar, el propio sistema de catéter se puede impregnar con un antibiótico específico de elección. En quinto lugar, se puede incorporar un metal específico que pueda producir una superficie cargada de forma transitoria, que se ha demostrado que impide el crecimiento bacteriano y la incidencia de infecciones del catéter en general. En sexto lugar, se puede administrar un antibiótico de elección en el LCR un tiempo determinado antes, durante o después del procesamiento de este, para así eliminar el riesgo de diseminación o infección bacteriana. Por último, se puede colocar un manguito de antibiótico en uno o más lugares a lo largo del sistema de catéter para reducir aún más cualquier riesgo de infección.

Otro problema de cualquier sistema de catéter es el riesgo de torsión u obstrucción física. La invención actual incorpora varios sensores de seguridad que garantizan que la entrada y salida sean, en general, relativamente iguales. No obstante, además, la incorporación de ciertas aleaciones con memoria de forma en los catéteres (por ejemplo, en una de las luces de la figura 9B) para su uso en el espacio del LCR puede ser una estrategia adicional para impedir la torsión, mantener la forma y permitir el máximo acceso al espacio de LCR. Una aleación con memoria de forma es la de níquel-titanio, que normalmente se denomina nitinol. Por encima de su temperatura de transformación, esta es superelástica y puede soportar una gran cantidad de deformación. Por debajo de su temperatura de transformación, presenta un efecto de memoria de forma. Cuando se deforme, permanecerá con dicha forma hasta que se caliente por encima de su temperatura de transformación, en cuyo momento volverá a su forma original. El nitinol suele estar compuesto por un ~55 % en peso de níquel y la realización de pequeños cambios en su composición puede hacer que la temperatura de transición de la aleación cambie significativamente, lo que hace que sea apropiada para muchas aplicaciones en medicina. En algunas realizaciones, el catéter incorpora níquel-titanio en su fabricación. Un catéter de este tipo permitirá introducir fácilmente el catéter a través de las vías de acceso craneal o vertebral debido a la naturaleza superelástica del nitinol, aunque una vez en el espacio del LCR, el catéter volverá a su estructura anterior debido a su memoria de forma. La función física del nitinol recuerda a los músculos biológicos; cuando se activa, se contrae. El movimiento de contracción se puede aplicar a cualquier tarea que requiera movimiento físico con velocidades de trabajo de bajas a moderadas. Su pequeño tamaño, peso ligero, facilidad de uso y funcionamiento silencioso le permiten incluso sustituir pequeños motores o solenoides. Un catéter de este tipo que se pueda regular internamente y que esté adaptado para acceder por varias áreas del espacio craneal o vertebral del LCR mientras minimiza el riesgo de torsión y de obstrucción del catéter será un rasgo adicional en la presente invención.

En algunas realizaciones, los sistemas incorporan un material conductor o elemento de intercambio de calor en una parte del sistema de catéter (por ejemplo, en una de las luces de la figura 9B) que permitirá la alteración directa y rápida del espacio de LCR en aquellos trastornos que requieran una regulación rápida de la temperatura. El efecto neuroprotector de la hipotermia profunda se reconoce desde hace mucho tiempo, pero el uso de la hipotermia para la terapia de lesiones neuronales se abandonó en su mayor parte debido a los problemas de abordaje y a sus graves efectos secundarios, como arritmia cardíaca, escalofríos, infecciones y trastornos de coagulación. En la década pasada, se ha llegado a reconocer que la hipotermia leve (de 34 °C a 36 °C), moderada (de 34 °C a 28 °C) y grave (<28 °C) permiten la modulación terapéutica de la temperatura y pueden prevenir sustancialmente el daño cerebral provocado por isquemia en accidentes cerebrovasculares experimentales y otros daños neuronales. Después de una isquemia cerebral focal, la hipotermia reduce los volúmenes de infarto hasta un 90 % y se ha descubierto que tiene efectos beneficiosos muy significativos en pacientes que sufren de traumatismo craneoencefálico o traumatismo en la médula espinal. Por el contrario, se ha demostrado que la hipertermia tiene un efecto significativamente negativo en la histopatología y respuesta del SNC.

Un catéter de enfriamiento de temperatura regulable, diseñado específicamente para el espacio craneal o vertebral del LCR, que se puede utilizar de manera independiente o junto con un sistema de refrigeración extracorporal descrito en la literatura anterior, proporciona un mecanismo adicional para enfriar de forma rápida y directa el SNC sin los efectos secundarios sistémicos que se observan en el corazón o la reacción en cadena de coagulación que se observa cuando se enfría todo el volumen sanguíneo. Un sistema de enfriamiento del SNC de este tipo tiene múltiples utilidades, incluyendo, pero sin limitarse a, accidente cerebrovascular, traumatismo craneoencefálico (TCE), traumatismo en la médula espinal (TRM) y se puede utilizar de forma individual o junto con varios esquemas de purificación/acondicionamiento comentados con anterioridad y en el presente documento. Los sensores de temperatura del LCR endógeno, así como del procesado, además de la temperatura corporal sistémica, se pueden incorporar en el sistema de calentamiento/enfriamiento para registrar/mantener/regular correctamente la temperatura.

Los presentes sistemas permiten varias conexiones de entrada y salida del LCR distintas para el procesamiento del LCR entre cualquier punto en el sistema de LCR, de modo que la entrada y salida totales sean relativamente iguales. La ubicación espacial de los puertos de entrada y salida está suficientemente separada para permitir que el LCR fluya por una parte importante o todo el espacio de LCR. Los catéteres craneales o vertebrales a medida se pueden introducir a través de varias vías, incluyendo, pero no limitándose a: inserción ventricular individual, inserción ventricular doble, inserción vertebral de nivel único, inserción vertebral de nivel doble o múltiple y ventrículo-vertebral. En algunas realizaciones, un primer catéter se inserta en un ventrículo cerebral o en la columna cervical y un segundo catéter se inserta en la columna lumbar. Adicionalmente, cualquiera de los sistemas anteriores podría diseñarse para intercambiar el LCR de cualquiera de los dos puntos dentro del espacio subaracnoideo. Un ejemplo es un catéter ventricular con sitios de entrada/salida que se comunican con el espacio subaracnoideo que recubre la parénquima cerebral adyacente.

Los presentes sistemas permiten el movimiento activo de una gran cantidad de volumen de LCR a lo largo del tiempo y no requieren eliminar o desviar LCR del cuerpo humano. Debido a los sitios de entrada y salida variantes en el catéter a medida, el sistema permite la producción de flujo de LCR activo, además del flujo pasivo habitual. El movimiento activo del LCR se puede producir de varias maneras, incluyendo, pero sin limitarse a bombas motorizadas para la extracción y retorno activos del LCR. Así mismo, el sistema de bombeo puede presentar una variedad de mecanismos que faciliten el requisito de que la entrada y salida sean relativamente iguales. Entre los ejemplos de bombas apropiadas se encuentran las rotatorias, accionadas por jeringa, volumétricas, peristálticas, de pistón, neumáticas, de fuelle, electromagnéticas, magnetorrestrictivas, hidráulicas y otras. Las bombas pueden ser un aparato individual con funcionalidad bidireccional o dos bombas unidireccionales que estén en comunicación entre sí. Existen varios mecanismos de bombeo para alcanzar la meta deseada de creación de flujo de LCR activo, además del pasivo habitual. La bomba puede estar por fuera o en el interior del paciente. En la técnica se conocen las bombas internas o implantables (por ejemplo, bombas de tornillo de Arquímedes).

En algunas realizaciones, los sistemas proporcionan un sistema de acondicionamiento personalizable basado en el proceso de la enfermedad específica que se está abordando. La eliminación de determinados compuestos se puede realizar en función de la exclusión por tamaño, anticuerpos específicos, interacciones hidrófobas/hidrófilas, intercambiadores aniónicos-catiónicos, compuestos con afinidad de unión alta-baja, antibacteriana, antivírica, anti-ADN/ARN, basada en inmunoterapia, inmunomodulatoria, digestión enzimática, etc. Además de la variedad de enfoques de filtración neuroquímica, se pueden emplear otros sistemas de filtración basados en la electromecánica que incluyen filtración por radiofrecuencia, electromagnética, por ondas acústicas, piezoeléctrica, electrostática, por fuerza atómica y por ultrasonidos. Se pueden añadir otras características al sistema de filtrado que incluyen una fuerza centrífuga diferencial que ayuda a la rápida separación de los elementos de interés, por ejemplo, ultrafiltrados, proteínas, células, etc.

En algunas realizaciones, se puede emplear un esquema basado en cartucho para cambiar o combinar rápidamente con el esquema basado en purificación anteriormente comentado. Por ejemplo, se concibe un sistema que combina los enfoques de tamaño, anticuerpos y carga con uno o varios cartuchos para la purificación, de modo que cuando llegue el momento de sustitución del filtro de purificación, el anticuerpo, etc., se pueda realizar en un sistema fácil de utilizar y de intercambio rápido. El sistema de acondicionamiento o los cartuchos cromatográficos (por ejemplo, interacción bioespecífica, intercambiadores iónicos, exclusión por tamaño) pueden estar por fuera o en el interior del cuerpo del paciente. En algunas realizaciones, los cartuchos de acondicionamiento o filtros están contenidos en el interior de una o más luces de los catéteres de varias luces. En algunas realizaciones, la luz de los catéteres, o sus secciones, están recubiertas (por ejemplo, mediante unión covalente o no covalente) por fracciones cromatográficas (por ejemplo, fracciones de captura bioespecífica, que incluyen anticuerpos y ácidos nucleicos, intercambiadores catiónicos o aniónicos, fracciones hidrófobas y otros).

En algunas realizaciones, los sistemas incluyen sensores para la monitorización y/o muestreo intermitente o continuo de los niveles de LCR de compuestos específicos o parámetros de interés. Por ejemplo, en el vasoespasmo cerebral, se podrían muestrear y cuantificar en serie los niveles de eritrocitos, hemoglobina, endotelina u otras moléculas y disponer de una indicación de cuánto LCR ha depurado el sistema. De igual manera, en el Alzheimer, se podrían medir los niveles de moléculas Ap, tau u otras moléculas y disponer de una indicación de producción o eliminación de elementos específicos de interés. Los sensores se pueden utilizar para registrar/mantener/regular de forma no invasiva los niveles de compuestos específicos en el LCR.

b. Métodos para paliar las condiciones de la enfermedad

i) Alzheimer (EA)

La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo progresivo caracterizado por acumulaciones anómalas de placas amiloides y marañas neurofibrilares. Se cree que la formación de placas amiloides se debe al fallo de depuración de la proteína beta amiloide (Ap). La APP (proteína precursora amiloide) genera varias formas de pamiloide a través del procesamiento enzimático. Véase Blennow, K., M. J. de Leon, et al. (2006). Lancet 368(9533): 387-403. Los oligómeros difundibles de la Ap (de las placas) inhiben la potenciación a largo plazo, causan daño en la membrana, alteran la fluidez de la membrana y actúan como toxinas formadoras de poros. Véanse Caughey, B. and P. T. Lansbury (2003). Annu Rev Neurosci 26: 267-98 y Glabe, C. G. (2006). Neurobiol Aging 27(4): 570-5. En la EA, las proteínas tau también se acumulan, produciendo la degeneración de los axones y dendritas neuronales y produciendo marañas neurofibrilares. La acumulación de proteínas tau deriva en estrés oxidativo celular, que puede ser un factor causante de la neurodegeneración inducida por tau. Véase Dias-Santagata, D., T. A. Fulga, et al. (2007). J Clin Invest 117(1): 236-45. Específicamente, las especies de oxígeno altamente reactivas oxidizan los lípidos, las proteínas y el ADN, lo que deriva en daño tisular y muerte celular. Estos marcadores de los lípidos y proteínas oxidizados se acumulan en regiones que se ven particularmente afectadas en enfermedades neurodegenerativas. Estos marcadores del daño oxidativo se han detectado en el tejido cerebral de pacientes con EA y otros trastornos degenerativos. Véase Koo, E. H., P. T. Lansbury, Jr., et al. (1999). Proc Natl Acad Sci USA 96(18): 9989-90. La lesión por radicales libres también parece ser un mediador fisiopatológico fundamental del daño tisular en enfermedades humanas, que incluyen accidente cerebrovascular isquémico agudo, esclerosis lateral amiotrófica, Parkinson y EA. Véase Taylor, J. P., J. Hardy, et al. (2002). Science 296(5575): 1991-5. Las terapias actuales para la EA son solo efectivas de forma marginal, ya que puede que no reducir el índice de neurodegeneración y tienen efectos secundarios significativos y, en el mejor de los casos, algunas son provisionales (estrategias de inmunización).

En cambio, el procesamiento en LCR de las proteínas amiloides y tau y la neutralización de las especies oxidativas reactivas, entre otras, es un tratamiento sintomático y modificador de la enfermedad por su capacidad para reducir, limitar y prevenir la formación de placas y marañas, así como para contrarrestar la neuroinflamación. Tiene la capacidad de abordar el proceso de la enfermedad desde varias perspectivas distintas en función de la compresión actual de la patogenia de la enfermedad. También puede ser más seguro debido a su riesgo leve de daño en el hígado y de inflamación cerebral, en comparación con las pautas inmunoterapéuticas y farmacológicas actuales, respectivamente.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del Alzheimer reduciendo o eliminando la presencia de proteínas beta amiloides y/o tau en el LCR utilizando los sistemas descritos en el presente documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos una de las proteínas patológicas, incluidas las Ap y tau, y los mediadores de la inflamación (por ejemplo, citocinas, incluidas el TNF-a, IL-1, IL-2, IL-6, IL-12, interferón y, etc.) del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, las proteínas Ap o tau y/o los mediadores de la inflamación se eliminan del LCR mediante el uso de una columna de inmunoafinidad o una columna de exclusión por tamaño, o con ambas.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del Alzheimer introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR en sentido craneal, hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos una de las proteínas Ap y tau o mediadores de la inflamación del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento del Alzheimer.

ii. Parkinson (EP)

La enfermedad de Parkinson (EP) la provoca la pérdida de neuronas pigmentadas que contienen dopamina en la sustancia negra. La lesión por radicales libres y la formación de fibrillas alfa sinucleínas y oligómeros (es decir, péptidos) están involucrados en la patogenia de la EP. Véase Steece-Collier, K., E. Maries, et al. (2002). Proc Natl Acad Sci USA 99(22): 13972-4. Los tratamientos actuales (terapia de sustitución de la dopamina con inhibidores de la catecol-orto-metil-transferasa (COMT), amantadina y fármacos colinérgicos para aliviar los síntomas, cirugía con estimulación cerebral profunda) no tienen un efecto que dure demasiado, no abordan la causa de la enfermedad y pueden tener efectos secundarios debilitantes, como las discinesias. Véanse Dunnett, S. B. and A. Bjorklund (1999). Nature 399(6738 Suppl): A32-9; Dawson, T. M. and V. L. Dawson (2003). Science 302(5646): 819-22 y DeKosky, S. T. and K. Marek (2003). Science 302(5646): 830-4. Existe la necesidad de disponer de un tratamiento que frene la degeneración eliminando los radicales libres y las especies neurotóxicas. Véase Shoulson, I. (1998). Science 282(5391): 1072-4. La filtración del LCR satisface esa necesidad médica insatisfecha y puede representar un mecanismo de modificación de la enfermedad para los nuevos tratamientos de la EP.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del Parkinson reduciendo o eliminando la presencia de fibrillas alfa sinucleínas y/u oligómeros en el LCR utilizando los sistemas descritos en el presente documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos uno de proteínas alfa sinucleínas y mediadores de la inflamación del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, las fibrillas alfa sinucleínas y los oligómeros se eliminan del LCR mediante el uso de una columna de inmunoafinidad o una columna de exclusión por tamaño, o con ambas.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del Parkinson introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR en sentido craneal, hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos una de las proteínas alfa sinucleínas y mediadores de la inflamación del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento del Parkinson.

iii. Esclerosis lateral amiotrófica (ELA)

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA)/enfermedad de Lou Gehrig es una enfermedad de las neuronas motoras invariablemente mortal, que avanza muy rápido y que ataca a las células nerviosas responsables de controlar los músculos voluntarios. Véase Rowland, L. P. (1995). Proc Natl Acad Sci USA 92(5): 1251-3. Tanto las neuronas motoras como las neuronas motoras inferiores se degeneran o mueren, haciendo que dejen de enviarse mensajes a los músculos. Los pacientes con ELA presentan niveles más elevados de glutamato en el suero y el líquido cefalorraquídeo. Los estudios de laboratorio han demostrado que las neuronas empiezan a morir cuando quedan expuestas durante largos períodos de tiempo a cantidades excesivas de glutamato. Véase Rowland, L. P. (1995). Proc Natl Acad Sci USA 92(5): 1251-3. En pacientes con ELA se hallaron mayores niveles de proteína neurofilamento en el LCR, así como mayores niveles de anticuerpos contra el gangliósido GM1, el gangliósido AGM1 y los sulfátidos en un 20 % 15 %, 8 % del LCR de los pacientes con ELA, respectivamente. Véanse Valentine, J. S. and P. J. Hart (2003). Proc Natl Acad Sci USA 100(7): 3617-22 y Banci, L., I. Bertini, et al. (2007). Proc Natl Acad Sci USA 104(27): 11263­ 7. Así, los anticuerpos pueden estar involucrados en la ELA porque alteran la función de las neuronas motoras, interfiriendo en la transmisión de señales entre el cerebro y los músculos. También es probable que estén involucradas en la ELA las lesiones por radicales libres. Se descubrió que un marcador de estrés oxidativo y peroxidación lipídica, 4-hidroxinonenal (HNE), era elevado en el LCR de los pacientes con ELA esporádica. Los tratamientos clínicos actuales para la ELA (Riluzol) que reducen la cantidad de glutamato que se libera, no invierten el daño que ya está hecho en las neuronas motoras y provoca efectos secundarios como hepatotoxicidad. En la ELA, la purificación del LCR reduciría los niveles excesivamente altos de glutamato y las especies oxidativas, prolongando así la vida de las neuronas motoras sin efectos secundarios graves, como daño hepático, y eliminaría los anticuerpos antiinmunes y las especies oxidativas reactivas del LCR.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) reduciendo o eliminando la presencia de uno o más de: superóxido dismutasa-1 insoluble (SOD1), glutamato, proteína neurofilamento y anticuerpos gangliósido anti-GM1 en el LCR, con el uso de los sistemas descritos en el presente documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos uno del superóxido dismutasa-1 insoluble (SOD1), glutamato, proteína neurofilamento y anticuerpos gangliósido anti-GM1 u otros mediadores de la inflamación del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, se eliminan del LCR el superóxido dismutasa-1 insoluble (SOD1), el glutamato, la proteína neurofilamento, los anticuerpos gangliósido anti-GM1 u otros mediadores de la inflamación mediante el uso de una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico, una columna de intercambio catiónico y una columna de proteína A o proteína G.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos uno del superóxido dismutasa-1 insoluble (SOD1), glutamato, proteína neurofilamento, anticuerpos gangliósido anti-GM1 u otros mediadores de la inflamación del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).

iv. Vasoespasmo cerebral

El vasoespasmo cerebral es un estrechamiento del calibre de los vasos cerebrales que depende del tiempo, probablemente debido a la presencia de sangre en el espacio subaracnoideo (después de la rotura de una aneurisma cerebral, una hemorragia subaracnoidea (HSA), traumatismo craneal, meningitis bacteriana, tras cirugía en la región selar/paraselar, etc.). Véase Macdonald, R. L., R. M. Pluta, et al. (2007). Nat Clin Pract Neurol 3(5): 256-63. Es necesaria la hemólisis para que se desarrolle el vasoespasmo y se cree que la oxihemoglobina es una de las muchas sustancias vasoactivas liberadas. A lo largo de lo que dura el vasoespasmo, se mantienen los niveles elevados de oxihemoglobina en el LCR. En cambio, la mayor parte de las otras sustancias vasoactivas liberadas tras la lisis del coágulo se depura rápidamente del LCR. Véase Macdonald, R. L., R. M. Pluta, et al. (2007). Nat Clin Pract Neurol 3(5): 256-63. En pacientes con vasoespasmo, la endotelina del LCR se mantuvo o aumentó por encima de los niveles medidos antes de la cirugía. Este aumento coincidió con la aparición de vasoespasmo, documentado por ecografía Doppler transcraneal y síntomas clínicos. En los pacientes con HSA que no desarrollaron vasoespasmo, la concentración de endotelina en el LCR se redujo con el tiempo. Véase Macdonald, R. L., R. M. Pluta, et al. (2007). Nat Clin Pract Neurol 3(5): 256-63. Las terapias actuales (bloqueadores de los canales de calcio, terapia hemodilución, hipervolémica, hipertensiva (terapia triple H)) no son eficaces para prevenir el vasoespasmo. Es más probable que la filtración de LCR sea terapéutica con la eliminación precoz y directa de los coágulos sanguíneos, glóbulos rojos, plaquetas y reacciones en cadena corriente adelante que involucran a la hemoglobina y la endotelina, que derivan en vasoespasmo.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de vasoespasmo cerebral reduciendo o eliminando la presencia de una o más de: células sanguíneas (por ejemplo, eritrocitos), hemoglobina, oxihemoglobina, endotelina u otros mediadores de la inflamación en el LCR utilizando los sistemas descritos en este documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos una de las células sanguíneas, hemoglobina, oxihemoglobina, endotelina o mediadores de la inflamación del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, la oxihemoglobina y endotelina se eliminan del LCR utilizando una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico y una columna de intercambio catiónico.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de vasoespasmo cerebral introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos una de las células sanguíneas, hemoglobina, oxihemoglobina, endotelina u otros mediadores de la inflamación del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento del vasoespasmo.

v. Encefalitis

La encefalitis es la inflamación del cerebro debido a varias causas: VHS (virus del herpes simple), enfermedad de Lyme, sífilis, infección bacteriana, etc. Los bebés de menos de 1 año y los adultos de más de 55 tienen mayor riesgo de fallecer por encefalitis. Véase Vernino, S., M. Geschwind, et al. (2007). Neurologist 13(3): 140-7. Las terapias actuales (corticosteroides para reducir el hinchamiento cerebral y los AINE para reducir la fiebre) no abordan la causa de la encefalitis. Los niveles de TNF-R (refleja la actividad biológica del TNF alfa, un mediador principal de la inflamación) fueron significativamente más elevados en el LCR y en el suero del bebé con encefalitis aguda que en los sujetos de control. Véase Vernino, S., M. Geschwind, et al. (2007). Neurologist 13(3): 140-7. Los niveles de IgG aumentaron en la encefalitis por herpes simple. Véase Vernino, S., M. Geschwind, et al. (2007). Neurologist 13(3): 140-7. El procesamiento del LCR podría restablecer los niveles de TNF alfa y de IgG a niveles fisiológicos, reducir la inflamación y ayudar a eliminar virus, parásitos, priones, hongos y bacterias. Otras aplicaciones incluyen el tratamiento de las víctimas de guerras microbiológicas (carbunco, botulismo, ricina, saxitoxina, etc.) eliminando directamente la toxina de interés para que no ataque al SNC.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la encefalitis reduciendo o eliminando la presencia de uno o más de: el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-a) y la IgG en el LCR utilizando los sistemas descritos en el presente documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos uno del TNF-a y la IgG u otros mediadores de la inflamación del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, el TNF-a y la IgG se eliminan del LCR utilizando una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico, una columna de intercambio catiónico y una columna de proteína A o proteína G.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la encefalitis introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos uno del TNF-a y la IgG u otros mediadores de la inflamación del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento de la encefalitis.

vi. Síndrome de Guillain-Barré (SGB)

El síndrome de Guillain-Barré (SGB) se divide en dos subtipos principales: polineuropatía desmielinizante inflamatoria aguda (PDIA) y neuropatía axonal motora aguda (AMAN). Véanse Parkhill, J., B. W. Wren, et al. (2000). Nature 403(6770): 665-8 y Yuki, N., K. Susuki, et al. (2004). Proc Natl Acad Sci U S A 101(31): 11404-9. En Europa y América del Norte, el SGB suele estar provocado por PDIA con infiltración linfocítica prominente de los nervios periféricos y la invasión por macrófagos de la vaina de mielina y las células de Schwann. El complemento activado hallado en el líquido cefalorraquídeo de los pacientes con Guillain-Barré y esclerosis múltiple (EM) puede contribuir a la desmielinización. Véanse Parkhill, J., B. W. Wren, et al. (2000). Nature 403(6770): 665-8 y Yuki, N., K. Susuki, et al. (2004). Proc Natl Acad Sci USA 101(31): 11404-9. El tratamiento del Sg B está subdividido en el tratamiento sintomático de los pacientes gravemente paralizados que requieren cuidados intensivos y respiración asistida y una terapia específica de la enfermedad para reducir el daño nervioso. Los tratamientos inmunomoduladores como la plasmaféresis y la inmunoglobulina intravenosa están indicados en pacientes que no pueden caminar de forma independiente. Los resultados de los ensayos internacionales aleatorizados han demostrado una eficacia equivalente de ambos tratamientos, plasmaféresis e inmunoglobulina intravenosa, pero no de los corticosteroides. Véanse McKhann, G. M., J. W. Griffin, et al. (1988). Ann Neurol 23(4): 347-53 y Kuwabara, S., M. Mori, et al. (2001). Muscle Nerve 24(1): 54-8. La filtración repetida del LCR puede eliminar las células patogénicamente relevantes, las inmunoglobulinas y los polipéptidos. Las observaciones en 12 pacientes graves con Guillain-Barré tratados con filtración de LCR indicaron que es un procedimiento seguro y efectivo. Las terapias de filtración de LCR e intercambio de plasma fueron, al menos, igual de eficaces y un paciente grave que no respondió al intercambio de plasma se recuperó completamente con la filtración del LCR. Véase Wollinsky, K. H., P. J. Hulser, et al. (2001). Neurology 57(5): 774-80. La filtración del LCR (pruebas in vitro) eliminó eficazmente las células y los mediadores de la inflamación (por ejemplo, C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG, endotoxinas y células). Véase Wollinsky, K. H., P. J. Hulser, et al. (2001). Neurology 57(5): 774-80. Así, los estudios demostraron que la filtración del LCR es al menos tan efectiva como la plasmaféresis y que reduce, limita y previene el daño en los nervios mediante la eliminación de los linfocitos, macrófagos, proteínas complementarias y otras sustancias inflamatorias.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del síndrome de Guillain-Barré (SGB) reduciendo o eliminando la presencia de uno o más de: células y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG, y endotoxinas en el LCR utilizando los sistemas descritos en este documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos uno de las células y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG, y endotoxinas en el LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, las células y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG se eliminan del LCR utilizando una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico, una columna de intercambio catiónico y una columna de proteína A o proteína G.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas del síndrome de Guillain-Barré (SGB) introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos uno de las células y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG, y endotoxinas del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento del síndrome de Guillain-Barré.

vii. Esclerosis múltiple (EM)

La esclerosis múltiple (EM) es la enfermedad desmielinizante más común en humanos y su causa es desconocida. No obstante, está aceptada ampliamente como una enfermedad autoinmunitaria mediada por linfocitos T autorreactivos con especificidad por los antígenos de mielina. Véase Noseworthy, J. H. (1999). Nature 399(6738 Suppl): A40-7. El sello distintivo patológico de la enfermedad son las placas de Em , áreas de desmielinización de sustancia blanca que normalmente van acompañadas de infiltrados inflamatorios compuestos por linfocitos T, algunos linfocitos B y células del plasma, macrófagos activados o microgliocitos. La IgG y los complementos se localizan principalmente en la periferia de las placas. Los clones de linfocitos B se acumulan en el LCR de los pacientes con EM y de los pacientes con otros trastornos neurológicos. Se detectaron anticuerpos contra la glucoproteína del oligodendrocito asociada a la mielina en el LCR de siete de los pacientes con EM, en comparación con dos con otras enfermedades neurológicas: y uno con cefalea tensional. Véase Hohlfeld, R. and H. Wekerle (2004). Proc Natl Acad Sci USA 101 Suppl 2: 14599-606. Se pueden hallar números elevados de linfocitos T cooperadores CD4+ en el LCR durante en reagudizaciones prematuras. La osteopontina aumenta en el plasma de los pacientes antes y durante las recidivas y se descubrió que inducía recidivas autoinmunitarias de empeoramiento y la progresión grave de las enfermedades desmielinizantes. Véase Hohlfeld, R. and H. Wekerle (2004). Proc Natl Acad Sci U S A 101 Suppl 2: 14599-606. Las terapias actuales son limitadas y, a menudo, poco eficaces e incluyen inmunosupresión global mediada por esteroides, terapia con interferón beta, tratamientos con anticuerpos monoclonales y fragmentos péptidos similares a las proteínas de mielina. La purificación del LCR tendría la ventaja de reducir las poblaciones celulares y aliviaría los efectos de la reagudización de la EM mediante lo siguiente: 1) la eliminación de los linfocitos T CD4+ y CD8+, 2) la reducción de los niveles de citocinas proinflamatorias y 3) la reducción de la producción de anticuerpos autorreactivos con linfocitos B. La disminución de estas poblaciones celulares autorreactivas también puede reducir la reagudización de la EM, limitar el daño permanente causado por la inflamación observada en la reagudización y prevenir las lesiones que marcan la progresión de la enfermedad. Limitando esta reducción del LCR, los presentes sistemas y métodos abordan estos problemas sin muchas de las complicaciones asociadas al tratamiento con esteroides o a la inmunosupresión sistémica.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la esclerosis múltiple (EM) reduciendo o eliminando la presencia de una o más de: linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos anti-mielina y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y en el LCR utilizando los sistemas descritos en este documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos uno de: linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos anti-mielina y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, los linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos antimielina y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y se eliminan del LCR utilizando una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico, una columna de intercambio catiónico y una columna de proteína A o proteína G.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de la esclerosis múltiple (EM) introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos uno de: linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos anti-mielina y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y del LCR extraído, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento de la esclerosis múltiple (EM).

viii. Accidente cerebrovascular

Un accidente cerebrovascular se produce cuando un coágulo de sangre bloquea una arteria o cuando se rompe un vaso sanguíneo, interrumpiendo el flujo sanguíneo en un área del cerebro; después, las células cerebrales empiezan a morir y se produce el daño cerebral. Las lesiones por radicales libres están implicadas en la patogenia del accidente cerebrovascular. La enolasa del LCR se elevó en pacientes con ataques isquémicos transitorios y en pacientes con accidentes cerebrovasculares completos. Véase McCulloch, J. and D. Dewar (2001). Proc Natl Acad Sci USA 98(20): 10989-91. La enolasa elevada en el líquido cefalorraquídeo siempre se ha asociado a un pronóstico deficiente. La endotelina 1 (ET-1), un péptido vasoactivo endógeno muy potente, ejerce un efecto vasoconstrictor sostenido en los vasos cerebrales. Véanse Mascia, L., L. Fedorko, et al. (2001). Stroke 32(5): 1185-90 y Kessler, I. M., Y. G. Pacheco, et al. (2005). Surg Neurol 64 Suppl 1: S1:2-5; discussion S1:5. La elevación de la ET-1 en el plasma se informó de 1 a 3 días después del accidente cerebrovascular. La concentración promedio de la ET-1 en el LCR de los pacientes con accidente cerebrovascular fue de 16,06±4,9 pg/ml, en comparación con los 5,51±1,47 pg/ml del grupo control (P<0,001). Véanse Mascia, L., L. Fedorko, et al. (2001). Stroke 32(5): 1185-90 y Kessler, I. M., Y. G. Pacheco, et al. (2005). Surg Neurol 64 Suppl 1: S1:2-5; discussion S1:5. El tratamiento actual de los accidentes cerebrovasculares es ineficaz e incluye el tratamiento de los síntomas (cirugía, atención hospitalaria y rehabilitación) o comporta riesgo de hemorragia cerebral (angioplastia cerebral y uso del activador tisular del plasminógeno (tPA) para disolver el coágulo grave en el vaso). Análogamente, el traumatismo craneoencefálico (TCE) o el traumatismo en la médula espinal (TRM) se produce cuando un traumatismo repentino afecta al cerebro o a la médula espinal después de caídas, accidentes en vehículos a motor, atracos, etc. El tratamiento actual del TCE y del TRM se enfoca en aumentar la independencia en el día a día y en la rehabilitación (es decir, terapia individual). Se cree que la hipotermia moderada limita el deterioro de los procesos metabólicos que pueden reagudizar la lesión. El proceso del LCR permitiría, no solo la eliminación de componentes neuroinflamatorios como la enolasa, la ET-1 y los radicales libres, sino que también proporciona el enfriamiento selectivo del SNC, que se espera que sea más rápido y más efectivo que el enfriamiento sistémico y que está limitado por los escalofríos y el peligro de arritmias cardíacas graves que produce.

En consecuencia, los presentes métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de un accidente cerebrovascular, traumatismo craneoencefálico (TCE), traumatismo en la médula espinal (TRM) reduciendo o eliminando la presencia de una o más de: la endotelina y la enolasa u otros mediadores de la inflamación en el LCR utilizando los sistemas descritos en este documento. Los métodos comprenden eliminar LCR del paciente, como se ha descrito en el presente documento; eliminar al menos una de la endotelina y la enolasa del LCR y devolver el LCR endógeno al paciente, en donde las etapas de eliminación y retorno se llevan a cabo simultáneamente durante al menos una parte del tratamiento. En algunas realizaciones, la endotelina y la enolasa u otros mediadores de la inflamación se eliminan del LCR utilizando una o más de: una columna de inmunoafinidad, una columna de exclusión por tamaño, una columna de intercambio aniónico, una columna de intercambio catiónico y una columna de proteína A o proteína G. En algunas realizaciones, el LCR eliminado se enfría por debajo de las temperaturas fisiológicas.

En otra realización, los métodos proporcionan la paliación o reducción de los síntomas de un accidente cerebrovascular, TCI, TRM introduciendo un aparato de catéter a través de un sitio de acceso vertebral en un espacio vertebral de LCR de un paciente; hacer avanzar el aparato de catéter a través del espacio vertebral de LCR en sentido craneal, hacia el cerebro, de modo que un puerto distal y un puerto proximal del aparato de catéter queden dispuestos en el interior del espacio de LCR y separados una distancia preseleccionada o regulados a una distancia apropiada; extraer el LCR a través de uno de dichos puertos; eliminar al menos una de la endotelina y la enolasa u otros mediadores de la inflamación del LCR extraído y/o enfriando el LCR a diferentes grados, acondicionando así el LCR; y devolver el LCR acondicionado a través del otro de dichos puertos.

Anteriormente y en el presente documento se han comentado otras realizaciones para el tratamiento de los accidentes cerebrovasculares.

Se entiende que los ejemplos y las realizaciones descritas en el presente documento tienen fines únicamente ilustrativos y que a los expertos en la materia se les plantearán diversas modificaciones o cambios en vista de los mismos, que podrán incluirse en el alcance de la presente solicitud y en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para acondicionar el líquido cefalorraquídeo (LCR) de un paciente,

comprendiendo dicho sistema:

un conjunto de catéter;

una bomba conectable entre la primera y segunda luces para inducir un flujo de LCR entre ellas; y

un componente de acondicionamiento conectable entre la primera y segunda luces para acondicionar el LCR que fluye entre ellas,

caracterizado por que el conjunto de catéter tiene una primera luz con un puerto distal y una segunda luz con un puerto proximal, estando adaptado dicho catéter para ser introducido en un espacio de LCR y estando dichos puertos separados axialmente;

en donde el conjunto de catéter comprende un solo elemento tubular con la primera luz y el puerto distal y la segunda luz y el puerto proximal dispuestos de forma fija en su interior, y

en donde el conjunto de catéter está configurado para extraer el LCR a través de uno de dichos puertos y devolver el LCR a través del otro de dichos puertos a, sustancialmente, el mismo índice.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la bomba tiene un caudal regulable de entre 0,04 ml/min a 30 ml/min.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la bomba comprende una bomba peristáltica que está aislada del flujo de LCR.

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el componente de acondicionamiento se selecciona del grupo que consiste en: exclusión por tamaño, inmunoafinidad, afinidad bioespecífica, intercambio catiónico, intercambio aniónico e hidrofobia.

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema tiene un volumen de retención del LCR por debajo de los 40 ml.

6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema es implantable.

7. Líquido cefalorraquídeo (LCR) para su uso en el tratamiento de una enfermedad seleccionada de: vasoespasmo cerebral, síndrome de Guillain-Barré, Parkinson, Huntington, esclerosis múltiple, esclerosis lateral amiotrófica, traumatismo en la médula espinal, traumatismo craneoencefálico, accidente cerebrovascular, cáncer que afecta al cerebro o la médula espinal, prionosis, encefalitis por varias causas, meningitis por varias causas, enfermedades secundarias a desequilibrios enzimáticos o metabólicos y guerra microbiológica, devolviendo el LCR acondicionado al espacio de LCR a sustancialmente el mismo índice al que se extrae el LCR del espacio de LCR mediante el uso de un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. El LCR acondicionado para su uso de acuerdo con la reivindicación 7, en donde

i) si la enfermedad es vasoespasmo cerebral, se han eliminado del LCR al menos uno de: eritrocitos, hemoglobina, oxihemoglobina y endotelina,

ii) si la enfermedad es Parkinson, se han eliminado del LCR al menos uno de: fibrillas alfa sinucleínas y oligómeros, iii) si la enfermedad es esclerosis lateral amiotrófica (ELA), se han eliminado del LCR al menos uno de: superóxido dismutasa-1 insoluble (SOD1), glutamato, proteína neurofilamento y anticuerpos gangliósido anti-GM1, vi) si la enfermedad es encefalitis, se han eliminado del LCR al menos uno de: factor de necrosis tumoral alfa (TNF-a) e IgG,

v) si la enfermedad es síndrome de Guillain-Barré (SGB), se han eliminado del LCR al menos uno de: células y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en: C5a, TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y, IgG y endotoxinas,

vi) si la enfermedad es esclerosis múltiple (EM), se han eliminado del LCR al menos uno de: linfocitos T, linfocitos B, anticuerpos anti-mielina y mediadores de la inflamación seleccionados del grupo que consiste en: TNF-a, IL-2, IL-6, interferón y,

vii) si la enfermedad es un accidente cerebrovascular, se han eliminado del LCR al menos una de: endotelina y enolasa.