JP6527946B2 - 生体の組織において薬剤に対する反応性を回復させるプロセス - Google Patents

Description

＜記述＞
本発明は、一般に生物組織の光線療法または光刺激に関する。より具体的には、本発明は、医学的に無反応な又は病変した組織、特に網膜および類似した組織の感作または再感作のための閾値以下のダイオードマイクロパルス（ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｄｉｏｄｅ ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅ）（ＳＤＭ）レーザー治療の方法を含む、生体組織における保護および疾患予防のためのレーザーアジュバント療法での処置の方法に関する。

レーザーの医学的使用は、長く続いており、周知の慣行である。使用は、光凝固（燃焼または乱切）；光切断（組織の爆発的破壊）；光分解（組織の切断または分離）；光線療法（分子結合のイオン化および切断を含む光化学効果の生成）；光刺激（通常、誘発された組織高熱を介する、分子の凝集、構造変化、ｐＨ変化を含む）；および光線力学的療法（感光性の薬理学的薬剤のレーザーで誘起された活性化または触媒作用）を含む。光凝固、光切断、光分解、光線療法および光刺激はすべて、治療効果を達成するための組織に対するレーザーの直接効果について記載している。これらのレーザーで誘起された治療効果は、別々に、または限定されないが、手術、薬物治療、遺伝子療法、幹細胞治療などを含む、他の治療的処置と組み合わせて使用されてもよい。光線力学的療法では、レーザーは、それ自体の効果をほとんどもたらさないか全くもたらさず、単独では治療上効果がない。代わりに、光線力学的療法におけるレーザーの治療効果は、単独では治療上効果がない及び／又は不活性である感光性の薬物を単に活性化させるだけである。したがって、光線力学的療法におけるレーザーの標的は、組織または生体ではなく、組織または生体へと導入された薬物である。

ここで図１を参照すると、参照符号１０によって一般に言及される、眼の概略図が示される。光線療法を使用するときに、レーザー光線は、患者の角膜１２、瞳孔１４、および水晶体１６に通され、網膜１８上へと配向される。網膜１８は、光を捕捉し、それを脳のための電気信号に変換する薄い組織層である。それは、栄養を与えるための、参照符号２０によって言及されるような、多くの血管を有している。上に議論されるように、様々な網膜の疾患および障害、および特に糖尿病性網膜症などの血管網膜疾患は、従来の熱的な網膜光凝固を使用して処置される。図１における参照符号２２によって言及される、中心窩／黄斑の領域は、色覚および細かい詳細な視覚（ｆｉｎｅ ｄｅｔａｉｌ ｖｉｓｉｏｎ）に使用される眼の一部である。中心窩は黄斑の中心にあり、ここで、中心視覚に必要とされる細胞の濃度は最も高い。加齢黄斑変性症などの疾患が損傷を与えるのがこの領域であるが、これは、中心窩領域の細胞に損傷を与えると患者の視覚を著しく損傷させかねないため、従来の光凝固の光線療法が使用され得る領域である。したがって、従来の光凝固治療を用いて、中心窩領域が回避される。

光生物学は、近赤外（ＮＩＲ）レーザーが、正常細胞にほとんど効果がないが、様々な手段によって、病変した細胞または疾患などの病理学的または異常な環境によって機能不全にされた細胞に対して正常機能を回復させる傾向があることを教示している。ＮＩＲは、細胞を再生させる代わりに、どんな方法でも細胞を損傷させることなく、これを行うことができる。本発明者は、これを、糖尿病性網膜症を含む網膜疾患のための有効な治療であると示された、高密度および低強度の閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー（ＳＤＭ）の作用機構として提案した（米国特許公開番号２０１３／０３１７５７０を参照）。この意味で、ＳＤＭは、網膜の光刺激または光線療法の臨床的に無害な形態である。

薬物療法に目を向けると、常に有効な薬物はなく、初期の効能にもかかわらず、薬物耐性が進行し得る。生物学的複雑性が原因で、血管内皮細胞増殖因子阻害剤（抗ＶＥＧＦ）の投薬のような安全且つ有効な標的薬物治療は、開発するのは困難且つ高価であり、一般に焦点が狭く、しばしば、処置リスク、副作用、および費用が原因で疾患過程において遅れて提供される。慢性症状への適用にもかかわらず、薬物は典型的に短時間しか作用しない。網膜疾患のための現在の硝子体内の抗ＶＥＧＦ薬剤によって例示されるように、薬物治療は、臨床アクセス、社会的資源および経済原価の点から極度の負担となり得る。したがって、現代の薬物療法の大きな恩恵にもかかわらず、加齢黄斑変性症（ＡＲＭＤ）および糖尿病性網膜症を含む一般的且つ重要な疾患に対する持続可能なグローバルな疾病管理戦略としてのその将来は、必然的に限定されているように見える。そのような考察は、より広く適用可能且つ利用可能な処置の必要生を浮き彫りにしている。初期の及び予防的な処置は、最も大きな恩恵を提供する。

様々な疾患状態の薬物治療は、しばしば、タキフィラキシーまたは薬物耐性に関連付けられる。これらの実例では、薬物の標的組織は、初期の有効性にもかかわらず、薬物効果に対する反応が少なくなるか、または完全に無反応になる。これらのプロセスのための様々な機構が提案されてきた。薬物耐性は、神経血管性の加齢黄斑変性症（ＮＡＭＤ）を有する眼における治療失敗の最も一般的な原因である。薬物耐性の進行は、治療投薬の失敗を引き起こし得る。薬物耐性は、ほとんどの場合、薬物投薬を変更する（一般に増加させる）；薬物を変更する；または薬物不反応性の原因を抑えることに向けられた新薬を加えることによって対処される。例えば、幾つかの場合には、薬物耐性は、薬物に対する免疫反応が原因であると考えられる。したがって、追加の薬物は、免疫反応を抑えるように試みられ、一次薬物治療が再び有効にさせる。しかしながら、多くの場合では、不反応性に対処するためのこれらのオプションはいずれも、利用可能でなく、有効でもない。そのような状況では、処置は有効ではなく、機能または生命の損失につながる。

薬物耐性の一般的な例は、様々な抗ＶＥＧＦ薬剤での加齢性の脈絡膜血管新生併発の黄斑変性症（「 滲出型」ＡＲＭＤ）の処置である。ＶＥＧＦの薬理学的阻害剤は、ＮＡＭＤに対する処置の中心的存在となっている。それらは、現在、黄斑滲出、脈絡膜新生血管膜（ＣＮＶＭ）の成長、および最も重要なことに、視力喪失のリスクを減少させるための最も有効な介入である。したがって、抗ＶＥＧＦ薬剤の無効性は、重大な及び失明の危険のある問題を提示しており、これに対して現在、比較できる程に有効な代替策はない。現在の硝子体内の抗ＶＥＧＦ薬剤は、結合によって、硝子体腔、網膜および黄斑下の腔からＶＥＧＦを一時的に除去するように設計された投薬の薬理学的（大）用量を利用する。網膜中のＶＥＧＦの主なソースは、網膜色素上皮（ＲＰＥ）である。ＶＥＧＦ産生は、多くの他の因子、絶対レベルおよびバランスの出現に関連付けられており、これは、様々な疾患状態において、および薬物と網膜のレーザー療法を含む様々な処置に応じて、大きな効果を伴って変更され得る。

典型的に何年もほぼ月単位で投与された抗ＶＥＧＦ注射剤は、繰り返し使用すると有効性を失う傾向がある。より高用量の投薬の使用は、一時的に、いくつかの場合において有効性を改善し得る。時に薬物投薬の増加に反応し得る薬物効果の段階的な損失（薬物耐性）は、一般に恒久的な症状である。これは「タキフィラキシー」とは区別され、ここで薬物反応の損失は、ほぼすぐに進行する傾向があり、用量依存性ではなく、未処置の期間後に解消され得る。したがって、「耐性」は、ＮＡＭＤの抗ＶＥＧＦ処置に対する反応の典型的な損失について；および糖尿病黄斑浮腫（ＤＭＥ）のための長期療法にもかかわらず眼における増殖性疾患の進行について最も良く記述しているように見える。１つの抗ＶＥＧＦ薬物に無反応（耐性）となる患者の中には、異なる抗ＶＥＧＦ薬物に反応する患者もいる。しかしながら、これらの患者の何人かは、最終的に、すべての利用可能な抗ＶＥＧＦ薬剤に対して耐性且つ無反応となる。ベルテポルフィンなどの薬剤による光線力学的療法は、そのような場合に「救援治療」として有益であると報告されてきた。しかし、現時点では、抗ＶＥＧＦによる単独療法の有効性の損失は、一般に、視力の予後にとって悪い前兆である。

「滲出型」ＡＲＭＤの処置の例において、薬物に対する耐性／タキフィラキシーの進行に対する１つの機構は、「アップレギュレーション」である。典型的に、薬物治療は、体内組織で通常生成される生化学物質の生理学的生成と比較して、生物学的に活生であるが大量に投与される化学物質の投薬を利用する。一般的な例はＶＥＧＦであり、これは、神経感覚網膜および網膜色素上皮を含む様々な眼組織によって産生されたサイトカイン（強力な局所的に作用する細胞外タンパク質）である。正常な及び先天性のサイトカインとして、ＶＥＧＦは、組織および設定に依存して、健全且つ病理学的な効果に関連付けられている。「滲出型」ＡＲＭＤでは、ＶＥＧＦ産生は、疾患過程によって病理学的に局所に高められるか、または疾患過程を引き起こし、抗ＶＥＧＦ薬剤の大量の眼内の投薬が使用されて、ＶＥＧＦまたはその作用を結合させる及び／又はブロックし、その結果、プラスの治療効果がもたらされる。「滲出型」ＡＲＭＤにおける抗ＶＥＧＦ薬剤の連続投与によって、結果として、強い治療有効性が累進的に減少されることが示された。何人かの患者において、抗ＶＥＧＦ薬物は、すべて一緒に作用を止め、他の有効な治療を欠き、視力喪失が続いて生じる。

網膜組織によって生成されたＶＥＧＦを繰り返し及び慢性的に消滅させることによって、抗ＶＥＧＦ薬剤が、フィードバック機構により標的組織を誘発し、ＶＥＧＦ産生を増大させることが提案されてきた。この「アップレギュレートされた」ＶＥＧＦ産生は、抗ＶＥＧＦ薬物の大量および繰り返しの投薬によって有効に中和され続け得る一方で、典型的に焦点の狭い刺激薬物によって対処されない、他の臨床的に有害な効果が生じ得る。例えば、ＶＥＧＦ産生は、しばしば、インターロイキン（ＩＬ）または組織マトリックスメタロプロテイナーゼ（ＴＭＭＰ）などの、同様に潜在的且つ臨床的に有害な効果を有し得る他のサイトカインの産生に結び付けられ；しばしば、色素上皮由来因子（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆａｃｔｏｒ）（ＰＥＤＦ）などの潜在的に有益なサイトカインの産生の低下に関連付けられる。これらの及び恐らく多くの他のサイトカイン並びに既知および未知の他の因子の細胞発現のその薬物誘発性の変化は、抗ＶＥＧＦ薬物による「滲出型」ＡＲＭＤの処置で観察された耐性／タキフィラキシーの１つの原因であり得ると考えられる。したがって、この場合、初期に有効な薬物治療は、網膜異常の特定の状態を誘発し、最終的に薬物を無効性にする。

網膜色素上皮によるサイトカイン（ＶＥＧＦ、ＩＬ、ＴＭＭＰ、ＰＥＤＦなど）の同化作用（Ｅｌａｂｏｒａｔｉｏｎ）は、網膜疾患の主要なドライバーおよび決定因子であると考えられる。したがって、「網膜機能の正常化」が、天然の正常な網膜の特徴であるサイトカイン産生のプロファイルへと戻ることを含むかもしれないと仮定することは合理的である。したがって、糖尿病では、慢性高血糖および付随する内分泌異常への曝露は、網膜色素上皮内の化学変化を誘発し得、これは、サイトカイン発現の変化、および疾患状態（糖尿病性網膜症）として定義される続く網膜の機能不全および調節異常へとつながる。

様々な障害のための網膜の一般的なレーザー療法は、５０年以上利用されてきた。従来から、網膜の故意のレーザーで誘起された熱破壊および乱切を特徴とするレーザー凝固が利用されてきた。網膜のレーザー凝固の臨床的な有効性が原因で、医療で長年抱かれてきた見解は、処置の有益な効果が、光凝固によって作り出された網膜損傷によるものであるということであった。２０００年に、発明者の１人が、光凝固による組織の損傷または破壊を利用しない網膜のレーザー療法（ＳＤＭ）の新しい方法を開発した。彼は、現在知られている手段によって検出可能であるレーザーで誘起された網膜の損傷または有害な処置効果なしで糖尿病黄斑浮腫（ＤＭＥ）の治療上有効な処置を実証した。彼の発見は、糖尿病性網膜症などの網膜血管疾患のためのレーザーの作用機構に関する先の理論が、レーザーで誘起された網膜損傷を治療有効性のための前提条件として想定したために正しくないことを明らかにした。続いて、彼は、ＳＤＭについての彼の観察に基づいて網膜のレーザー作用の新しい機構を提案した。彼は、ＳＤＭが、先の研究で示されているが光生物学において検査された他の組織において、細胞の損傷または傷害なしで網膜機能を「正常化する」ことによって機能することを提案した。これは、未知の方法を含む多くの方法で生じるかもしれない。

したがって、医学的に無反応の又は病変した組織の感作か再感作のための処置方法が必要とされている。本発明は、これらの必要性を満たし、他の関連する利点も提供する。

本発明は、投薬に無反応である生体の組織において投薬に対する反応性を回復させるプロセス（方法）に関する。集密的な（ｃｏｎｆｌｕｅｎｔ）近接する（ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）レーザー光線を生じさせるために、レーザー源が使用される。レーザー光線は、光学レンズまたはマスクを介して光学的に形作られる。その後、組織が無反応であった場所に投薬を行う前に、組織は、集密的な近接するレーザー光線に曝露され、予め決められた期間の間、回復させられる。予め決められた期間は、好ましくは１か月である。

組織は、好ましくは、網膜組織、中心窩および中心小窩、網膜色素上皮、脈絡膜新生血管膜、網膜下液、黄斑、傍中心窩、及び／又は周中心窩を含む。この実例では、該プロセスは、組織を含有している眼の瞳孔を散大させる工程を含む。該プロセスは、眼の角膜に局所用プロパラカインを適用する工程をさらに含む。該プロセスはまた、黄斑用のコンタクトレンズに粘弾性流体を適用する工程を含み、ここで、黄斑用のコンタクトレンズは、１．０５×の拡大率を有する。組織を曝露する工程は、レーザー光線を網膜および中心窩の全体に曝露する工程を含む。

集密的な近接するレーザー光線は、好ましくは、閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線を含む。閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線は、好ましくは、３００ミクロンの治療部位当たり４００から１２００の間のスポットを含む高密度を有している。閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線はまた、好ましくは２．０ワットで７５０ｎｍ−１３００ｎｍの間の波長を有している。より具体的には、波長はおよそ８１０ｎｍである。

閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線は、好ましくは、１０％未満のデューティーサイクルおよび０．０２秒の曝露期間を有している。より好ましくは、デューティーサイクルはおよそ５％である。閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線は、５００ミリ秒以下のパルス長を有している。より好ましくは、パルス長は２０ミリ秒である。

本発明の他の特徴および利点は、一例として本発明の原理を例証する、添付図面と関連した、以下のより詳細な説明から明白になる。

添付図面は本発明を例証している。

図１は、ヒトの眼の断面図を示す。 図２のＡ−Ｆは、網膜のレーザー療法の様々な様式の有効表面積のグラフィック図である。 図３は、本発明に従って網膜の疾患または障害を処置するために使用されるシステムを例証する図である。 図４は、本発明に従って幾何パターンを生じさせるために使用される典型的な光学レンズまたはマスクの図である。 図５は、本発明に従って使用される光学走査機構の平面図である。 図６は、図５の光学走査機構の部分分解図であり、その様々な構成部品を例証している。 図７は、本発明による処置前の病変したヒト網膜の断面を示す図である。 図８は、図７に類似した断面図であり、本発明を使用する処置後の網膜の部分を例証している。 図９は、本発明に従って網膜の疾患または障害を処置するために使用されるシステムの代替的な実施形態を例証する図である。 図１０は、本発明に従って網膜の疾患または障害を処置するために使用されるシステムのまた別の代替的な実施形態を例証する図である。

本発明は、ＳＤＭレーザー療法を使用する、「レーザー感作」、「レーザー再感作」、または「レーザーアジュバント療法」（ＬＡＴ）と名付けられた、新しい医療用レーザーの適用に関する。ＬＡＴにおいてユニークなのは、レーザー適用の標的が、レーザーによって活性化される薬物よりもむしろ組織であることである。しかしながら、レーザーの適用が、著しい又は顕著でさえある治療効果のみを有することはＬＡＴにおいて必ずしも期待されていない。代わりに、標的組織のレーザー療法は、組織を限定されないが薬物治療などの他の治療上有効な処置に対して反応性にする又はその反応性を回復させるように設計または意図されている。

従来の考えは、医師が、治療上有効な処置に対する前提条件として網膜損傷を故意に作り出さなければならないことを想定している。図２を参照すると、Ａ−Ｆは、網膜血管疾患のための網膜のレーザー療法の様々な様式の有効表面積のグラフィック図である。灰色の背景は、レーザー療法による影響を受けない網膜３０を表わす。黒色の領域３２は、従来のレーザー技術によって破壊される網膜の領域である。薄灰色または白色の領域３４は、レーザーによる影響を受けるが、破壊されない網膜の領域を表わす。

図２のＡは、従来のアルゴンレーザーの網膜光凝固の治療効果を例証している。レーザーで誘起された熱網膜の破壊に起因する治療効果は、代謝要求の減少、病変網膜の減量、眼内の酸素分圧お増大、および血管内皮細胞増殖因子（ＶＥＧＦ）を含む血管作動性サイトカインの超産生を含む。

図２のＢを参照すると、従来のレーザーやけどの燃焼強度の増大が示される。焼かれた且つ損傷した組織領域３２がより大きく、その結果、加熱されたが損傷されていない周囲組織３４のより大きな「ハロー効果」がもたらされることが理解される。実験室での研究は、燃焼強度の増加が、治療効果の増強に関連付けられているが、機能的な網膜の損失および炎症の増加によって妨げられることを示している。しかしながら、図２のＣを参照すると、従来のアルゴンレーザーの光凝固の強度が低下するときに、レーザーによる影響を受けたが破壊されていない網膜の領域３４も縮小され、これは、図２のＢで例証されるように、より高い強度／より高い密度での処置と比較して、より低い強度／より低い密度または「軽度の」アルゴンレーザーの格子光凝固からの劣った臨床結果を説明し得る。

図２のＤを参照すると、選択的な網膜治療として知られている短パルス連続波レーザーの光凝固を用いる低フルエンスの光凝固は、レーザーによる影響を受けたが破壊されていない網膜の領域が最小から存在しない程度まで、レーザーの光熱組織効果の最小の光学的な及び水平の広がりをもたらすことが分かった。したがって、直接処置された網膜３０の損傷または完全な切除にもかかわらず、治療上影響を受けた及び残存する組織の縁部は不足しているか又はかまたは欠損している。これは、最近のレポートが発見している糖尿病性網膜症のためのＰＡＳＣＡＬに対する従来のアルゴンレーザーの光凝固の優位性を説明している。

しかしながら、本発明者は、そのような熱的網膜の損傷が不必要であることを示しており、それが従来のレーザー療法の有益性を説明しているかどうかを疑問視している。代わりに、従来の光凝固によって誘発された網膜色素上皮（ＲＰＥ）サイトカイン産生における治療上の変化は、図２において参照符号３４で言及される、レーザー露光による影響を受けたが死滅されていない、従来のレーザーやけどの残存部（ｍａｒｇｉｎｓ）での細胞から生じる。

図２のＥは、マイクロパルスダイオードレーザーなどの、低強度および低密度のレーザーの使用を表わす。これは、可視の燃焼領域３２なしで、参照符号３４によって示される閾値以下の網膜光凝固を作り出す。レーザー照射に曝露された網膜色素上皮の領域はすべて、保護されており、治療上寄与することができる。

本発明は、高密度／低強度の閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー療法によって、薬剤耐性の組織において投薬に対する反応性を回復させるためのシステムおよびプロセスに関する。本発明者は、網膜または他の類似した組織などの身体組織の処置における高密度且つ低強度の閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザーの使用を研究することに従事している。これに関連して、そのような処置は、可視の燃焼領域なしで閾値以下の刺激をもたらす。閾値以下のレーザー照射に曝露された組織の領域はすべて、保護されており、治療上寄与することができる。

定義によるとレーザーで誘起された網膜損傷を生成せず、既知の有害な処置効果のない、高密度／低強度の閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー療法（ＳＤＭ）は、多くの網膜障害において有効な処置であることが報告されてきた。これらは、糖尿病黄斑浮腫（ＤＭＥ）、増殖性糖尿病性網膜症（ＰＤＲ）、網膜静脈分枝閉塞症（ＢＲＶＯ）が原因の黄斑浮腫、および中心性漿液性脈絡網膜症（ＣＳＲ）を含む。ＳＤＭの安全性は、それが、初期の中心窩に関係するＤＭＥが原因の視力喪失のリスクを減少させるために、２０／２０の視力の眼内で中心窩にわたって（ｔｒａｎｓｆｏｖｅａｌｌｙ）使用され得るような安全性である。システムはまた、失敗が無効性をもたらすが危険ではない、フェイルセーフ設計を含んでいる。本発明のシステムは、最大出力で作動して、無害なままである、つまり、有害な処置効果がなく、治療上有効である。

現在の網膜研究における最新の領域の１つは、地図状萎縮の処置であり、これは、乾燥した加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）の最も失明の危険のある侵襲性の形態である。本発明者は、ＡＭＤを患う患者のＳＤＭ処置が、ＡＭＤの進行を遅らせる又は停止さえすることができることを発見した。患者のほとんどにおいて、ＳＤＭ処置後に自覚的な改善が見られ、より優れた視力を持つ患者もいた。ＳＤＭは、網膜色素上皮（ＲＰＥ）を標的とし、保護し、および「正常化する」（正常へと近づく）ことによって機能すると考えられる。

ＳＤＭは、全身性糖尿病の持続性にもかかわらず、処置関連の損傷または副作用なしで、糖尿病性網膜症の疾患状態の発現を停止または逆転させることができた。これに基づくと、ＳＤＭは、工場出荷時の設定を回復させるために電子装置の「リセット」ボタンを押すことに類似して、糖尿病の影響を受けたＲＰＥ細胞においてより正常な細胞機能およびサイトカイン発現へと戻すことを誘発することによって機能すると仮定される。

本発明者は、主に又は単独で薬物または他の治療の有効性を促進する又は回復させる、それ故、潜在的に維持するための身体の任意の組織、臓器または部位、または領域上のレーザー、あるいは任意の放射エネルギーまたは他のエネルギーの使用が、以前に記載されていない新規の医学的処置を構成すると考えている。「アジュバント」が、唯一の恩恵または効果が別の治療上有効な処置を作用または増強させるだけである治療薬として定義され得るため、「レーザーアジュバント療法」またはＬＡＴが、この新規の処置について記述するために使用され得る。

Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）は、理論的および経験的なデータの組み合わせに基づいた安全な作業スペースでのレーザー露光に対する基準を開発した。「最大許容露光量」（ＭＰＥ）は、生物学的作用を生むと期待されるレーザー露光レベルのおよそ１／１０で設定された、安全レベルである。１倍（ｔｉｍｅｓ）のＭＰＥのレーザー露光レベルで、絶対的な安全性が予測され、このレベルでのレーザー放射の網膜曝露が生物学的影響を有さないと予測されるだろう。ＡＮＳＩデータに基づいて、かろうじて目に見える（閾値）やけどを患うリスクの５０％が、一般に、従来の連続波レーザー露光に対する１０倍のＭＰＥに遭遇する。同じパワーの低デューティーサイクルのマイクロパルスレーザー露光について、閾値のやけどのリスクは、およそ１００倍のＭＰＥである。したがって、低デューティーサイクルのマイクロパルスレーザー照射のための治療域（まったく何もしない状態と閾値のやけどをもたらす可能性の５０％との間隔）は、同じエネルギーでの連続波レーザー照射に対する治療域よりも１０倍広い。マイクロパルスダイオードレーザーを使用する安全且つ有効な閾値以下の光凝固が、例えば、近赤外の８１０ｎｍのダイオードレーザーに対する４７倍のＭＰＥでの網膜組織への好ましいレーザー露光を有して、１８倍から５５倍の間のＭＰＥであると判定した。このレベルで、いかなる識別可能な網膜損傷もなく治療有効性があることが観察された。

１平方センチメートル当たり１００ワットから５９０ワットの間のレーザーの強度またはパワーが、有効である上、安全であることが分かった。レーザー光線の特に好ましい強度またはパワーは、８１０ｎｍのマイクロパルスダイオードレーザーに対して１平方センチメートル当たりおよそ３５０ワットである。

現在のマイクロパルスダイオードレーザーにおけるパワー制限は、かなり長い曝露期間を必要とすることである。曝露が長ければ長いほど、レーザースポットの残存部での曝露されていない組織への及び網膜におけるような基礎的な脈絡毛細管板へのセンタースポットでの放熱性がより重要となる。したがって、８１０ｎｍのダイオードレーザーのマイクロパルスレーザー光線は、５００ミリ秒以下、および好ましくはおよそ３００ミリ秒の曝露（エンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ））期間を要するべきである。もちろん、マイクロパルスダイオードレーザーがより強力になった場合、曝露期間はそれにしたがって減少されるべきである。

本発明の別のパラメーターは、デューティーサイクル（一連のマイクロパルスの周波数、または連続するパルス間の熱緩和時間の長さ）である。１０％のデューティーサイクルまたはより高い、同様のＭＰＥレベルでの同様の放射照度でマイクロパルスレーザーを伝送するために調節された１０％以上のデューティーサイクルの使用が、特により濃い眼底において致死的な細胞傷害のリスクを著しく増大させることが分かった。しかしながら、１０％未満のデューティーサイクルおよび好ましくはおよそ５％のデューティーサイクル（またはそれ以下）は、生物学的反応を刺激するのにＭＰＥ細胞のレベルで十分な熱上昇および処置を実証したが、濃く染色された眼底においてさえ致死的な細胞傷害をもたらすと予測されるレベル以下のままであった。さらに、デューティーサイクルが５％未満である場合、いくつかの実例における曝露（エンベロープ）期間は、５００ミリ秒を超え得る。

特に好ましい実施形態では、小さなレーザースポットが使用される。これは、より大きなスポットが、大きなレーザースポット内の不均一な熱分布および不十分な熱放散に寄与し得るという事実が原因であり、これは、組織損傷またはより大きなレーザースポットの中心への組織破壊さえ引き起こす可能性がある。この用途において、「小さな」は、一般に直径１ｍｍ未満のスポットに当てはまる。しかしながら、スポットが小さければ小さいほど、熱放散および均一なエネルギー応用がより理想的になる。したがって、上に記載されるパワー強度および曝露期間では、レーザーの波長の大きさに沿ったスポットなどの小さなスポット、または小さな幾何学的ラインあるいは他のオブジェクトが、組織損傷を回避するべく均一な熱分布および熱放散を最大限にするために好まれる。

したがって、以下の重要なパラメーターが、本発明に従って、無害な「真の」閾値以下の光凝固を作り出すために発見された：ａ）低（好ましくは５％以下の）デューティーサイクル；ｂ）蓄熱を最小限する且つ熱放散を最大限にするように与えられたレーザースポット内の均一の熱分布を確かなものとするための、小さなスポットサイズ；ｃ）わずか７℃から１４℃の温度上昇をもたらす１８倍から５５倍の間のＭＰＥのレーザー露光をもたらす十分なパワー；および１００−５９０Ｗ／ｃｍ^２の間の放射照度。

先のパラメーターを使用して、従来の光凝固の光線療法の恩恵を生むと分かったが、従来の光線療法の欠点および複雑化を回避する、無害な「真の」閾値以下の光凝固の光線療法での処置が達成され得る。実際、本発明に従う「真の」閾値以下の光凝固の光線療法によって、医師は、視力喪失または他の損傷をもたらすことなく、例えば、黄斑およびさらに中心窩などの敏感な領域を含む網膜全体の処置のために図２のＦに示されたような、「低強度／高密度」の光線療法での処置を適用することができる。上に示されるように、網膜全体、特に中心窩上に従来の光線療法を使用することは、敏感な領域における組織損傷が原因で視力損失をもたらしかねないため、不可能であった。

議論されたＳＤＭ処置の有効性および安全性の分析は、プロセスについて記載する、レーザー吸収、熱拡散、およびアレニウス反応速度のための正確な方程式に対する近似値を用いて実行された。代替的なアプローチ（ＣＷおよびパスカルおよびナノ秒の連続波レーザー露光）のための同じ近似方程式を用いて、比較も行われた。以下は、典型的な操作パラメーターに関して、ＳＤＭが安全且つ有効である一方で、代替的な技術が、いずれも無効であり得、安全ではないことを示している。
＜近似方程式からのアレニウス積分に対する結果＞

最初の４つのケースでは、レーザー波長は８１０ｎｍであり、一方でパスカルのケースでは、波長は５３２ｎｍである。５３２ｎｍに対する吸収係数は、８１０ｎｍに対する吸収係数のおよそ４倍である。

これらの４つの療法に対する損傷およびＨＳＰ産生のためのアレニウス積分の結果は、表２に要約される。

Ω（ｄｍｇ）＞１であるときに損傷が生じ、Ω（ＨＳＰ）＞１であるときにＨＳＰ産生が生じる。したがって、望ましい処置結果は、Ω（ｄｍｇ）＜１およびΩ（ＨＳＰ）＞１である。

表２が示すように、標準的なＳＤＭ療法のみがこれを達成する。

そのような高密度／低強度の閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザーでの処置後に、処置の検証およびモニタリングが行われなければならない。本明細書に記載される処置に対する反応は、治療前に網膜機能を試験することによって検出可能であるはずである。そのような試験は、パターン網膜電図検査（ＰＥＲＧ）、微小視野検査（ｍｉｃｒｏｐｅｒｉｍｅｔｒｙ）、および閾値のマイクロ視力検査を含んでもよく、これらはすべて既存の技術である。そのような処置後および治療前の網膜機能の試験は、処置の投与および効果の適合（ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を可能にする。これによってまた、網膜機能の試験の結果の悪化によって示唆された、再処置の必要性を判定するために、先を見越して患者を経過観察することができる。網膜機能の試験を真の閾値以下の処置と組み合わせることによって、検出可能な網膜損傷のない望ましい迅速な治療効果を実証することができる治療様式が可能となる。網膜機能の試験はまた、早い段階で再処置の必要性に関して予防的に検知することによって、疾患進行を予防することができる。

現在の網膜の治療手段は、解剖学的なものであり、これは、それらが、進行した及び末期の疾患においてのみ後期の（用語指標（ｔｅｒｍ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ））異常であることを意味している。解剖学的変化の進行前に明らかに正常な眼において改善し得る網膜機能の指標の使用は、解剖学的障害がない状態で治療効果を文書化する助けとなり得る。網膜機能の試験は、解剖学的疾患の進行前の再処置の必要性を示す（ｓｉｇｎａｌ）ために使用され得る。臨床的／解剖学的な疾患、視力損失を予防する能力、およびより集中的且つ高価な処置の必要性は、合理的に最小限にされ得る。

ここで図３を参照すると、概略図は、本発明のプロセスを実現するためのシステムを示す。参照符号４０によって一般に言及されるシステムは、例えば、好ましい実施形態における８１０ｎｍの近赤外マイクロパルスダイオードレーザーなどの、レーザーコンソール４２を含む。レーザーは、光学レンズまたはマスクあるいは必要に応じて複数の光学レンズまたはマスク４４に通されるレーザー光線を生成する。レーザープロジェクター光学素子４４は、レーザー光線を患者の眼４８上へと投射するために、形作られた光線を、同軸広視野非接触デジタル光学的視認システム／カメラ４６に通す。４６と標識されたボックスは、レーザー光線プロジェクターと視認システム／カメラの両方を表わすことができ、これは、現実に使用時に２つの異なるコンポーネントを含み得ることが理解される。視認システム／カメラ４６は、レーザー４２、光学素子４４、及び／又は投射／視認コンポーネント４６を操作するために、必要なコンピューター化されたハードウェア、データ入力部および制御部なども含んでもよい表示モニター５０にフィードバックを提供する。

ここで図４を参照すると、一実施形態において、レーザー光線５２は、コリメータレンズ５４に通され、その後マスク５６に通される。特に好ましい実施形態では、マスク５６は回折格子を含む。マスク／回折格子５６は、幾何オブジェクト、またはより典型的には同時に生成された複数のレーザースポットの幾何パターン、あるいは他の幾何オブジェクトをもたらす。これは、参照符号５８を付けられた複数のレーザー光線によって表わされる。代替的に、複数のレーザースポットは、複数の光ファイバーワイヤーによって生成され得る。レーザースポットを生成する方法はいずれも、網膜全体から成るような非常に広い治療照射野にわたって大多数のレーザースポットを同時の生成することを可能にする。実際に、ひょっとすると何百、何千またはそれ以上もの数の大多数のレーザースポットが、黄斑および中心窩、網膜血管および視神経を含む、眼底全体および網膜全体をカバーし得る。本発明におけるプロセスの意図は、視力を改善するために惜しみなく網膜に対してレーザーを用いることによって、完全且つ全体的な適用範囲および処置をより確かなものとすることにある。

利用されるレーザーの波長と同等の形状サイズを有する光学的特徴を使用して、例えば、回折格子を使用して、非常に大きな標的領域のための大多数のレーザースポットの同時の適用を許可する量子力学的効果を活用することが可能である。そのような回折格子によって生成された別々のスポットはすべて、各スポットに対するパワー変動が最小である、入射ビームに類似した光学的形状である。結果として、十分な放射照度を有する複数のレーザースポットは、大きな標的領域にわたって同時に、無害である上に有効な治療適用をもたらす。本発明はまた、他の幾何オブジェクト、および他の回折光学素子によって生成されたパターンの使用を熟考する。

マスク５６を通るレーザー光は回折し、図４において５８と標識されたレーザー光線によって示された、マスク５６とは距離が置かれた周期的パターンをもたらす。シングルレーザー光線５２は、それ故、スポットまたは他の幾何オブジェクトの望ましいパターンを作り出すように、何百または何千もの個々のレーザー光線５８へと形作られた。これらのレーザー光線５８は、レーザー光線を伝送し、患者の網膜上に望ましいパターンを形成するために、追加のレンズ、コリメーターなど６０および６２に通され得る。そのような追加のレンズ、コリメーターなど６０および６２はさらに、必要に応じてレーザー光線５８を変換する及びその向きを変えることができる。

パターンは光学マスク５６の形状、間隔およびパターンを制御することによって、恣意的パターンを構築することができる。パターンおよび曝露のスポットは、光工学分野の専門家による適用要件に従って望まれるように恣意的に作成且つ変更され得る。フォトリソグラフィー技術、特に半導体製造の分野で開発された技術は、スポットまたは他のオブジェクトの同時の幾何パターンを作成するために使用することができる。

典型的には、本発明のシステムは、網膜の光刺激による完全且つ全体的な網膜処置を確かなものとするために、誘導システムを組み込む。本発明の処置方法が無害であるため、中心窩および視神経さえも含む網膜全体を処置することができる。さらに、偶発的な患者の運動による偶発的な視力喪失からの保護は問題ではない。代わりに、患者の運動は、十分な適用範囲を保証するためにレーザー光線の適用の追跡における誘導に主として影響するだろう。固視標、追跡機構から構成され、システムオペレーションにリンクされた、固定／追跡／登録のシステムは、多くの眼科用の診断システムにおいて一般的であり、本発明に組み込まれ得る。

ここで図５および６を参照すると、特に好ましい実施形態において、同時のレーザースポットの幾何パターンは、網膜表面の集密的且つ完全な処置を達成するように順次オフセットされる（ｏｆｆｓｅｔ）。網膜の部分は本発明に従って処置され得るが、より理想的には、網膜全体が１回の治療で処置される。これは、何百から何千ものスポットを眼底全体に一度に適用することにより、時間節約の方法で行われる。この同時のスポットのパターンは、網膜全体をカバーするように、アレイ全体として連続して、走査される、シフトされる、または向きを変えられる。

これは、図５および６に例証されるように光学走査機構６４を使用して、制御された方法で行われ得る。図５および６は、ＭＥＭＳミラーの形態の光学走査機構６４を例証し、これは、電子的に作動される制御装置６８および７０を備えるベース６６を有し、制御装置は、電気が適用され排除される（ｒｅｍｏｖｅｄ）とミラー７２を傾斜させパンする（ｐａｎ）ように作用する。制御装置６８および７０に電気を適用することによって、ミラー７２は移動し、それ故、の上に反映されたレーザースポットまたは他の幾何オブジェクトの同時のパターンが、したがって患者の網膜上に移動される。これは、例えば、網膜の完全な適用範囲、または処置されることが望まれる網膜の少なくとも一部が、光線療法に曝露されるまで、光学走査機構６４を調節する電子ソフトウェアプログラムを使用して、自動化方法で行われ得る。光学走査機構はまた、小さなビーム直径の走査検流計ミラーシステム、またはＴｈｏｒｌａｂｓによって流通されているものなどの、類似したシステムであってもよい。そのようなシステムは、望ましいオフセットパターンでレーザーをスキャンすることができる。

上に議論されるように、組織の損傷と病変が治療効果を有するために作り出されなければならないという思考は従来の思考である。しかしながら、本発明者は、これが単純にそうではないことを発見した。レーザーで誘起された網膜損傷がない状態では、機能的な網膜組織の損失はなく、処置に対する炎症反応もない。有害な処置効果は、それ故、完全に除去され、機能的な網膜組織は、犠牲にされるよりもむしろ保存される。これは、従来の光凝固治療と比較して、優れた視力結果を生み出すかもしれない。

本発明のシステムおよび方法は様々な種類の組織に応用できるが、本発明者は、特に、網膜組織および周囲の組織の処置におけるその適用可能性を研究した。加齢黄斑変性症（ＮＡＭＤ）および関連する疾患状態は、眼科医が遭遇する特に問題のある症状である。血管内皮細胞増殖因子（ＶＥＧＦ）の薬理学的阻害剤（抗ＶＥＧＦ薬剤）は、ＮＡＭＤを併発する脈絡膜血管新生のための処置の中心的存在になっている。そのような処置は、現在、黄斑滲出を減少させる、ＣＮＶＭ成長を止める、および最も重要なことに、視力喪失のリスクを減少させるための最も有効な介入である。したがって、抗ＶＥＧＦ薬剤の無効性は、重大な及び失明の危険のある問題を提示しており、これに対して現在、比較できる程に有効な代替策はない。

現在の硝子体内の抗ＶＥＧＦ薬剤は、結合によって、硝子体腔、網膜および黄斑下の腔からＶＥＧＦを一時的に除去するように設計された投薬の薬理学的（大）用量を利用する。網膜中のＶＥＧＦの主なソースは、網膜色素上皮（ＲＰＥ）である。局所的調節機能不全およびＮＡＭＤにおけるＲＰＥによるＶＥＧＦの過剰産生の原因は、複雑であり、十分には理解されていない。ＶＥＧＦ産生は、多くの他の因子、絶対レベルおよびバランスの出現に関連付けられており、これは、様々な疾患状態において、および薬物と従来の網膜のレーザー療法を含む様々な処置に応じて、大きな効果を伴って変更され得る。

典型的に何年もほぼ月単位で投与された抗ＶＥＧＦ注射剤は、繰り返し使用すると有効性を失う傾向がある。より高用量の投薬の使用は、いくつかの場合において有効性を改善し得る。時に薬物投薬の増加に反応し得る薬物効果の段階的な損失は、薬物「耐性」と呼ばれる。薬物耐性は一般に恒久的な症状である。これは「タキフィラキシー」とは区別され、ここで薬物反応の損失は、ほぼすぐに進行する傾向があり、用量依存性ではなく、未処置の期間後に解消され得る。したがって、「耐性」は、ＮＡＭＤの抗ＶＥＧＦ処置に対する反応の典型的な損失について；および糖尿病黄斑浮腫（ＤＭＥ）のための長期の薬理学的療法にもかかわらず眼における増殖性疾患の進行について最も良く記述しているように見える。幾つかの場合には、１つの抗ＶＥＧＦ薬物に無反応（耐性）となる患者は、異なる抗ＶＥＧＦ薬物に反応する。しかしながら、これらの患者の何人かは、最終的に、すべての利用可能な抗ＶＥＧＦ薬剤に対して耐性且つ無反応となる。ベルテポルフィンによる光線力学的療法は、そのような場合に「救援治療」として有益であると報告されてきた。しかし、現時点では、抗ＶＥＧＦによる単独療法の有効性の損失は、一般に、視力の予後にとって悪い前兆である。

ＳＤＭ療法は、２００５年に最初に記載された。定義によると、ＳＤＭは、組織損傷を引き起こさず、既知の有害な処置効果がない。ＳＤＭは、ＤＭＥ、増殖性糖尿病性網膜症（ＰＤＲ）、網膜静脈分枝閉塞症（ＢＲＶＯ）が原因の黄斑浮腫、および中心性漿液性脈絡網膜症（ＣＳＲ）を含む、多くの網膜障害において有効な処置であることが報告されてきた。 ＳＤＭの安全性は、それが、初期の中心窩に関係するＤＭＥが原因の視力喪失のリスクを減少させるために、２０／２０の視力の眼内で中心窩にわたって使用され得るような安全性である。ＳＤＭは、ＲＰＥを標的とし、保護し、および正常化する（正常へと近づく）ことによって機能すると提案されてきた。抗ＶＥＧＦ薬剤に対する耐性は、ＲＰＥ自己調節の薬物誘発性の障害によって進行し、結果としてサイトカイン発現の変更をもたらすように見える。この設定における「正常」を薬物治療に最初に反応性のあるＲＰＥの状態として定義することによって、ＳＤＭが、ＮＡＭＤを有する眼における薬物感受性を抗ＶＥＧＦ治療にもはや反応性でないように回復させることによって薬物耐性を逆転させるかもしれないと考えられる。

ここで図７および８を参照すると、本発明による処置前の網膜の黄斑および中心窩の領域のスペクトルドメインのＯＣＴ画像診断が、図７に示される。図８は、中心窩を含む、黄斑濃縮（ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ）の全体にわたって置かれた、１３１マイクロメートルの網膜スポット、５％のデューティーサイクル、０．３秒のパルス持続時間、０．９ワットのピーク電力を用いる、本発明を使用する処置後に同じ黄斑および中心窩の光干渉断層撮影（ＯＣＴ）画像を示す。（糖尿病黄斑浮腫の病理学的網膜濃縮を表わす）中心窩降下（ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）の左側の拡大された暗い領域が欠如していること、およびレーザーで誘起された網膜損傷がないという事実が留意される。そのような処置は単純に、従来の技術では達成できなかったであろう。

＜ＳＤＭ治験＃１＞
薬物耐性のＮＡＭＤのＳＤＭ療法に関する具体的な研究において、本発明者は、特定の選択基準に従って患者を選択した。ＳＤＭ療法に対する候補は、初期の投薬の有効性および続く薬物無反応性の発達とともに抗ＶＥＧＦ薬剤の硝子体内注入を必要とするＮＡＭＤであると診断されたに違いない。該診断は、数週間空けて与えられたアフリベルセプトの少なくとも３回連続の注射を含む、少なくとも４回連続の抗ＶＥＧＦ注射にもかかわらず、スペクトルドメインの光干渉断層撮影（ＯＣＴ）によって網膜下液（ＳＲＦ）及び／又は類嚢胞黄斑浮腫（ＣＭＥ）の持続または悪化によって定義されたに違いない。その後、患者は、薬物耐性の診断後にＳＤＭ療法を受け、ＳＤＭの単一の処置セッションの１か月後におよびＳＤＭ療法の少なくとも２か月後のフォローアップにアフリベルセプトを再び注射された。

最終的な臨床的に無効性のアフリベルセプト注射の１か月後に、ＳＤＭを実行した。処置の時間に、患者の瞳孔を散大させ、局所用プロパラカインを角膜に適用した。Ｍａｉｎｓｔｅｒの黄斑用のコンタクトレンズ（拡大率１．０５×、Ｏｃｕｌａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｂｅｌｌｅｖｕｅ， ＷＡ）を、粘弾性溶液とともに角膜上に置いた。隣接するＳＤＭレーザースポットの集密的適用を、その後、前処置の静脈内眼底の（ｉｎｔｒａｖｅｎｏｕｓ ｆｕｎｄｕｓ）蛍光眼底造影、ＯＣＴ、およびコンタクトレンズ検査によって示されるように、ＣＮＶＭおよび網膜下液の全領域上に施した。処置を、中心窩にわたって実行し、病変および滲出の残存部を越えて「乾燥した」黄斑周辺へとわずかに（〜５００μｍ）に拡大して、完全な処置の適用範囲を確かなものとした。存在する場合に基礎的な網膜色素上皮剥離（ＰＥＤ）も含む、ＳＲＦ及び／又はＣＭＥの下のＲＰＥにレーザーを集中させる試みも行った。レーザーパラメーターは、３００μｍの空中スポット、２．０ワットの電力、５％のマイクロパルスデューティーサイクル、および０．２０秒の曝露期間での、８１０ｎｍのマイクロパルスダイオードレーザー（Ｏｃｕｌｉｇｈｔ ＳＬｘ， Ｉｒｉｄｅｘ Ｃｏｒｐ．， Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ）の使用を含んだ。処置は、一般に、カバーされる領域に依存して、少なくとも４００−１２００のスポットまたはそれ以上（乳頭径当たり〜２００−３００のスポット）の適用を利用した。

ＤＭＥのためのＳＤＭに関する先の研究では、治療効果は、徐々に発達し、通常、手術後１か月でＯＣＴによって顕著になり始め、その後改善し続ける。この観察に基づいて、アフリベルセプトによる再処置を、ＳＤＭ療法の１か月後まで遅らせ、それによって、アフリベルセプトへの再曝露前に明白になるＳＤＭ療法が引き起こす効果のための十分な時間が与えられることを確かなものとした。患者はすべて、毎月、経過観察され、その後必要に応じてアフリベルセプトで処置され続けた。

１２人の患者の合計１３の眼を、研究に含んだ。被験者は、ＳＤＭ処置の時に平均で８４歳（７３−９７歳の範囲）であった。ＳＤＭ後の平均フォローアップ期間は５か月（３−７か月の範囲）であった。ＳＤＭ処置前に、眼は、神経血管性のＡＭＤに対して１６−６７の硝子体内の抗ＶＥＧＦ注射（平均３４）を受けた。ＳＤＭ前の薬物療法に無反応の滲出は、９つの眼（６９％）においてＳＲＦ単独、２つの眼（１５％）においてＣＭＥとＳＲＦ、および２つの眼（１５％）においてＣＭＥ単独を含んだ。ＳＤＭ前に、６つの眼（４６％）には、同時発生的なＰＥＤがあった。平均のＳＤＭ前のＣＦＴは３４９μｍ（ＳＤ＝１０２μｍ）であり、平均のＳＤＭ前のＭＭＴは４３５μｍ（ＳＤ＝１１１μｍ）であり、および平均のＬｏｇＭＡＲ ＶＡは０．３３（ＳＤ＝０．１１）であった。

ＣＦＴ、ＭＭＴ、およびｌｏｇＭＡＲ ＶＡのＳＤＭ前の測定値とＳＤＭ後の測定値と間の比較は、改善を示した。ＣＦＴは、ＳＤＭ前と比較して、ＳＤＭ後の３、４、および５か月トで著しい減少を示した（それぞれ、６７、９３、および１０３μｍの減少；すべてｐ≦０．０６０５）。さらに、アフリベルセプトの再注射後に、ＳＤＭ後２−５か月で測定されたＣＦＴは、ＳＤＭ後１か月および再注射前のＣＦＴと比較して、著しく改善された（６１〜９５μｍの間の減少；すべてｐ≦０．０３９１）。ＭＭＴは、ＳＤＭ前およびＳＤＭ後１か月の測定値からの同様の改善を示した。具体的には、ＭＭＴは、ＳＤＭ前（すべてｐ≦０．０３２７）と比較して、ＳＤＭ後２か月で４１μｍの限界まで著しい改善（ｐ＝０．０６４０）、およびＳＤＭ後３、４、および５か月で、それぞれ、６５、１０３、および１０５μｍの著しい改善を示した。さらに、ＭＭＴは、再注射前のＳＤＭ後１か月（すべてｐ≦０．０５４７）と比較して、ＳＤＭ後およびアフリベルセプトの再注射後に著しい減少を示した。ＶＡは、著しいＳＤＭ前からＳＤＭ後までの違い又はＳＤＭ後１か月から続くフォローアップ訪問までの違いを示さなかった。

全体として、１２／１３の眼（９２％）が改善され、黄斑滲出の完全な解消が９／１３の眼（６９％）において達成された。ＰＥＤは、３／６の眼（５０％）において改善または解消された。１つの眼はＳＤＭ処置に反応しなかった。この眼は、眼底自己蛍光撮影によって最も合流し最も集密的且つ完全な黄斑下色素萎縮を有していた。ＳＤＭ処置後に改善された眼はすべて、フォローアップの経過の全体にわたってアフリベルセプトに対して反応性を示し続けた。ＳＤＭによる有害な処置効果はなかった。

＜ＳＤＭ治験＃２＞
別の研究では、すべての抗ＶＥＧＦ薬剤に無反応であった連続する眼においてＳＤＭを実行した。薬物反応の損失、または薬物に対する耐性は、アフリベルセプトの少なくとも２回の連続する最終的な毎月の注射を含む、ＯＣＴによる改善のない少なくとも４回の連続する毎月の薬物注射をとして定義された。最後の無効性のアフリベルセプト注射の１か月後に、ＳＤＭ処置を実行した。ＲＰＥに対するＳＤＭの効果の発達を妨害しないようにＳＤＭ処置の時には抗ＶＥＧＦ薬物を注射しなかった。ＳＤＭ処置の１か月後に、各眼をＯＣＴによって再評価し、毎月のアフリベルセプト治療を再開した。

本研究は、抗ＶＥＧＦ薬物に対する耐性を有する７４−９７歳の９人の異なる患者の１０の眼を含んだ。ベバシズマブ、ラニビズマブ、およびアフリベルセプトを含む、ＳＤＭ前の薬物注射剤の数は、１つの眼当たり４−６７の範囲であり、平均で２９であった。９つの眼が、すべてのリストされた薬物に対して耐性であった。１つの眼は、ＳＤＭ処置前にラニビズマブで処置されなかったが、ベバシズマブおよびアフリベルセプトに無反応であった。薬物耐性の確認後に各眼において単回のＳＤＭ処置を実行した。ＳＤＭ処置の時に、５つの眼には深刻な色素上皮剥離があり、視力は２０／３０〜２０／６０の範囲であった。

ＳＤＭ処置の１か月後に、２つの眼が、網膜下液のわずかな減少があって少し改善されただけであり、４つの眼は１回のＯＣＴ当たり著しく悪化した。アフリベルセプト治療をＳＤＭ処置後１か月で再開した。ＳＤＭ処置後の２か月で及び再開したアフリベルセプト処置の１か月後に、１０の眼のうちの８つは改善され、２つの眼においては滲出が完全に解消された。２か月目におけるアフリベルセプトの２回目のＳＤＭ後の注射によるＳＤＭ処置の３か月後に、１０の眼はすべて改善され、６つの眼においては滲出が完全に解消された。中央の中心窩の厚さおよび最大の黄斑の厚さは両方とも、著しく改善された。全体的な視力は変わらなかった。有害な処置効果またはレーザーで誘起された網膜損傷の証拠を示す眼はなかった。

耐性、または後天性の薬物反応の損失は、異なる方法で、異なる細胞タイプにおいて、異なる薬物に発展し得る一般的な症状である。耐性が１つの薬物に発展するとき、同じファミリーの薬物に対する交差耐性もしばしば観察される。耐性は部分的かまたは完全なものであり得る。遺伝学的に決定され得る、先天性の薬物非感受性は、乏しい初期の薬物反応による耐性とも区別される。臨床設定に依存して、薬物耐性の発達は、重大な予後を有し得る。薬物耐性は一般に恒久的であるが、薬物耐性の薬理学的逆転が実験室において報告された。我々の知る限り、これは、ヒトにおける薬物耐性の臨床的に有効な逆転の最初の報告である。

正常な生理的恒常性および疾患反応は、免疫細胞、造血細胞および神経細胞によって生成された栄養因子によって媒介される。これらはサイトカイン；タイプおよび効果が様々であり、かなり少量で局所に強力である、タンパク質を含む。１つのサイトカインの産生は、複雑な自己調節機構によって他のサイトカインに一般に関連付けられている。ＶＥＧＦなどのこれらの因子の臨床効果は、複雑且つ可変的であり、これは、それらの絶対レベルと、他の因子に対するレベルの両方を反映している。網膜では、最も重要なサイトカインのソースはＲＰＥである。ＳＤＭはＲＰＥを選択的に標的とする。

多様な効果を生むために無数の組み合わせで作用する多くのＲＰＥ媒介性因子（既知および未知の両方）があるが、ＲＰＥの潜在力には限界がある。したがって、ＲＰＥがソースであるサイトカインは、すべてではないにしても、ほとんどのレチナール障害に重要な役割を果たす。ＤＭＥおよびＢＲＶＯなど、ＲＰＥサイトカイン発現が類似している程度まで、共通因子を標的とする処置は、両方の障害に有効である傾向がある。ＤＭＥおよびＣＳＲなどの、より異なる網膜障害は、異なるサイトカイン会合（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓ）、およびそれ故、抗ＶＥＧＦ治療などの、標的とされた薬物治療に対する異なる反応を示す傾向がある。そのような違いにもかかわらず、ＳＤＭは、代謝および閉塞性の網膜血管疾患、ＣＳＲ、および薬物耐性のＮＡＭＤとは異なって網膜障害において有益であると分かった。ＳＤＭは、網膜またはＲＰＥにおける形態学的変化を誘発することなく、または血液網膜関門において一時的な分解を引き起こすことなく、有益である。したがって、ＳＤＭは、炎症または視覚機能の損失を引き起こさない。ＳＤＭが無関係な網膜障害において健全であるため、ＳＤＭは、網膜のサイトカイン発現前にその影響を与えるように見える。したがって、ＳＤＭは、ＳＤＭ曝露によって影響されたが害を受けていないＲＰＥ細胞の挙動および結果的なサイトカイン産生を正常化するように見える。

ほぼ無限の様々な細胞異常が考えられるのにもかかわらず、すべてのタイプの細胞が、共通の及び高度に保存された修復の機構を共有する：熱ショックタンパク質（ＨＳＰ）。ＨＳＰは、ほぼすべてのタイプの細胞のストレスまたは損傷によって、数秒から数分で、ほぼすぐに誘発される。致死的な細胞障害がない状態で、ＨＳＰは、生細胞をより正常な機能的状態へと修復および回復させることに極端に有効である。ＨＳＰは、一時的なものであり、一般に数時間でピークに達し、数日間持続するだけであるが、それらの効果は長く永続し得る。ＨＳＰは、糖尿病性網膜症（ＤＲ）およびＡＭＤを含む多くの網膜障害における共通因子である炎症を減少させる。

レーザー療法は、ＨＳＰ産生を誘発し、網膜処置の場合には、網膜のサイトカイン発現を変更する。致命的でない細胞ストレス（レーザー照射など）がより突発的且つ重度なものであればあるほど、ＨＳＰ産生はより迅速且つ強固なものとなる。したがって、各ＳＤＭ曝露によってもたらされた非常に急激な変化率（各々が１００μｓのマイクロパルスである〜７０℃の上昇、または７０，０００℃／ｓｅｃ）での爆発的な（ａ ｂｕｒｓｔ ｏｆ）繰り返しの低温の熱スパイクは、特に、低い平均組織温度上昇のみを繰り返す（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ）ことができる、連続波レーザーによる閾値以下の処置への致命的でない露出と比較して、ＨＳＰの産生を刺激することに特に有効である。

５５０ｎｍ未満のレーザー波長は、細胞毒性の光化学効果を漸増的にもたらす。８１０ｎｍでは、ＳＤＭは、光化学的な細胞ストレスよりもむしろ、光熱をもたらす。したがって、ＳＤＭは、組織を損傷させることなく、ＲＰＥを含む組織に影響を与えることができる。ＨＳＰ活性化と一致して、ＳＤＭは、微小視野検査によって測定された迅速な自覚的な視力改善および黄斑感受性の改善などの迅速な臨床効果の他に、ＤＭＥの減少および網膜新生血管の退行などの長期的な効果ももたらす。

網膜において、ＳＤＭの臨床的有用性は、それ故、サブ病的な（ｓｕｂ−ｍｏｒｂｉｄ）光熱ＲＰＥ ＨＳＰ活性化によってもたらされる。機能障害のＲＰＥ細胞において、ＳＤＭによるＨＳＰ刺激は、結果としてサイトカイン発現を正常化させ、網膜の構造および機能を改善する。この「低強度」のレーザー／組織相互作用の治療効果は、その後、「高密度」のレーザー適用によって増幅されて、標的とされた領域に機能障害のＲＰＥをすべて動員し、それによって処置効果を最大限にする。これらの原理は、本明細書に記載されるＳＤＭの処置戦略を定義する。薬剤および光凝固の両方に類似した治療効果を生むＳＤＭの能力は、（焼灼以外の効果のための）レーザーで誘起された網膜損傷が不必要且つ非治療的なものであり；および実際に、網膜機能の損失および炎症の誘因が原因で有害であることを示している。

正常に機能する細胞が修復を必要としないため、正常細胞中のＨＳＰ刺激は、顕著な臨床効果を有さない傾向がある。様々な細胞タイプに対する、ＳＤＭなどの、近赤外レーザー効果の「病原性−選択性（ｐａｔｈｏ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）」は、ＳＤＭの臨床観察と一致している。この能力は、慢性の進行性疾患を有する眼および最小の網膜異常および最小の機能不全を有する眼の初期の及び予防的な処置に対するＳＤＭの適合性の鍵である。最終的に、ＳＤＭは、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ”Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ”の予測と一致している、臨床的に広い治療域を有すると報告された。ＳＤＭはエントロピー（ｅｎｔｒｏｐｉｃ）タンパク質のアンフォールディングおよび脱凝集などの直接的な光熱効果を引き起こし得るが、ＳＤＭは、ＨＳＰ媒介性の網膜修復の臨床的に安全且つ有効な刺激のために最適化されているように見える。

上に留意されるように、ＲＰＥ ＨＳＰのＳＤＭ刺激が、疾患プロセスに関して非特異的である一方で、ＨＳＰ媒介性の修復の結果は、その性質により、機能不全の状態に特異的である。ＨＳＰは、間違っていれば何であれ修復する傾向がある。したがって、網膜症状において観察されたＳＤＭの有効性は、ＢＲＶＯ、ＤＭＥ、ＰＤＲ、ＣＳＲ、および薬物耐性のＮＡＭＤとは広く異なる。概念的に、この能力は、ＳＤＭ作用の「デフォルトへのリセット（Ｒｅｓｅｔ ｔｏ Ｄｅｆａｕｌｔ）」のモードの一種であると考えられ得る。ＲＰＥ機能が重大である広範囲の網膜障害に関して、ＳＤＭは、ＨＳＰ媒介性の細胞修復によって（「工場出荷時の設定」への）「リセット」を引き起こすことによってＲＰＥ機能を正常化する。もちろんＳＤＭにも制限はある。例えば、この理論を用いる臨床経験は、慢性類嚢胞黄斑浮腫などにおけるＲＰＥ媒介性の疾患関連の解剖学的障害または病理学的環境が、深刻及び／又は変性であるため網膜がもはやＲＰＥ自己調節性の影響に反応することができないと、ＳＤＭがそれほど有効ではないことを示唆している。重度の色素萎縮が原因の十分な生存可能な標的ＲＰＥのその欠如は、治療反応を妨げるかもしれない。さらに、細胞死または壊死に既に関係している細胞は、レーザーに刺激されたＨＳＰ媒介性の修復に反応することができないかもしれない。実際に、これらは、進行した疾患におけるすべての治療手段の有効性の低下の部分的な要因となり得、再び初期の及び予防的な処置の重要性を浮き彫りにしている。

進行したＮＡＭＤにおける疾患の重症度は、ＳＤＭがそのような薬物耐性の眼における有効な単独療法では恐らくないことを示唆した。しかしながら、リセットの理論は、ＳＤＭが抗ＶＥＧＦ薬物耐性を逆転させるかもしれないことも示唆した。薬物耐性の場合には、ＲＰＥの「デフォルト」または「正常」状態は、最初に抗ＶＥＧＦ薬剤に反応性である状態として定義された。「異常」状態は、薬物耐性の症状として定義され、これは、慢性および繰り返しの薬理学的な薬物曝露に応じて進行するＲＰＥ機能不全を表わしている。上に記載された研究において、ＲＰＥのレーザーで誘起された再感作は、実際にリセットの理論に従って生じ、薬物耐性を逆転させ、臨床的に有効な抗ＶＥＧＦ治療の再開を可能にした。既知のＳＤＭの有害な処置効果の欠如によって、必要に応じた初期の及び予防的な処置、開放的な適用（ｌｉｂｅｒａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）および再処置を考慮することが可能となる。リセットの理論はまた、ＳＤＭが、報告すらされていないものを越える様々なタイプのＲＰＥ媒介性の網膜障害に応用することが可能であり得ることを示唆している。上記の研究において、優れた視力を示す、ＤＭＥのためにＳＤＭで処置された眼は、処置後に抗ＶＥＧＦ注射を必要としなかった。ＳＤＭの別の研究では、２０／４０を超える視力を示す、ＤＭＥのために処置された眼の１０％未満は、平均１２か月のフォローアップにわたって硝子体内の抗ＶＥＧＦ薬剤の使用を必要とした。別の研究では、汎網膜のＳＤＭは、重度の非増殖性および増殖性の糖尿病性網膜症の進行の速度を減少させることが留意された。一方、ほとんどのＳＤＭ効果は恒久的ではないにしても長く持続するように見えが、リセットの理論および臨床観察は、ＳＤＭが、ＤＭＥのいくつかの場合でのように、時に「効果が弱くなる（ｗｅａｒ ｏｆｆ）」ように見える場合があることを示唆している。

上記の情報および研究に基づくと、ＳＤＭ処置は、標的組織、特に網膜色素上皮（ＲＰＥ）層においてサイトカイン発現および熱ショックタンパク質（ＨＳＰ）の活性化に直接影響し得る。

図９は、複数の光源を、上に記載されるパターンを生成する光学サブアセンブリへと連結するシステムを図式で例証する。具体的には、このシステム４０’は、上記の図３に記載されたシステム４０に類似している。代替的なシステム４０’と前に記載されたシステム４０の主な違いは、複数のレーザーコンソール４２を包含することであり、その出力は各々、ファイバカプラ７６に供給される。ファイバカプラは、前のシステムに記載されたようなレーザープロジェクター光学素子４４へと通される単一出力を生み出す。複数のレーザーコンソール４２の単一の光ファイバーへの連結は、当該技術分野で既知おようにファイバカプラ７６を用いて達成される。複数の光源を組み合わせるための他の既知の機構も利用可能であり、本明細書に記載されるファイバカプラと交換するために使用されてもよい。

このシステム４０’において、複数の光源４２は、前のシステム４０に記載されたものと類似した経路に従う、つまり、コリメートし、回折され、再びコリメートし、およびステアリング機構を用いて網膜へと配向される。これでは、代替的なシステム４０’において、回折素子は、通る光の波長に依存して、前に記載されたものとは異なって機能しなければならず、これは、結果としてパターンのわずかな変化につながる。その変化は、回折されている光源の波長と直線状になっている。一般に、回折角の差は、異なる重複パターンが、処置のためにステアリング機構４６を通って網膜４８に向かう同じ光路に沿って配向されるのに十分な小さな差である。回折角のわずかな差は、ステアリングパターンがどれほどの網膜の適用範囲を達成するかに影響を与える。

結果として生じるパターンが各波長に対してわずかに変化するため、完全な適用範囲を達成するための連続するオフセット（ｏｆｆｓｅｔｔｉｎｇ）は、各波長に対して異なる。連続するオフセットは２つのモードで達成され得る。第１のモードでは、光の波長はすべて、同一の適用範囲なしで同時に適用される。複数の波長の１つに対する完全な適用範囲を達成するためのオフセットのステアリングパターンが使用される。したがって、選択された波長の光は、網膜の完全な適用範囲を達成しているが、他の波長の適用は、網膜の不完全な適用範囲または重複する適用範囲のいずれかを達成する。第２のモードは、その特定の波長に対する網膜の完全な適用範囲を達成するために、適切なステアリングパターンを用いて、変化する波長の各光源を連続して適用する。このモードは、複数の波長を使用する同時の処置の可能性を除外するが、光学的手法によって各波長に対する同一の適用範囲を達成することを可能にする。これは、光学波長のいずれに対する不完全な適用範囲および重複する適用範囲も回避する。

これらのモードはまた、組み合わされ、一致されてもよい。例えば、２つの波長が同時に適用されて、１つの波長が完全な適用範囲を達成し、もう１つの波長が不完全な又は重複する適用範囲を達成してもよく、その後、第３の波長が連続して適用されて、完全な適用範囲を達成してもよい。

図１０は、本発明のシステム４０’’のさらに別の代替的な実施形態を図式で例証している。このシステム４０’’は、図３に描写されたシステム４０と略同じように構成されている。主な違いは、光源の特定の波長に合わせられた複数のパターンを生成するサブアセンブリチャネルを包含することである。複数のレーザーコンソール４２が平行に配され、その各々１つは、それ自体のレーザープロジェクター光学素子４４へと直接つながっている。各チャネル８０ａ、８０ｂ、８０ｃのレーザープロジェクター光学素子は、図４に関連して上に記載されるように、コリメーター５４、マスクまたは回折格子５６、およびリコリメーター（ｒｅｃｏｌｌｉｍａｔｏｒｓ）６０、６２を含み、光学素子の全セットは、対応するレーザーコンソール４２によって生成された特定の波長のために調整される。その後、光学素子４４の各セットからの出力は、他の波長との組み合わせのためにビームスプリッター７８に向けられる。逆に使用されるビームスプリッターが複数の光線を単一出力へと組み合わせるために用いられ得ることは、当業者に知られている。

その後、最終的なビームスプリッター７８ｃから組み合わせたチャネル出力は、カメラ４６に通され、ステアリング機構を適用して、網膜４８の完全な適用範囲を可能にする。

このシステム４０’’において、各チャネルに対する光学素子は、そのチャネルの波長に対する正確な指定されたパターンを生成するように調整される。結果的に、チャネルがすべて組み合わせられ、適切に整列されると、単一のステアリングパターンが使用されて、すべての波長に対する網膜の完全な適用範囲が達成され得る。

システム４０’’は、処置に使用されている光の波長と同じくらい多くのチャネル８０ａ、８０ｂ、８０ｃなど及びビームスプリッター７８ａ、７８ｂ、７８ｃなどを使用し得る。

システム４０’’の実施には、アラインメント制約の数を減少させるために異なる対称性を活用し得る。例えば、提案されたグリッドパターンは、二次元において周期的であり、完全な適用範囲を達成するために二次元で操作される。結果として、各チャネルに対するパターンが指定された同一である場合、各チャネルの実際のパターンは、すべての波長に対する完全な適用範囲を達成するために同じステアリングパターンのために整列させる必要はないだろう。各チャネルは、効率的な組み合わせを達成するために光学的に整列させる必要があるだけである。

システム４０’’において、各チャネルは光源４２とともに開始し、これは、パターンを生成するサブアセンブリの他の実施形態でのような光ファイバーからのものであり得る。この光源４２は、コリメーション、回折、再コリメーションのために光学アセンブリ４４に配向され、チャネルを主出力と組み合わせるビームスプリッターへと配向される。

本明細書に記載される本発明は、汎網膜の及び／又は中心窩にわたる処置のために一般に安全である。しかしながら、使用者、つまり外科医は、疾患マーカーが位置付けられる網膜の特定の領域への処置を制限する、または瘢痕組織からのより暗い色素形成を有する特定の領域における処置を予防することに備えること（ｐｒｅｐａｒｉｎｇ）が可能である。

本発明は、糖尿病性網膜症および黄斑浮腫などの、血管網膜疾患の処置に特に適しているが、他の疾患にも同様に使用され得ることが熟考される。本発明のシステムおよびプロセスは、別のカスタマイズされた治療照射野のテンプレートによって達成される、緑内障の処置として線維柱帯を標的とし得る。本発明のシステムおよび概念が、他の目的のために、限定されないが、内視鏡的に送達された胃腸または呼吸の粘膜などの他の組織の光線療法での処置に適用されることが本発明によって熟考される。

幾つかの実施形態は、例証目的で詳細に記載されているが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な変更がなされてもよい。したがって、本発明は、添付の請求項を除いて、限定されないものとする。

Claims (16)

1. 網膜組織において投薬に対する反応性を回復させるためのシステムであって、該システムは、
   集密的な近接するレーザー光線を生じさせる光源であって、レーザー光線が、１０％未満のデューティーサイクル、１平方センチメートル当たり１００−５９０ワットのパワー、５００ミリ秒以下の曝露（エンベロープ）期間を含む、網膜組織を損傷または破壊させることなく網膜組織を処置するパラメーターを有する、光源；
   レーザー光線を光学的に形作る光学レンズまたはマスク；および
   レーザー光線を網膜組織に誘導する光学走査機構
   を含み、網膜組織が、予め決められた期間の間、回復させられた後に、網膜組織が無反応であった場所に投薬を行う、システム。
2. 網膜組織を含有している眼の瞳孔を散大させる局所用溶液を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 局所用溶液は、眼の角膜に適用する局所用プロパラカインを含む、請求項２に記載のシステム。
4. 網膜組織を含む眼に適用される粘弾性流体を備える黄斑用のコンタクトレンズをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
5. 黄斑用のコンタクトレンズが１．０５×の拡大率を有する、請求項４に記載のシステム。
6. 光学走査機構が、レーザー光線を網膜全体に誘導する、請求項１に記載のシステム。
7. 集密的な近接するレーザー光線が、閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線が、７５０ｎｍ−１３００ｎｍの間の波長を有している、請求項７に記載のシステム。
9. 波長がおよそ８１０ｎｍである、請求項８に記載のシステム。
10. 閾値以下のダイオードマイクロパルスレーザー光線が、１０％未満のデューティーサイクルおよび０．０２秒の曝露期間を有している、請求項７に記載のシステム。
11. デューティーサイクルがおよそ５％である、請求項１０に記載のシステム。
12. パルス長が２０ミリ秒である、請求項７に記載のシステム。
13. 光学レンズまたはマスクが、周期的パターンをもたらすようにレーザー光線を回折する回折格子を含む、請求項１に記載のシステム。
14. 周期的パターンが大量の別々のスポットを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 光学走査機構が、網膜組織を完全にカバーするように大量の別々のスポットを順次オフセットするように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
16. 網膜組織がレーザー光線の網膜への適用後に回復する予め決められた期間は、１か月である、請求項１に記載のシステム。