JP4566496B2 - 電気穿孔素子及び電気穿孔方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子をターゲット細胞内に運搬するための方法及び装置に関し、特に、電気穿孔法及び電気移動法を通じてそのような運搬を達成（establish）するためのそのような方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
1960年代から、細胞膜への電磁界の影響について研究されてきた。初期の研究は、印加された電界が可逆的に試験管内で細胞膜を破壊するという、観察を記述することに焦点を合わせていた。1970年代を通じて、そのテーマは、文献中でより共通であった。そして、細胞破壊の結果としての、外因性の（exogenous）分子の細胞内部への侵入に加えて、強度の電界への短時間の露呈による現象を記述することに焦点を合わせるように継続した。1980年代の、可逆膜破壊のより良い理解に伴って、応用が発生し始めた。
【０００３】
以前の研究が、細胞の強度の電界への短時間の露呈が一時的に膜を不安定にする、という現在の理解に繋がった。この効果は、誘因された膜内外電位差による絶縁破壊（dielectric breakdown）として記述されてきた。そして、これは、「電気穿孔法(electroporation)」あるいは「電気透過（electropermeabilization）」と呼ばれた。なぜなら、通常は膜を通過しない分子が、細胞が電界で処理された後に、細胞内のアクセスを得ることが観察されたからである。穿孔状態は、一時的なものである、と指摘された。一般的に、電気的処理終了後、分のオーダーで、細胞は不安定状態に維持される。
【０００４】
電気穿孔法の物理的な性質は、それを普遍的に応用可能とする。種々の手順が、細胞質ゾル（cytosol)への一時的アクセスを与える、このタイプの処理を利用する。これらは、モノクローナル（monoclonal）抗体、細胞−細胞融解、細胞−組織融解、膜蛋白、及び、遺伝的形質転換の挿入、での生成を含む。更に、電気穿孔法の現象を調査するために、染料及び蛍光分子が用いられてきた。分子の生体内細胞への装填の注目すべき例は、電気化学療法（electrochemotherapy）である。この手順は、腫瘍細胞に抗癌剤を装填するための手段としての電気パルスとともに薬を用い、本出願の発明者により、多くの動物モデルで、及び臨床実験で、実行されてきた。更に、プラスミドＤＮＡが、ラットの生体肝臓細胞内に装填されてきた（ヘラー他，FEBS Lett. 389, 225-28）。
【０００５】
生体内で細胞を装填するための電気穿孔法の使用のためのプロトコルは、一般的に平面的なやり方で増殖表面（growth surface）に付着された、単一細胞のあるいは複数の細胞の浮遊（suspension）を使用する。組織が関係するので、生体電気穿孔法はより複雑である。組織は、集合的に３次元構造を形成する個々の細胞から成る。いずれのケースでも、細胞での効果は同じである。図１は、電気的処理手順の詳細を示す。電気穿孔法の誘導を含む、治療的な（therepeutic）利益のための、電気的波形を運搬するための電極及び電極配列が、ベルナールによって説明されている（ＷＯ９８／４７５６２）。
【０００６】
生体及び試験管内の電気穿孔による分子の装填は一般的に、第１に、所望の細胞あるいは組織を、薬あるいは他の分子に露呈することによって実行される（図２）。細胞あるいは組織はその後、一つあるいはそれ以上の直接電流パルスを与えることによって電界に露呈される。電気的処理は、最小の細胞毒性（cytotoxicity)を伴って、一時的な膜の不安定性をもたらすやり方で実行される。電気的処理の強度は一般的に、印加された電界の大きさによって記載される。この電界は、＜電極に印加された電圧＞／＜電極間の距離＞として規定される。1000から5000Ｖ／ｃｍの範囲にある電界強度が、生体内の分子を運搬するために用いられてきており、また、調査中の細胞あるいは組織に対して、特異（specific）でもある。パルスは通常矩形の形状であるが、指数減衰パルス（exponentially decaying pulse）もまた使用されてきている。各パルスの期間は、パルス幅と呼ばれる。分子格納は、マイクロ秒（μｓ）からミリ秒（ｍｓ）までの範囲のパルス幅で実行されてきた。送られたパルスの数は、１から８の範囲にあった。一般的に、電気的処理中に、多数パルス（multiple pulse）が利用される。
【０００７】
電気穿孔によって細胞内部に送られる分子については、セル内部が透過性状態である際に、所望の分子が細胞膜の外部に近いことが重要である。処理容量内の実質的に全ての細胞への効率的な運搬を提供するために、分子を、処理された組織容量内の実質的に全ての細胞の近くに有することもまた重要である。
【０００８】
現在では、分子は、当業者に既知の方法を用いて、あるいは処理位置内に直接的に、システム的に注入される。特定の分配（specific distribution）を生成する試みはなされていない。これらの方法は、分子の分配が、実質的に全ての細胞への効果的な運搬を提供するために十分であることを保証しない。
【０００９】
皮膚と接触する表面電極からの、印加された電気パルスを用いた生体内の腫瘍細胞膜の電気透過が報告されている（ロル他、ネイチャーバイオテクノロジー16，173，1998）。レポーター遺伝子を運搬する、蛋白か、プラスミドかのいずれかを取り込むことによって、蛋白が内に移動され得るか、あるいは、細胞によって圧縮され（expressed）得る。蛋白かプラスミドに対する、移動の効率は、それぞれ、20％及び40％であった。
【００１０】
第１のタイプの当業者に既知の電極は、腫瘍の反対側に位置する、平行平面電極を備える。他の現時点で当業者に既知の電極は、所望の組織内に、あるいはその周りに挿入される針を備える。電界は、３次元組織配列の２次元内のみに印加される。これにより、運搬効率を減少させる、電気穿孔され得る各細胞の面積が制限される（図１）。
【００１１】
針の２次元配列もまた、開示されている（ギルバート他，バイオケミカル．バイオフィジックス．Acta 1334, 9, 1997; 米国特許第5，702，359号）。この中で、環状に配置された針の組が、ターゲット組織を囲む。反対極性のパルスが、針の各組を通じて、予め規定された順序で印加される。これは、マウス黒色腫（melanoma）の研究において、腫瘍退縮を改善することが示された。
【００１２】
当業者に既知の電極及び方法は、細胞が増加する膜透過性状態にある際には、分子分配を補強するための事前電気穿孔期間中に、また事後電気穿孔期間中に、分子移動を提供しない。組織内のこの分子の移動は、細胞内への移動を補強することにより、分子の運搬された量の増加に影響を与えると信じられている。
【００１３】
【発明の概要】
本出願は、前に出願された仮出願である「生体内での組織及び細胞内での分子の３次元分配のための方法及び装置」（シリアルナンバー６０／０６９，８７６，出願日1997年12月17日）に基づく優先権を主張する。
【００１４】
ターゲット組織位置に隣接する分子、及び／又は、その中の分子を操作するための、改善された素子及び方法を提供することは本発明の目的である。
組織容量要素（tissue volume element）のような３次元空間内の分子を操作するための、そのような素子及び方法を提供することは、更なる目的である。
【００１５】
ターゲット組織に隣接して、あるいはその中に、所望の電磁界分配を提供できる素子及び方法を提供することは、更なる目的である。
【００１６】
所望の位置に、多要素（multicomponent）不安定システム（labile system）を活性化するように構成され得る、そのような素子及び方法を提供することは、他の目的である。
腫瘍減少をもたらすためのシステムを提供することもまた、更なる目的である。
【００１７】
電気穿孔法によって細胞への生体内遺伝子移入（in vivo gene transfer）をもたらすためのシステムを提供することもまた、更なる目的である。
【００１８】
これらの及び他の目的が、本発明即ち、３次元でのターゲット組織に対する生体内分子を操作するための素子によって達成される。この素子は、サポート（support）及び、サポートに固定され、そこから延設される、少なくとも１つの部材を備える。部材は少なくとも２つのディスクリートな（discrete）電極を持ち、各電極は、電気エネルギーのソースのそれぞれの部分と通信状態にあり、それゆえ別個に活性化可能である、独立の回路内にある。
【００１９】
このディスクリートな電極は、生体内での、選択された電極との間の第１の電磁界（ターゲット組織に対する分子を併進的に（translationally）操作するに十分な）を達成するように構成される。電極は更に、ターゲット組織内の細胞膜の過渡的な透過性を引き起こすに十分な、第二の電磁界を達成するように構成される。特定の実施例で電極はまた、第二の電界に引き続き、細胞における、分子分配及び／又は摂取の補強を継続するために、分子の併進的操作に十分な第３の電磁界を達成するように構成される。一般的に、第１及び第３の電界レベルは、第ニのそれに比べてより低い（これは限定として意図されないが）。
【００２０】
別の実施例で、システムは、サポートから延設される、少なくとも２つの部材を備える。第１の部材は、上述のように、少なくとも１つの電極を備える。第２の部材は、少なくとも２つの電極を備える。そのような配列によって、独立に活性化可能な電極間の三角測量（triangulation）を可能とできる。
【００２１】
特別の実施例では、電極は、予め規定された順序で活性化可能である。この順序には、いずれかの、あるいは全ての電極の、シーケンシャルな、あるいは同時の活性化を含み得る。
【００２２】
素子は、例えば、交流、直流、パルス交流、パルス直流、可変周波数及び可変振幅の高−電圧及び低−電圧交流電流、可変直流波形、可変直流電流波形でバイアスされた可変交流電流、及び、定直流電流でバイアスされた可変交流電流信号で使用され得る。
【００２３】
本発明の方法の種々の実施例には、生体に作用する分子、核酸、アミノ酸、ポリペプチド、蛋白質、抗体、糖タンパク質、酵素、オリゴヌクレオチド、プラスミドＤＮＡ、染色体、あるいは、薬、（このリストは、排他あるいは限定する意図でないが）のような分子の運搬を補強するための、上述の素子の使用を含む。関連する実施例で、所望のターゲット組織位置で反応が発生することを許すために、多要素（multicomponent）反応システムの、少なくとも２つの構成要素の、並置（apposition）への電気移動法を引き起こすために素子が使用され得る。ターゲット組織は、潰瘍、及び器官、あるいは創傷位置を含み得る。
【００２４】
構成と操作方法の双方、及び、更にその目的と利点の、本発明を特徴づける特徴は、添付図面を用いた以下の記述から、より良く理解されるであろう。図面は説明及び記述の目的のためのものであり、本発明の制限の定義としては意図されないことが明白に理解されるべきである。本発明により、達成されるこれらの及び他の目的及び、提供される利点は、添付図面とともに以下の記述を読むことによって、より完全に明白になるであろう。
【００２５】
なお、図１は、（先行技術の）電磁界に曝される細胞の電気穿孔法の概念的２次元記述である。孔として示される膜破壊の領域は、電極に面する細胞の末端部に形成される。電磁界露呈は、電極−及び＋間に電圧を印加することによって達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施例の記述が、図３−７を参照して今記載される。
生体内の分子Ｍをターゲット組織Ｔに対して操作するための素子10の第１の実施例（図３及び４）は、ここでは皮膚Ｓの上にある、ターゲット組織Ｔの位置の外側に位置するようにされた（これは限定としての意図は無い）サポート11を備える。ここでは４つの部材12として示される、少なくとも１つの部材12は、サポート11に付着され、それから離れるように延設される。部材12は好ましくは、各々が離れた位置で、ターゲット組織Ｔの少なくとも一部分の周囲を取り囲むように、及び／又は、それを突き刺すように構成されるように、サポート11を中心として配置される。ここで、少なくとも部材12の低部が、ターゲット組織Ｔに到達するために皮膚Ｓ（あるいは他の器官あるいは組織）を突き刺す。ここで、ターゲット組織は腫瘍として表されるＴである（これは限定としての意図は無い）。
【００２７】
各部材12は、少なくとも２つの、各々が軸状に間隔を空けられて配置されたディスクリートな電極（ここでは３つの電極部分13，14，15）を持つ。各々の電極13-15は、電気エネルギーのソース50の対応の部分と通信する回路内にある。用語「回路内で通信」は、ここで、（１）直接あるいは間接に電気的にお互いに接続される素子；（２）他の素子を持つ素子、あるいは、それらの中の素子（例えば、ブレーカー，リレー，バッファ，ドライバ，送信機，受信機，及びデコーダ）の組合わせ；（３）（例えば、オプトアイソレーターあるいは光ファイバリンクを介して）互いに光通信する素子；（４）互いに電磁通信する素子（例えば、高周波送信機及び受信機の組）；（５）他の構造によって、及び、それを通じて接続され、お互いとの通信を許容する素子；及び（６）上述のうちの何らかの組合わせ、を記述するために使用される。
【００２８】
好ましい実施例で、このソースは、当業者に既知のようなパルス生成器（例えばPA-2000あるいはPA-4000（いずれもCytoPulse Sciences, Inc., Columbia, MD;）T820, BTX, Inc., San Diego, CA）を備え、予め規定された形状、電圧、期間、分離度（separation）のパルスを供給するようにされている。特に、ソース50は、選択された電極間で低レベル及び高レベルの生体内電磁界を達成するために、各電極13-15に電圧を供給するようにされなければならない。個々の電極間への電気信号の印加の選択的制御は、種々の異なる方法、例えば、PA-4000生成器と組み合わされたPA-201プログラマブルパルススイッチ（双方ともCytoPulse Sciences, Inc., Columbia, MDによる）を介して、達成され得るか、あるいは、マニュアルで、機械的に、あるいは電気的になされ得る。
【００２９】
低レベル電界は、ここでは腫瘤として示されるターゲット組織Ｔに対する、３次元的な分子Ｍの操作（例えば、分子Ｍの電気泳動法を引き起こす）用である。高レベル電界は、ターゲット組織Ｔ内の細胞膜の過渡的な透過性を引き起こすためのものである。そのような透過性は、分子Ｍが細胞の内部に入ることを許容する際に有用である（図１及び２を参照）。低レベル電界はまた、ターゲット組織内の分子の分配を補強するために、及び／又は、分子の、電気穿孔法によって透過的にされた細胞の細胞内部への移動を引き起こすために、高レベル電界の印加に引き続いて印加され得る。
【００３０】
第１の実施例で、部材12は、導電性材料からなる、細長い、そして尖ったコア電極13を備える。非導電性絶縁材スリーブ16は、コア電極の部分13に対して取り囲むように配置され、コア電極13の底部は突き出し、それによって露呈される。
【００３１】
第１の外部電極14は、スリーブの部分16に対して取り囲むように配置され、スリーブ16の底部はそこから突き出し、それによって露呈される。
【００３２】
第２のスリーブ17は、第１の外部電極の部分14に対して取り囲むように配置され、第２の電極14の底部はそこから突き出し、それによって露呈される。
第２の外部電極15は、第２のスリーブ17の部分に対して取り囲むように配置され、第２のスリーブ17の底部はそこから突き出し、それによって露呈される。
【００３３】
第３のスリーブ18は、第２の外部電極15の部分に対して取り囲むように配置され、第２の外部電極15の底部は、そこから突き出し、それによって露呈される。
【００３４】
限定として意図されないプロトタイプの実施例で、素子10は、コア電極13として、第１のスリーブ16としての電極13，14間の非伝導性絶縁の層を持つ第１の外部電極14としての25−ゲージ皮下チュービング（tubing）の中空の空間に配置されたステンレス綱30−ゲージ針を備える。絶縁層が、第１の外部電極14の上に配置され、第２のスリーブ17の役目を果たす。そして、第２の外部電極15としての役目を果たす２３−ゲージチュービングの部分が、第２のスリーブ17の上に配置される。第２の外部電極15の上に配置された絶縁が、第３のスリーブ18の役目を果たす。これらの要素の各々の底部は、非伝導領域１６−１８によって分離される、一続きの導電バンド１３−１５を形成するために露呈される。
【００３５】
この配置によって、各隣接する電極の組の間に絶縁部を持って、３つの電極が外部に露呈されるようになる。部分的に覆うやり方で、何らかの数の電極及び絶縁部を連続的に構成することによって、例えば利用可能なターゲット組織及び空間のサイズ、などのような考慮に基づいて、特定の応用に適した多電極部材が形成できることが、当業者にとって理解され得る。
【００３６】
各電極１３−１５は、パルス生成器との回路通信を提供するために、それぞれ、その頂部に付着された独立リード19，19'，19''を持つ。
【００３７】
部材の組12の各々の上の少なくとも１つの電極が、少なくとも１つの反対の極電圧の組をほぼ同時に提供するように、使用に際しては、部材12は一般的に、対向する、間隔を開けられた組に配置される。更に、各電極の組に、予め定められたパターンで電圧を選択的に印加することが望ましいかもしれない。予め選択されたパターンを印加するための、そのような手段には、例えば、予め選択されたパターンで信号を各選択された電極に送るためにパルス生成器を駆動するためのソフトウェアプログラムを含み得る。
【００３８】
所望の経路に沿って、分子移動、及び／又は、電気透過（electropermeabilization）を誘因するために、電極の反対の組を、異なる軸レベルで活性化させることによって、３次元操作をもたらし得ることが予測され得る。例えば、組13−13'を活性化させることによって、移動が一般的に部材12に垂直の平面内に誘因され得る。ところが、組13−15'を活性化させることは、平面に対する、ある角度での移動を誘因し得る。これらの前もって予想される移動は、勿論、組織内の、及びその周りの、他の条件に左右され、ただ、相対的なものであり、本発明の素子によって達成される、可能な一般的指向性（directionality）を暗示するものと解釈されるべきである。
【００３９】
ターゲット組織Ｔに対して、モジュールＭを生体内で操作するための、素子20の第２の実施例（図５及び６）は、サポート21及び、サポート21に付着され、サポート21から離れる方向に延設された、少なくとも１つの部材22（ここで４つの部材22として示される）を含む。部材22は、好ましくは、サポート21の周りに、お互いから間隔を空けられた関係で配置され、ターゲット組織Ｔの少なくとも一部分の周囲を取り囲むように、及び／又は、その中を突き刺すように、構成される。図６で、ターゲット組織Ｔは、腫瘍として表されるが、これは限定を意図するものではない。
【００４０】
各部材22は、少なくとも２つのディスクリートな電極を持つ。この電極は、ここでは、一般的に円筒状の非電導コアポスト（core post）28の周りに配置された、周囲のリングとして構成された、５つの電極23-27として示される。上述のように、各電極23-27は、電気エネルギーのソース50の対応する部分との独立の回路通信にある。そのような独立の回路通信は、例えば、頂端部からコア28を通じて各リング電極23-27に延設された、それぞれ絶縁されたリード29によって形成され得る。
【００４１】
更に、コア28は、その中に、分子Ｍをポータル（portal）31を通じて組織に分配するための、頂部開口33から延びる管腔(lumen)30を持ち得る。一つの実施例でのポータル31は、電極31'に隣接し得るか、あるいは、コアの先端32（特定の実施例では、これがポイントされる）に存し得る。
【００４２】
本発明の方法の種々の実施例が、これから開示される。これらの方法は、上述の素子10とともに説明されるが、これは限定する意図ではない。なぜなら、10あるいは20のいずれかの素子がその中で使用され得るか、あるいは、他の均等物が当業者によって想到され得るからである。
【００４３】
第１の実施例は、所望の分子Ｍの、ターゲット組織Ｔ内への、改善された分配及び運搬を達成するための方法を含む。この方法は、少なくとも１つの細長い部材12を、一般的にターゲット組織Ｔに隣接する、及び／又は、ターゲット組織Ｔの中にある、体の組織に挿入するステップを含む。そのような挿入は、当業者に既知の、何らかの可視化技術（例えば、コンピュートされた断層撮影、超音波、Ｘ線撮影のような（しかしこれらは限定の意図を持たない））によって援助されるかもしれない。所望の分子Ｍの溶液のような、所望の分子Ｍを含む物質が、体内のターゲット組織Ｔ近傍の領域内に、素子10の挿入の前あるいは後のいずれかに、導入される。図５及び６の実施例のように、特定の導入法は、管腔30及びポータル31を通じた物質の配送を含む。当業者に既知のような、何らかの他の導入方法もまた、採用され得る。
【００４４】
所望の分子Ｍの、ターゲット組織Ｔに向かう再分配及び電気泳動を引き起こすために十分な、第１の電圧が、電極13-15'の組の間に発生される。それに引き続いて、第２の電圧が、前に活性化された電極の組と同じかあるいは異なるかもしれない電極の組の間に発生される。第２の電圧は、ターゲット組織Ｔ内で電気穿孔を引き起こし、所望の分子Ｍの細胞内への移動を増強するために、十分に高い電圧を持つ。更に細胞内への分子移動及び／又は再分布を増強するために、電気穿孔誘導後に、付加的な第３の低レベル電界が印加され得る。模範的なパルス振幅及び期間の範囲は、ナノ秒から秒の範囲の期間での1-10,000Ｖ／ｃｍ、を含みかつそれに限定されない。特定の実施例は、第１及び第３の電圧がミリ秒の期間における1-500V/cmの範囲のパルスあるいは複数のパルスであって、第２の電圧がマイクロ秒の範囲における750-1500Ｖ／ｃｍの範囲のパルスあるいは複数のパルス、であるものを含む。当然、これらの値は、限定を意図されず、当業者は、例えば、より短く大きい振幅の、あるいは、より長く低い振幅、が所望の効果を達成するために必要なものとして採用され得ることを理解するであろう。
【００４５】
第２の方法は、生理活性分子（bioactive molecule）を皮下のターゲット組織Ｔに配送するためのものである。この方法には、上述のように、生理活性分子Ｍを含む物質を全身に（systemically）、あるいは、ターゲット組織Ｔに隣接する皮下領域内に導入するステップが含まれる。素子10のような素子が、一般的にターゲット組織Ｔに隣接する体組織内に挿入され、それぞれ、ターゲット組織Ｔに隣接し、その中にある生理活性分子Ｍの電気泳動を達成するために、そして、生理活性分子Ｍの細胞内部内への侵入を許容するために十分なだけターゲット組織Ｔ内の細胞膜の電気穿孔を達成するために、そして、ターゲット組織内の付加的な電気泳動を達成するために、電極の組が、低、高、そして再度低レベルで、再度活性化される。
【００４６】
第３の方法（図７）は、マルチコンポーネント（multicomponent）反応システムのように、あるいは、細胞「爆弾（bomb）」のように、２つの分子Ｍ，Ｍ'の間の反応を許容するために、２つの分子Ｍ，Ｍ'を所望のターゲット位置Ｔに並置するためのものである。この方法は、第１の分子Ｍを含む物質を、ターゲット組織位置Ｔに隣接する、あるいは、その中にある、第１の領域Ａに導入し、第２の分子Ｍ'を含む物質を、ターゲット組織位置Ｔに隣接する、あるいは、その中にある、第２の領域Ａ'内に導入するステップを含む。
【００４７】
次に、第１のＭ及び第２の分子Ｍ'の電気泳動が、ターゲット組織位置Ｔに隣接する、あるいは、そこの中にある第３の領域Ａ''に引き起こされる。第３の領域Ａ''は、第１のＡ、あるいは第２のＡ'、あるいは、これらとは別個の他の領域を実際に含み得る。
【００４８】
次に、第１のＭ及び第２のＭ'分子が、第３の領域Ａ''で反応することが許される。
【００４９】
当業者にとって、電気泳動及び電気穿孔を引き起こすための、高レベル電界及び低レベル電界の提供に適した異なる電極構成を含む、付加的な実施例が予期され得ることが理解され得る。本出願で、生体内で電磁界を生成するために「構成された」素子は、（ｉ）体の組織あるいは液体と接触するようになる素子の部分が、生物学的適合性（biocompatible）を持つ物質から成ること、（ii）電極が、電解質内の生きている生体内の細胞（処理された組織、組織間腔の液体、処理位置において注入された物質、ターゲット組織に与えられた物質、及び以上の組合わせ、を含み得る）の電気穿孔、及び／又は、電気泳動のために必要な電流を伝える能力を持つこと、及び、（iii）各サポート部材上の複数の電極間の物質（サポート部材と同じ物質かもしれない）は、それが、電気的処理中に、近傍の電極が反対極性である結果として破壊されないように十分な誘電率を持つべきであること、を意味する。更に当業者にとって、電極あるいはシステムが、電気泳動と電気穿孔との双方を実行するように構成される際に、そのいずれか、あるいは双方の機能を実行するために、そのような電極あるいはシステムが使用され得ることは明白である。
【００５０】
以上の記述で、簡潔さ、明確さ、及び、理解のために、一定の用語が用いられたが、そこには、先行技術の要求を超える不必要な限定が含まれない。なぜなら、そのような用語は、ここでの記述の目的のために使用され、広く解釈されるように意図されるからである。更に、ここで説明され、記載された装置の実施例は、例示であり、本発明の視野は、その構成の厳密な詳細に限定されない。
【００５１】
以上の本発明の記載によって、好ましい実施例の構造、操作、及び使用、及び有利で新規で役に立つ結果がそれによって得られ、新規で役に立つ構成及び、当業者にとってのその道理に適った機構上の均等物が、添付の請求項に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （先行技術の）電磁界に曝される細胞の電気穿孔法の概念的２次元記述。
【図２Ａ】 （先行技術の）電気穿孔法による分子運搬のプロセスにおいて、生体内のあるいは試験管内の細胞が所望の分子に露呈される様子。
【図２Ｂ】 （先行技術の）電気穿孔法による分子運搬のプロセスにおいて、直流パルスが細胞に印加されて分子がより自由に細胞内部に入ることを許容する一時的な膜不安定化を引き起こす様子。
【図２Ｃ】 （先行技術の）電気穿孔法による分子運搬のプロセスにおいて、細胞がパルス印加後にそれらの通常の状態に戻り分子が細胞内に置き去られる様子。
【図３】 非電導性材料によって間隔を空けられた、放射状に配置された同軸電極を含む、分子操作器において１つの電極を持つ部材の第１の実施例。
【図４】 サポート、及び複数の図３のような部材を含む分子操作器。
【図５】 一般的に円筒状の電極に沿って配置された電極である周囲のバンドを含む、分子操作器における１つの電極を持つ部材の第２の実施例。
【図６】 サポート及び複数の図５のような部材を含む分子操作器。
【図７】 多要素反応システムの構成要素をターゲット組織位置において並置するための、分子操作器の使用。
【符号の説明】
10 素子
11 サポート
12 部材
13 電極部分
14 電極部分
15 電極部分
16 非導電性絶縁材スリーブ
17 第２のスリーブ
18 第３のスレーブ
19 独立リード
19' 独立リード
19'' 独立リード
20 素子
21 サポート
22 部材
23 電極
24 電極
25 電極
26 電極
27 電極
28 コア
29 リード
30 管腔(lumen)
31 ポータル（portal）
31' 電極
32 先端
33 頂部開口
50 ソース
A 第１の領域
A' 第２の領域
A'' 第３の領域
M 分子
M' 分子
S 皮膚
T ターゲット組織

Claims (16)

1. サポート、及び、
   上記サポートに付着され、上記サポートから離れるように延設される、間隔が空けられた少なくとも２つの部材であって、当該部材が、少なくとも２つのディスクリートの、上記部材に沿って軸方向に間隔が空けられた関係で配置された、別個に作動可能な電極と、上記電極間に軸方向に挿入された絶縁材料とを持ち、各電極が、電気エネルギーのソースの対応する部分との回路通信状態にある、当該少なくとも１つの部材を備え、
   上記ディスクリートの電極が生体内で、選択された電極間に、ターゲット組織に対して分子の電気泳動を引き起こすのに十分な第１の電磁界、及び、当該ターゲット組織内で細胞膜の一過性の透過性を引き起こすのに十分な第２の電磁界を達成するように構成される、
   ターゲット組織に対して生体内で分子を操作するための素子。
2. 上記第２の電磁界が上記第１の電磁界よりも高い、請求項１に記載の素子。
3. 上記部材の各々が、
   導電性材料を備えた細長いコア電極、
   上記コア電極の部分に対して取り巻く関係で位置する非導電性の絶縁スリーブ、及び、
   上記スリーブの部分に対して取り囲む関係で位置する外部電極であって、上記スリーブの底部がそこから突き出す、外部電極、
   を備える、請求項１に記載の素子。
4. 上記スリーブが、上記外部電極の底の下に突き出すようにされた底部を持つ、請求項３に記載の素子。
5. 上記外部電極が、第１の外部電極及び、第１のスリーブを備えた上記スリーブを備え、
   上記第１の外部電極の部分に対して取り囲む関係に配置された第２の絶縁スリーブであって、当該第１の外部電極の底部がそこから突き出す、第２の絶縁スリーブと、
   上記第２のスリーブの部分に対して取り囲む関係に配置された第２の外部電極、
   を更に備える、請求項３に記載の素子。
6. 上記第１のスリーブが、上記第１の外部電極の底の下に突き出すように配置される底部を持ち、上記第２のスリーブが上記第２の外部電極の底の下に突き出すようにされた底部を持つ、
   請求項５に記載の素子。
7. 上記少なくとも２つの部材が、上記サポートの周りに、互いに間隔を空けられた関係で配置され、上記ターゲット組織の少なくとも一部分の周囲を取り囲むように構成された複数の部材を更に備える、
   請求項１に記載の素子。
8. 上記少なくとも２つの部材が、間隔を空けられた関係で配置され、少なくとも一組の反対極性の電圧をほぼ同時に、各部材上の少なくとも１つの電極上に提供するようにされた一組の部材を更に備える、
   請求項１に記載の素子。
9. 選択された複数の電極を予め定められたパターンで選択的に作動させるための手段を更に備える、
   請求項１に記載の素子。
10. 上記部材が、その中に、それを通じて分子を分散させるためのポータルを持ち、当該ポータルが上記電極の少なくとも１つに隣接する、
    請求項１に記載の素子。
11. 上記部材の各々が細長い非導電ポストを備え、各電極が、少なくとも部分的に、当該ポストを中心として周囲を包まれたバンドを備え、各電極が隣接する電極から間隔を空けられた関係にある、
    請求項１に記載の素子。
12. 上記ポストが、少なくともターゲット組織の一部分を取り囲むために、間隔を空けられた関係で上記サポートに付着された複数のポストを備える、
    請求項１１に記載の素子。
13. 上記ターゲット組織の少なくとも一部分を横切って電磁パルスを提供するために、異なるポスト上の電極の組を活性化させるための手段を更に備えた、
    請求項１２に記載の素子。
14. 上記活性化手段が、電極の連続的な組を、予め選択されたパターンで活性化させるための手段を備える、
    請求項１３に記載の素子。
15. サポート、及び、
    当該サポートに付着され、当該サポートから離れるように延設された少なくとも２つの細長い部材、
    を備える、ターゲット組織に対して、生体内で分子を操作するためのシステム
    であって、
    第１の部材が、少なくとも１つの電極を持ち、
    第２の部材が、お互いに軸方向に間隔を空けた関係で配置された少なくとも２つのディスクリートの、別個に作動可能な電極を持ち、絶縁材料が、それらの間に挿入され、各電極が、電気エネルギーのソースの対応する部分との独立の回路通信状態にあり、
    上記ディスクリートの電極が、生体内で、選択された電極間に、ターゲット組織に対して、３次元空間内の分子を操作するために十分な第１の電磁界を達成するように、そして、上記ターゲット組織内の細胞膜の過渡的な透過性を引き起こすために十分な第２の電磁界を達成するように構成される、
    上記システム。
16. 上記分子の上記ターゲット組織内への侵入を最適化するために、各電極を予め選択されたパターンで活性化させるための手段を更に備えた、
    請求項１５に記載のシステム。

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