MXPA05003785A - Regulacion de la expresion genica del colageno de tipo ii usando senales electricas y electromagneticas especificas y selectivas. - Google Patents

Abstract

Metodos y dispositivos para regular expresion de gen de colagenos tipo II en celulas de cartilago por la aplicacion de campos especificos y selectivos generados por senales electricas y electromagneticas especificas y selectivas en el tratamiento de cartilago articular enfermo o lesionado. Por expresion de gen se entiende la regulacion ascendente o regulacion descendente del proceso con el que porciones especificas (genes) del genoma humano (DNA) se transcriben en mRNA y subsecuentemente se traducen en proteina. Se proporcionan metodos y dispositivos para el tratamiento dirigido de tejido de cartilago enfermo o lesionado que incluye generar senales electricas y electromagneticas especificas y selectivas que generan campos especificos y selectivos optimizados para expresion de gen de colageno tipo II y exponer tejido de cartilago a los campos especificos y selectivos generados por senales especificas y selectivas para regular la expresion de gen de colageno tipo II en dicho tejido de cartilago. Los metodos y dispositivos resultantes son utiles para el tratamiento dirigido de osteoartritis, artritis reumatoide, lesion de cartilago, y defectos de cartilago.

Description

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENICA DEL COLÁGENO DE TIPO II USANDO SEÑALES ELECTRICAS Y ELECTROMAGNETICAS ESPECÍFICAS Y SELECTIVAS Referencia Cruzada con Solicitudes Relacionadas La presente solicitud de patente es una continuación en parte de la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 297.454, que es la solicitud de Patente de Fase Nacional de Estados Unidos de PCT/US01/05991 , presentada el 23 de febrero de 2001, en la que, a su vez, se reivindica el beneficio de la fecha de presentación de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° de Serie 60/184.491, presentada el 23 de febrero de 2000. Campo de la Invención La presente invención se dirige a un método para regular la expresión del gen del colágeno de tipo II en células de cartílago por medio de la aplicación de campos específicos y selectivos generados por señales eléctricas y electromagnéticas especificas y selectivas para el tratamiento de cartílago articular lesionado o enfermo, así como a un dispositivo para la generación de dichas señales. Antecedentes de la Invención Se cree que las interacciones y la actividad bioeléctrica presentes en varias células y tejidos biológicos son uno de los procesos fisiológicos menos entendidos. Sin embargo, recientemente se ha investigado mucho sobre estas interacciones y la actividad en relación con el crecimiento y la reparación de ciertos tejidos y células. En particular, se ha investigado mucho sobre la estimulación por campos eléctricos y electromagnéticos y sus efectos sobre el crecimiento y reparación de hueso y cartílago. Los investigadores creen que dicha investigación podría ser útil para el desarrollo de nuevos tratamientos para varios problemas médicos. La osteoartritis , también conocida como enfermedad degenerativa de las articulaciones, se caracteriza por la degeneración del cartílago articular así como por la proliferación y remodelación del hueso subcondral . Los síntomas más comunes son rigidez, limitación de movilidad y dolor. La osteoartritis es la más común de las formas de artritis, y las tasas de prevalencia se incrementan marcadamente con la edad. Se ha demostrado que los pacientes ancianos con osteoartritis informada por ellos mismos visitan al doctor con el doble de frecuencia que los no afectados . Estos pacientes también experimentan más días de actividad restringida y confinamiento en cama cuando se comparan con otras personas de su grupo de edad. En un estudio, la mayoría de los pacientes sintomáticos llegaban a estar significativamente discapacitados durante un periodo de seguimiento de ocho años. Massardo et al., Ann Rheum Dis 48: 893-7 (1989) . Los anti-inflamatorios no esteroideos (AINE) se mantienen como la principal modalidad de tratamiento para la osteoartritis . Se desconoce si la eficacia de AINE depende de sus propiedades analgésicas o anti-inflamatorias o de la ralentización de los procesos de degeneración del cartílago. También preocupa si los AINE pueden ser perjudiciales para los pacientes. Por ejemplo, se conocen efectos tóxicos de AINE en el estómago, tracto gastrointestinal, hígado y riñón.

Sin embargo, la aspirina inhibe la síntesis de proteoglicanos y los procesos de reparación cartilaginosa normal en animales. Un estudio en humanos sugirió que la indometacina podía acelerar la degeneración del cartílago de la cadera. Todos los efectos adversos aparecen más frecuentemente en los ancianos - la población más susceptible a la osteoartritis . En la enfermedad comúnmente conocida como osteoporosxs, el hueso se desmineraliza y se enrarece anormalmente. El hueso comprende un componente orgánico de células y matriz así como un componente inorgánico o mineral . Las células y la matriz comprenden un marco de fibras de colágeno que está impregnado con el componente material de fosfato cálcico (85%) y carbonato cálcico (10%) que confiere rigidez al hueso . Mientras que la osteoporosxs generalmente se considera una afección de ancianos, ciertos tipos de osteoporosxs pueden afectar a personas de todas las edades cuyos huesos no están sujetos a estrés funcional. En estos casos, los pacientes pueden experimentar una pérdida significativa de hueso compacto y esponjoso durante periodos prolongados de inmovilización. Se sabe que los pacientes ancianos experimentan una pérdida ósea debido al desuso cuando están inmovilizados tras una fractura de hueso, que puede conducir en último extremo a una fractura secundaria en un esqueleto ya osteoporótico . La disminución de la densidad ósea puede conducir a colapso vertebral, fracturas de caderas, antebrazos, muñecas, tobillos, así como dolores incapacitantes . Se necesitan terapias no quirúrgicas alternativas para estas enfermedades . Se han usado ampliamente campos electromagnéticos pulsados (PEMF) y acoplamiento capacitivo (CC) para tratar facturas no curadas y problemas relacionados con la curación ósea desde su aprobación por la Food and Drug Administration en 1979. La base original para el ensayo de esta forma de terapia fue la observación de que el estrés físico en el hueso causa la aparición de corrientes eléctricas muy pequeñas que, junto con la tensión mecánica, se pensó que podían ser los mecanismos subyacentes a la transducción del estrés físico en una señal que promovía la formación del hueso. Junto con la estimulación de campos eléctricos directos que era satisfactoria en el tratamiento de la desunión, también se consideraron eficaces tecnologías no invasivas que usaban PEMF y acoplamiento capacitivo (donde los electrodos se sitúan en la piel de la zona de tratamiento) . Los campos electromagnéticos pulsados generan pequeñas corrientes inducidas (corrientes de Faraday) en el fluido extracelular altamente conductor, mientras que el acoplamiento capacitivo directamente origina corrientes en los tejidos; PEMF y CC por lo tanto mimetizan las corrientes eléctricas endógenas . Se ha demostrado que las corrientes eléctricas endógenas, que originalmente se consideraban debidas a fenómenos que ocurrían en la superficie de los cristales del hueso, son debidas principalmente a movimientos de fluido que contiene electrolitos por los canales del hueso que contienen constituyentes orgánicos con cargas negativas fijas, generando los denominados "potenciales masivos" . Los estudios del fenómeno eléctrico en el cartílago han demostrado que hay un mecanismo de transducción mecánico-eléctrico que se asemeja a los descritos en el hueso, que aparecen cuando el cartílago está mecánicamente comprimido, que causa el movimiento de fluido y electrolitos sobre la superficie de cargas negativas fijas en los proteoglicanos y colágeno de la matriz cartilaginosa. Estos potenciales masivos aparentemente tienen en el cartílago un fin similar al que tienen en el hueso, y junto con la tensión mecánica, conducen a la transducción de una señal que es capaz de estimular en los condrocitos la síntesis de componentes de matriz. La principal aplicación de la corriente continua, acoplamiento capacitivo, y PEMF ha sido en ortopedia en la curación de fracturas de hueso no soldadas (Brighton et al . , J. Bone and Joint Surgey, 63: 2-13, 1981; Brighton y Pollack, J. Bone and Joint Surgey, 67: 577-585, 1985; Bassett et al., Crit. Rev. Bíomed. Eng. 17: 451-529 (1989); Bassett et al., JAMA 247: 623-8 (1982). Se ha informado de respuestas clínicas en necrosis avasculares de cadera en adultos y la enfermedad del Legg-Perthes en niños. Basset et al., Clin Orthop 246: 172-6 (1989); Aaron et al., Clin Orthop 249: 209-18 (1989); Harrison et al, J Pediatr Orthop 4: 579-84 (1984). También se ha demostrado que PEMF (Mooney, Spine 15: 708-712, 1990) y el acoplamiento capacitivo (Goodwin, Brighton et al., Spine, 24: 1349-1356, 1999) pueden aumentar significativamente la tasa de éxito de las fusiones lumbares . También se ha publicado el aumento de la regeneración nerviosa periférica y de la función y promoción de la angiogénesis . Bassett, Bioassays 6: 36-42 (1987). Los pacientes con tendinitis persistente del manguito rotatorio refractaria a la inyección de esferoides y a otras medidas convencionales, mostraban un beneficio significativo comparado con los pacientes que se trataron con placebo. Binder et al., Lancet 695-8 (1984). Finalmente, Brighton et al . han demostrado en ratas la capacidad de un campo eléctrico apropiado de acoplamiento capacitivo para prevenir y revertir la osteoporosis vertebral en la espina lumbar (Brighton et al., J. Orthop. Res. 6: 676-684, 1988; Brighton et al., J. Bone and Joint Surgey, 71: 228-236, 1989) . Más recientemente, las investigaciones de esta área se han centrado en los efectos que la estimulación tiene sobre tejidos y células. Por ejemplo se ha conjeturado que las corrientes continuas no penetran en las membranas celulares y que este control se alcanza por medio de la diferenciación de la matriz extracelular . Grodzinsky, Crit. Rev. Biomed. Engng. 9:133 (1983). En contraste con las corrientes directas, se ha publicado que PEMF puede penetrar en las membranas celulares y estimularlas o directamente afectar a los orgánulos intracelulares . Un examen del efectos de PEMF sobre las matrices extracelulares y la osificación endocondral in vivo encontró un incremento de la síntesis de las moléculas del cartílago y de la maduración de la trabéculas óseas . Aaron et al., J. Bone Miner. Res. 4: 227-233 (1989). Más recientemente, Lorich, Brighton et al., publicaron (Clin. Orthop and Related Research 350: 246-256, 1998) que la transducción de una señal eléctrica de acoplamiento capacitivo se hace por medio de canales de calcio activados por voltaje, lo que conduce a un incremento del calcio citosólico con un incremento posterior de la calmodulina activada (citoesquelética) . Muchas de las investigaciones se han dirigido a estudiar cultivos tisulares para entender los mecanismos de respuesta. En un estudio, se descubrió que los campos eléctricos incrementan la incorporación de [3H] -timidina dentro del ADN de los condrocitos, apoyando la idea de que los flujos de Na y Ca2+ generados por estimulación eléctrica desencadenan la síntesis de ADN. Rodan et al., Science 199: 690-692 (1978). Ciertos estudios han encontrado cambios en el segundo mensajero, AMPc, y reordenamientos del citoesqueleto debido a perturbaciones eléctricas. Ryaby et al., Trans. BRAGS 6: (1986); Jones et al., Trans BRAGS 6: 51 (1996); Brighton y To nsend J". Orthop. Res. 6: 552-558, 1988. Otros estudios han encontrado efectos sobre los glucosaminoglicanos, sulfatación, ácido hialurónico, actividad de lisozimas, y secuencias polipeptídicas . Norton et al., J. Orthop. Res. 6: 685-689 (1988); Goodman et al., Proc. Nati. Acad. Sci . Estados Unidos 85: 3928-3932 (1988). El presente inventor informó en 1996 que una tensión mecánica bioaxial cíclica del 0,17% produce un incremento significativo en el ARN mensajero de TGF-ß? en cultivos de células óseas MC3T3-E1. Brighton et al., Biochem. Biophys Res. Cowmun 229: 449-453 (1996). En 1997 siguieron varios estudios significativos. En uno de estos estudios se publicó que la misma tensión mecánica bioaxial cíclica del 0,17% producía un incremento significativo en el ARN mensajero de PDGF-? en células óseas similares. Brighton et al., Biochem. Biophys. Res. Cowmun. 43: 339-346 (1997). También se ha publicado que un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 60 kHz de 20 mV/cm produjo un incremento significativo de TGF-ß! en células óseas similares. Brighton et al., Biochem. Biophys. Res. Cowmun. 237: 225-229 (1997). Sin embargo, el efecto que este campo podría tener sobre otros genes no ha sido publicado en la bibliografía. En la solicitud de Patente previa referida anteriormente, titulada "Regulation of Genes Via Application of Specific and Selective Electrical and Electromagnetic Signáis" se describieron métodos para determinar las señales eléctricas y electromagnéticas específicas y selectivas que se usan en la creación de campos específicos y selectivos para regular genes diana de tejidos lesionados o enfermos. La presente invención desarrolla la técnica descrita en aquel documento describiendo el método de regulación de una expresión génica dirigida de un gen diana, particularmente, la expresión del gen del colágeno de tipo II, a través de la aplicación de un campo específico y selectivo generado por una señal eléctrica y electromagnética específica y selectiva, para el tratamiento de enfermedad del cartílago (artritis), lesión del cartílago y defectos del cartílago. Sumario de la Invención La presente invención se refiere a la regulación de la expresión del gen del colágeno de tipo II en células del cartílago por medio de la aplicación de campos específicos y selectivos generados por señales eléctricas y/o electromagnéticas específicas y selectivas. Realizando curvas dosis-respuesta de la duración de campos eléctricos, amplitud, frecuencia y ciclo de trabajo, se descubrió la señal óptima para la regulación positiva del ARNm del colágeno de tipo II en condrocitos del cartílago articular. La señal óptica generaba un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo con una amplitud de 20 mV/cm, una duración de 30 minutos, un ciclo de trabajo del 8,3% (1 minuto encendido (ON) , 11 minutos apagado (OFF) , 30 ciclos) , una frecuencia de 60 kHz, y una configuración de onda senoidal. En particular, la presente invención se refiere a la regulación positiva de la expresión del gen del colágeno de tipo II en células del cartílago por medio de la aplicación de campos generados por estas señales . En una realización preferida de la invención, los métodos van dirigidos a la regulación positiva especifica y selectiva de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II con campos eléctricos de acoplamiento capacitivo, campos electromagnéticos o campos combinados. La osteoartritis, artritis reumatoide, lesión del cartílago, defectos del cartílago y similares, se tratan con un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de aproximadamente 20 mV/cm con un campo eléctrico con duración de aproximadamente 30 minutos, una frecuencia de aproximadamente 60 kHz, un ciclo de trabajo de aproximadamente el 8,3% y una configuración de onda senoidal que causa una regulación positiva de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II . De acuerdo con el método de la invención, una señal "específica y selectiva" es una señal que tiene características predeterminadas de amplitud, duración, ciclo de trabajo, frecuencia y forma de la onda para regular de forma positiva la expresión del gen del colágeno de tipo II (especificidad) . Esto permite elegir diferentes señales para la regulación positiva de las expresiones del gen del colágeno de tipo II para conseguir una respuesta biológica o terapéutica dada (selectividad) . La invención además se refiere a dispositivos que emplean los métodos descritos en este documento para generar señales específicas y selectivas que crean campos específicos y selectivos para regular de forma positiva la expresión del gen del colágeno de tipo II. En aspectos relacionados, la presente invención se refiere a métodos y dispositivos para el tratamiento de la osteoartritis , artritis reumatoide, lesión del cartílago y defectos del cartílago. El método de la invención también incluye la metodología para determinar la señal "específica y selectiva" para el gen del colágeno de tipo II variando metódicamente la duración de una señal inicial que se sabe que aumenta o se sospecha que aumenta la producción celular de colágeno de tipo II. Después de seleccionar la duración óptima, se varía la amplitud de la señal para la duración óptima de tiempo determinada por la expresión génica del gen del colágeno de tipo II. El ciclo de trabajo, la frecuencia y la forma de onda se varían metódicamente mientras se mantienen constantes las otras características de la señal. Este proceso se repite hasta que se determina la señal óptima que produce el mayor incremento de la expresión del colágeno de tipo II. Los especialistas en la técnica apreciarán que la expresión del gen de colágeno de tipo II es funcionalmente complementaria o sinérgica a la expresión de genes de agrecano en las células de cartílago expuestas a diversas señales eléctricas y electromagnéticas. En la Solicitud de Patente de Estados Unidos M° de Serie en trámite junto con la presente, también del presente inventor, se describen señales específicas y selectivas para la regulación de la expresión del gen del agrecano. Estos y otros aspectos de la presente invención se esclarecerán en la siguiente descripción detallada de la invención. Breve Descripción de los Dibujos La presente invención será evidente a partir de la siguiente descripción detallada junto con las figuras que la acompañan, donde ·. La Figura 1 es una representación gráfica de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II cuando condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de 20 mV/cm de acoplamiento capacitivo a diversos tiempos de duración. Como se indica, la producción óptima de ARNm del colágeno de tipo II se da con una señal de 30 minutos de duración. La Figura 2 es una representación gráfica de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II cuando condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo de acoplamiento capacitivo de 20 tnV/cm durante 30 minutos. Se muestra la cantidad de ARNm del colágeno de tipo II producido tras diversos tiempos de respuesta, comparado con los controles (sin electricidad) . Como también se muestra, la producción óptima de ARNm del colágeno de tipo II se produjo 5,5 horas después de que hubiera cesado la estimulación eléctrica. La Figura 3 es una representación gráfica de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II cuando condrocitos de cartílago articular se exponen a diversas amplitudes de un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo durante 30 minutos de duración y se recogen 5,5 horas después de que la estimulación eléctrica haya cesado. Como se indica, la producción óptima de ARNm del colágeno de tipo II tuvo lugar con una señal que producía un campo eléctrico de amplitud de 20 mV/cm. La Figura 4 es una representación gráfica del análisis por transferencia de Northern de la expresión del colágeno de tipo II (barras vacías) y la expresión de ARNm del colágeno de tipo II (barras rellenas) cuando los condrocitos de cartílago articular se exponen a campos eléctricos de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm durante 30 minutos de duración y se recogen 5,5 horas después de que la señal eléctrica haya cesado. Como se indica, el análisis de transferencia de Northern del ARNm del colágeno de tipo II es 3,5 veces mayor que los controles no estimulados, y la cantidad de ARNm del colágeno de tipo II determinado por RT-PCR es 6,5 veces mayor que la de los controles no estimulados . La Figura 5 es una representación gráfica de la expresión de ARNm del colágeno de tipo II cuando condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo a diversos ciclos de trabajo con una duración de tiempo de 30 minutos ON a una amplitud de campo eléctrico de 20 mV/cm y se recogen a las 5,5 horas después de que la señal eléctrica haya cesado. Como se indica, se encontró que el ciclo de trabajo óptimo era del 8,3% (un minuto ON, 11 minutos OFF, 30 ciclos) . La Figura 6 es una representación gráfica de la expresión de ARNm del colágeno de tipo II cuando condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de frecuencias diversas de 30 minutos de duración (tiempo ON) a una amplitud de campo eléctrico de 20 mV/cm con un ciclo de trabajo del 8,3% (un minuto ON, 11 minutos OFF, 30 ciclos) y se recogen a las 5,5 horas después de que la señal eléctrica haya cesado. Como se indica, se descubrió que la frecuencia óptima era de 60 kHz . La Figura 7 es una representación gráfica de condrocitos de cartílago articular crecidos durante 7 días en cultivo y expuestos después a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm, ciclo de trabajo del 50% (1 minuto ON, 1 minuto OFF, 30 ciclos) , a una frecuencia 60 kHz y que tenía una configuración de onda senoidal . Los condrocitos se expusieron a este campo 1 hora al día durante 7 días . Los condrocitos control se desarrollaron en las mismas condiciones, pero no se expusieron a ninguna estimulación eléctrica. No se encontró en los medios de estos cultivos interleuquina-?ß (IL-?ß) , una citoquina que estimula la degradación del cartílago articular. Como se indica, la hidroxiprolina, un aminoácido que es un constituyente característico del colágeno, se incrementó 1,7 veces cuando los condrocitos se expusieron al campo eléctrico en comparación con los condrocitos de control que no fueron expuestos al campo eléctrico. La Figura 8 es una representación gráfica del crecimiento de condrocitos de cartílago articular durante 7 días de cultivo y expuestos después a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm, ciclo de trabajo del 50% (1 minuto ON, 1 minuto OFF, 30 ciclos) a una frecuencia de 60 kHz, y que tenía una configuración de onda senoidal. El día 7 se añadió interleuquina-?ß (10 ng/ml) a los medios. Los condrocitos se expusieron después a este campo 1 hora al día durante 7 días . Los condrocitos de control se desarrollaron en las mismas condiciones con interleuquina en los medios pero no se expusieron a ninguna estimulación eléctrica. Como se indica, la hidroxiprolina seguía mostrando un incremento de 1,4 veces cuando se exponían al campo eléctrico, a pesar de la presencia de interleuquina en los medios de cultivo, en comparación con los cultivo control que no se expusieron al campo eléctrico.

La Figura 9 ilustra un dispositivo 10 de acuerdo con la presente invención, que se usa para tratar a un paciente con osteoartritis en la rodilla. Descripción Detallada de Realizaciones Preferidas de la Invención La invención se describirá con detalle a continuación haciendo referencia a las Figuras 1-9. Los especialistas en la técnica apreciarán que la descripción dada en este documento con respecto a estas figuras tiene fines sólo ilustrativos y no pretende de ninguna forma limitar el alcance de la invención. Todas las preguntas relacionadas con el alcance de la invención pueden resolverse en referencia a las reivindicaciones adjuntas. La presente invención se basa en el descubrimiento de que la expresión de ciertos genes puede regularse aplicando campos específicos y selectivos generados por señales eléctricas y/o electromagnéticas específicas y selectivas. En otras palabras, el presente inventor ha descubierto que existe una señal eléctrica y/o electromagnética específica y selectiva que genera un campo específico y selectivo para regular cada gen en hueso, cartílago y en otras células tisulares y que estos campos tienen la capacidad de regular específica y selectivamente los genes en estas células. En particular, la expresión génica que gobierna el crecimiento, mantenimiento, reparación y degradación o deterioro de tejidos o células puede regularse de acuerdo con la invención por medio de la aplicación de campos específicos y selectivos generados por señales eléctricas y/o electromagnéticas específicas y selectivas para producir así un efecto clínico saludable. Estos descubrimientos son útiles para el desarrollo de métodos de tratamiento que apuntan hacia ciertas condiciones médicas incluyendo fracturas y defectos óseos, osteoartritis , osteoporosis, cáncer y otras enfermedades, así como para desarrollar dispositivos empleando dichos métodos . En particular, la presente invención demuestra que la expresión del colágeno de tipo II puede regularse significativamente de forma positiva para incrementar la producción de colágeno en cartílago articular. El colágeno de tipo II, junto con el agrecano, son los principales constituyentes del cartílago articular que se ve afectado y/o degradado rápidamente durante el desarrollo de la artritis . La presente invención claramente muestra que el campo eléctrico óptimo descrito en este documento puede regular significativamente de forma positiva el ARNm del colágeno de tipo II y, por lo tanto, incrementar la síntesis de colágeno de tipo II, incluso en presencia de IL-?ß. Los especialistas en la técnica también apreciarán que un campo eléctrico apropiado, como se describe en el presente documento con acoplamiento capacitivo pero igualmente eficaz que cualquier otra técnica de aplicación de campos, puede usarse para el tratamiento de artritis (osteoartritis y artritis reumatoide) , lesión del cartílago y defectos del cartílago. Según se usa en el presente documento, el término "señal" se usa para referirse a varias señales incluyendo señales mecánicas, señales ultrasónicas, señales electromagnéticas y señales eléctricas generadas por un dispositivo. Ha de entenderse que el término "campo" como se usa en la presente invención se refiere a un campo eléctrico de tejido diana, sea éste un campo combinado o un campo electromagnético pulsado o generado por una corriente continua, acoplamiento capacitivo o acoplamiento inductivo. El término "remoto" se usa para medio de actuación, actuado o controlado a distancia. La regulación "remota" se refiere al control de la expresión de un gen a distancia. Proporcionar "remotamente" se refiere a proporcionar a distancia. Por ejemplo, proporcionar una señal específica y selectiva a partir de una fuente remota puede referirse a proporcionar la señal a partir de una fuente a distancia del tejido o de la célula o por una fuente exterior o externa al cuerpo . La expresión señal "específica y selectiva" significa una señal que produce un campo eléctrico especifico y selectivo que tiene características predeterminadas de amplitud, duración, ciclo de trabajo, frecuencia y forma de la onda que regula positiva o negativamente un gen diana o genes diana funcionalmente complementarios (especificidad) . Esto nos permite elegir diferente señales "específicas y selectivas" para regular positiva o negativamente expresiones de diversos genes para adquirir una respuesta biológica o terapéutica dada (selectividad) . El término "regular" significa controlar la expresión del gen. Se entiende que regular incluye regulación positiva y regulación negativa. La regulación positiva significa incrementar la expresión de un gen, mientras que la regulación negativa significa inhibir o prevenir la expresión de un ge . "Funcionalmente complementarios" se refiere a dos o más genes cuya expresión es complementaria o sinérgica en una célula o tejido dado.

"Tejido" se refiere a un agregado de células junto con sus sustancias extracelulares que forman uno de los materiales estructurales de un paciente . Según se usa en este documento, el término "tejido" pretende incluir tejido de músculo y órgano así como tejido de hueso y cartílago. Además, el término "tejido" según se usa en el presente documento puede hacer referencia a una célula individual . "Paciente" se refiere a un animal, preferiblemente un mamífero, más preferiblemente un humano. La presente invención proporciona métodos de tratamiento Y dispositivos que se dirigen hacia ciertos tejidos, células o enfermedades. En particular, la expresión génica asociada con el proceso de reparación en células o en tejidos lesionados o enfermos puede regularse por la aplicación de campos específicos y selectivos generados por señales eléctricas que son específicas y selectivas para los genes regulables en los tejidos o células diana. La expresión génica puede regularse positiva o negativamente con la aplicación de señales que son específicas y selectivas para cada gen o cada grupo de genes complementarios produciendo asi un efecto clínico beneficioso. Por ejemplo, una señal particular específica y selectiva puede crear un campo eléctrico específico y selectivo que regula positivamente la expresión de un cierto gen deseado, mientras que la misma u otra señal particular específica y selectiva puede crear un campo eléctrico específico y selectivo que regule de forma negativa la expresión de un cierto gen no deseado. Un cierto gen puede regularse de forma positiva por un campo específico y selectivo generado por una señal particular específica y selectiva y regularse de forma negativa por un campo especifico y selectivo generado por otra señal específica y selectiva. Los especialistas en la técnica entenderán que ciertas enfermedades o tejidos lesionados pueden ser objeto de tratamiento regulando los genes que dirigen el crecimiento, mantenimiento, reparación y degeneración o deterioro de los tejidos. Los métodos y dispositivos de la presente invención están basados en la identificación de las señales que generan campos que son específicos y selectivos para la expresión génica asociada con ciertos tejidos diana enfermos o lesionados. Por ejemplo, la electricidad en sus diversas formas (por ejemplo, acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductivo, campos combinados) puede específica y selectivamente regular la expresión génica en tejidos o células diana en el cuerpo de un paciente variando la frecuencia, amplitud, forma de la onda o ciclo de trabajo del campo específico y selectivo aplicado para cada gen seleccionado. La duración del tiempo de exposición a la electricidad puede también influir sobre la capacidad de la electricidad para regular específica y selectivamente la expresión génica en las células o tejidos diana en el cuerpo de un paciente . Las señales específicas y selectivas pueden generar campos eléctricos específicos y selectivos para la aplicación sistemática a cada gen hasta que se encuentre la combinación apropiada de frecuencia, amplitud, forma de onda, ciclo de trabajo y duración que proporciona el efecto deseado sobre la expresión génica. Se entiende que varios tejidos enfermos o lesionados o estados de enfermedad pueden ser la diana del tratamiento ya que la especificidad y selectividad de un campo eléctrico para la expresión de cierto gen puede estar influenciadas por varios factores. En particular, un campo eléctrico de frecuencia, amplitud, forma de onda y/o ciclo de trabajo apropiados puede ser específico y selectivo para la expresión de determinados genes y por lo tanto proporciona tratamientos dirigidos. Los factores temporales (por ejemplo, duración de tiempo de exposición a un campo eléctrico) también pueden influir en la especificidad y selectividad de un campo eléctrico para una expresión génica en particular. La regulación de la expresión génica puede ser más eficaz (o hacerse posible) por medio de la aplicación de un campo eléctrico específico y selectivo durante una duración de tiempo en particular. Por lo tanto, los especialistas en la técnica entenderán que la presente invención estipula que se varíe la frecuencia, amplitud, forma de la onda, ciclo de trabajo y/o duración de la aplicación de un campo eléctrico hasta que se encuentre un campo eléctrico específico y selectivo para la expresión de ciertos genes proporcionando así tratamientos dirigidos a varios tejidos enfermos o dañados o enfermedades . De este modo, la presente invención puede proporcionar tratamientos dirigidos ya que es posible regular la expresión de ciertos genes asociados con un tejido enfermo o lesionado en particular por medio de la aplicación de campos específicos y selectivos generados por señales específicas y selectivas de frecuencia, amplitud, forma de la onda y/o ciclo de trabajo apropiados para un tiempo de duración apropiado . La especificidad y selectividad de una señal que genera un campo eléctrico específico y selectivo puede, por lo tanto, verse influenciada de manera que regule la expresión de ciertos genes para seleccionar ciertos tejidos enfermos o lesionados o para tratamientos de estados de enfermedad. En particular, la presente invención proporciona el tratamiento dirigido de osteoartritis, artritis reumatoide, lesiones en cartílagos y defectos en cartílagos.

La presente invención también proporciona un dispositivo que incluye una fuente de al menos una señal específica y selectiva para la expresión del gen del colágeno de tipo II. Los dispositivos de la presente invención pueden proporcionar la producción de estas señales aplicando a las células del cartílago al menos un electrodo adaptado para aplicar el campo específico y selectivo generado por la señal específica y selectiva. En particular, el campo óptimo descrito en la presente invención puede aplicarse a cualquier articulación por medio de los electrodos de superficie apropiados, dos o más, por pares, o en tiras, incorporados en prendas de vestir, abrazaderas, envoltorios o moldes, y puede suministrarse por medio de acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductivo (campos electromagnéticos) o campos combinados . El dispositivo de la presente invención es capaz de aplicar un campo específico y selectivo generado por señales específicas y selectivas directamente al tejido enfermo o lesionado y/o a la piel de un paciente. El dispositivo de la presente invención también puede proporcionar la aplicación remota de campos específicos y selectivos (por ejemplo, aplicación de un campo a distancia de los tejidos enfermos o lesionados) , aunque se apreciará que los dispositivos acoplados de acoplamiento capacitivo deban tocar la piel del sujeto. El dispositivo de la presente invención puede incluir medios para sujetar los electrodos al cuerpo de un paciente en la proximidad de los tejidos lesionados o enfermos. Por ejemplo, pueden unirse electrodos conductores autoadherentes a la piel del paciente a ambos lados de la articulación de la rodilla afectada por osteoartritis como se muestra en la Figura 9. Como también se muestra en la Figura 9, el dispositivo 10 de la presente invención puede incluir electrodos autoadherentes 12 para sujetar el dispositivo 10 al cuerpo del paciente. Por ejemplo, el dispositivo 10 de la presente invención puede incluir electrodos 12 unidos a una unidad de energía 14 que tiene un parche de VELCRO*5" 16 en la parte de atrás de manera que la unidad de energía 14 puede fijarse con una tira de VELCRO° (no mostrada) ajustada alrededor de la pantorrilla, muslo o cintura del paciente. El dispositivo 10 de la presente invención puede emplearse de varias formas. El dispositivo 10 puede ser portátil o puede estar fijo temporal o permanentemente al cuerpo del paciente. El dispositivo 10 de la presente invención preferiblemente es no invasivo. Por ejemplo, el dispositivo 10 de la presente invención puede aplicarse sobre la piel de un paciente por aplicación de los electrodos adaptados por contacto con la piel del paciente para la aplicación de campos específicos y selectivos generados por las señales específicas y selectivas predeterminadas. Estas señales también pueden aplicarse por medio de bobinas en las que el flujo de las corrientes varía con el tiempo, produciendo de ese modo campos electromagnéticos específicos y selectivos que penetran en el tejido. El dispositivo 10 de la presente invención puede también ser capaz de implantarse en un paciente, incluyendo implantación bajo la piel del paciente . El ejemplo siguiente ilustrará como el método de la presente invención puede proporcionar crecimiento y reparación al cartílago. El crecimiento y reparación del cartílago puede estimularse por medio de señales específicas y selectivas para la regulación de la expresión génica del colágeno de tipo II en células de cartílago estimulando de esta manera la reparación del cartílago articular en pacientes con osteoartritis . En particular, los métodos de la presente invención pueden proporcionar la regulación positiva de los genes del colágeno de tipo II que reparan el cartílago. Varias células de cartílago pueden ser las dianas para los métodos de la presente invención, incluyendo condrocitos articulares e incluyendo cartílago articular, cartílago hialino y cartílago de la placa de crecimiento. El ejemplo siguiente además ilustra que el método de la presente invención proporciona la regulación de la expresión génica en condrocitos articulares. Por ejemplo, en el ejemplo siguiente, se han expuesto condrocitos articulares fetales a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 60 kHz de 20 mV/cm durante 0,5, 2,0, 6,0 y 24,0 horas. Se encontró una incorporación estadísticamente significativa de 35S04/ g de ADN (indicando una síntesis significativa de proteoglicano) tras sólo 0,5 horas de estimulación. Se repitió un experimento idéntico y se siguieron los niveles de AR m del colágeno de tipo II, el mensajero del principal proteoglicano del cartílago. Tras sólo 0,5 horas de estimulación eléctrica se encontró un significativo incremento del ARNm del colágeno de tipo II. Por lo tanto, los factores temporales pueden influir sobre la especificidad y selectividad de una señal que genera campos eléctricos específicos y selectivos para regular la expresión génica en condrocitos articulares. Los especialistas en la técnica entenderán que otras enfermedades y lesiones del cartílago pueden también ser objeto de tratamiento por medio del método de la presente invención. Los especialistas en la técnica además entenderán que el dispositivo de la presente invención puede proporcionarse de varias formas incluyendo una unidad de energía de acoplamiento capacitivo con señales específicas y selectivas programadas múltiples intercambiables para aplicación a un par o varios pares de electrodos, bobinas electromagnéticas unidas a una unidad de energía con señales específicas y selectivas múltiples intercambiables y un estimulador de ultrasonidos con suministrador de energía para generar señales específicas y selectivas. Hablando en términos generales, el dispositivo preferido está basado en la aceptación y la conformidad del paciente . La unidad más pequeña y portátil disponible en la técnica actualmente es una unidad de acoplamiento capacitivo; sin embargo, los pacientes con la piel extremadamente sensible pueden preferir usar unidades de acoplamiento inductivo. Por otro lado, las unidades de ultrasonidos requieren mayor cooperación de los pacientes pero puede que otros pacientes prefieran su uso. E emplo La invención se demuestra en el siguiente ejemplo, que tiene como fin ilustrar y no pretende limitar el alcance de la presente invención. Materiales y Métodos Se prepararon cultivos de condrocitos a partir de cartílago articular bovino fetal. Los condrocitos (5 x 105 células/cm2) se situaron en placas de Cooper especialmente modificadas. Las células se desarrollaron durante 7 días con cambio de medio justo antes del inicio del experimento. A lo largo de estos estudios, los cultivos celulares experimentales se sometieron a campos eléctricos de acoplamiento capacitivo de 60 kHz con una señal de onda senoidal con una salida de 44,81 voltios pico a pico. Esto producía una potencia de campo calculada en el medio de cultivo de las placas de 20 mV/cm con una densidad de corriente de 300 µ?/cm2. Las placas de cultivo celular control eran idénticas a las de cultivos estimulados excepto que los electrodos no se conectaban a un generador de función. El AR total se aisló usando TRIzol, según las instrucciones del fabricante, y se llevó a cabo la transcripción inversa usando la transcriptasa inversa SuperScript II. Los oligonucleótidos cebadores usados en la técnica de PCR competitiva se seleccionaron a partir de las secuencias de ADN complementario publicadas. El análisis cuantitativo de los productos de PCR se llevó a cabo usando un programa de ordenador Scionlmage . La señal óptima para la regulación genética deseada sistemáticamente se encontró como sigue. Una señal eléctrica conocida por incrementar la producción celular (o incluso de la que se sospecha que lo incrementa) de una proteína dada se tomó como la señal de partida para determinar la señal específica que genera un campo específico y selectivo para la expresión del gen (ARNm) de esa proteína. Primero se llevó a cabo una curva dosis respuesta variando la duración de la señal mientras que se mantenían constantes todas las demás características de la señal (amplitud, ciclo de trabajo, frecuencia y forma de la onda) (Figura 1) . Esto determina la duración óptima de la señal inicial para la expresión del gen de esa proteina. Se llevó a cabo una segunda curva de dosis-respuesta variando la amplitud de campo (Figura 3) para la duración de tiempo óptima (Figura 2) . Esto determina la amplitud de onda óptima para un tiempo de duración óptimo determinado por la expresión del gen de la proteína de interés. Después se llevó a cabo una tercera curva de dosis-respuesta, esta vez variando el ciclo de trabajo de 100% (constante) a 5% o menos mientras que se mantenía la amplitud óptima y las otras características de la señal constantes (Figura 5) . Por cuarta vez se repite una dosis-respuesta (variando la frecuencia) (Figura 6) manteniendo las otras características de la señal constantes. Aunque no se muestra, se puede repetir una quinta vez la dosis respuesta (variando la forma de la onda) manteniendo cada vez el resto de las características de la señal constantes. Por este método se determinó una señal óptima para producir el mayor incremento en la expresión génica de la proteína de interés. La expresión génica puede determinarse por cualquier método conocido en la técnica, tales como PCR de transcripción inversa o análisis de Northern, y la expresión de la proteína puede determinarse por espectrofotometría, fluorometría, etc., inmunoensayo y similares. Producción de colágeno de tipo II por condrocitos articulares Los condrocitos articulares se expusieron a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm a 60 kHz .

Los resultados se ilustran en las Figuras 1-8. Figura 1 es una representación gráfica de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II cuando los condrocitos de cartílago articular (atomoles por µ?) se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm a diversos tiempos de duración (0,5, 2, 6 y 24 horas) . Como se indica, la producción óptima de ARN mensajero del colágeno de tipo II se dio con una señal de 30 minutos de duración. La Figura 2 es una representación gráfica de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II cuando los condrocitos de cartílago articular (atomoles por µ?) se exponen a un campo de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm durante 30 minutos. Se muestra la cantidad de ARNm del colágeno de tipo II producido tras diversos tiempos de respuesta - comparado con aquellos del control (sin electricidad) . También se muestra, la producción óptima de ARNm del colágeno de tipo II dada 5,5 horas después de que la estimulación eléctrica cesase. La Figura 3 es una representación gráfica de la expresión de ARNm del colágeno de tipo II cuando los condrocitos de cartílago articular se exponen a diversas amplitudes de un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo con una duración de 30 minutos y se recogen 5,5 horas después de que haya cesado la estimulación eléctrica. Como se indica, la producción óptima de ARNm de colágeno de tipo II ocurría con una señal que producía un campo eléctrico de amplitud de 20 mV/cm. Por comparación, se encontró que la amplitud óptima para el ARNm del agrecano, establecida por el presente inventor, era de 10-20 mV/cm. La Figura 4 es una representación gráfica del análisis de transferencia de Northern de la expresión de colágeno de tipo II (barras vacias) y de la expresión del ARNm del colágeno de tipo II (barras rellenas) cuando los condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm con una duración de 30 minutos y se recogen 5,5 horas después de que haya cesado la señal eléctrica. Como se indica, el análisis de transferencia de Northern del ARNm del colágeno de tipo II es 3,5 veces mayor que el de los controles no estimulados, y la cantidad de ARNm de colágeno de tipo II, como se determina por RT-PCR, es 6,5 veces mayor que la de los controles no estimulados. La Figura 5 es una representación gráfica de la expresión de ARNm del colágeno de tipo II cuando los condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de diversos ciclos de trabajo con una duración de 30 minutos de tiempo ON a 20 mV/cm de amplitud de campo eléctrico y se recogen 5,5 horas después de que haya cesado la señal eléctrica . Como se indica, se encontró que el ciclo de trabajo óptimo era del 8,3% (1 minuto ON, 11 minutos OFF, 30 ciclos) . Por comparación, se encontró que el ciclo de trabajo óptimo para la expresión de ARNm del agrecano era del 50% (1 minuto ON, 1 minuto OFF, 30 ciclos) . La Figura 6 es una representación gráfica de la expresión de ARNm del colágeno de tipo II cuando los condrocitos de cartílago articular se exponen a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de diversas frecuencias de 30 minutos de duración (tiempo ON) a 20 mV/cm de amplitud de campo eléctrico con un ciclo de trabajo del 8,3% (1 minuto ON, 11 minutos OFF, 30 ciclos) y se recogieron 5,5 horas después de que haya cesado la señal eléctrica. Como se indica, se encontró que la frecuencia óptima era de 60 kHz . La Figura 7 es una representación gráfica del crecimiento de condrocitos de cartílago articular durante 7 dias de cultivo y expuestos después a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm, ciclo de trabajo del 50% (1 minuto ON, 1 minuto OF, 30 ciclos) , a una frecuencia de 60 kHz, y teniendo una configuración de onda senoidal. Los condrocitos se expusieron a este campo 1 hora al día durante 7 días . Los condrocitos de control se desarrollaron en las mismas condiciones pero no se expusieron a ninguna estimulación eléctrica. La Interleuquina-1-ß (IL-?ß) , una citoquina que estimula la degradación del cartílago articular, no estaba presente en los medios de estos cultivos. Como se indica, la hidroxiprolina, un aminoácido que es un constituyente característico del colágeno, se incrementó en 1,7 veces cuando los condrocitos se expusieron al campo eléctrico en comparación con los condrocitos de control que no habían sido expuestos al campo eléctrico. Los especialistas en la técnica apreciarán que aunque el ciclo de trabajo usado en este experimento (50%) no es el ciclo de trabajo óptimo para el colágeno de tipo II (véase la Figura 5) , podría esperarse una respuesta incluso mayor si se usara el ciclo de trabajo óptimo (8,3%) . La Figura 8 es una representación gráfica del crecimiento de condrocitos de cartílago articular durante 7 días en cultivo y expuestos después a un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo de 20 mV/cm, ciclo de trabajo del 50% (1 minuto ON, 1 minuto OFF, 30 ciclos) , a una frecuencia de 60 kHz, y teniendo una configuración de onda senoidal. El día 7 se añadió interleuquina-?ß (10 ng/ml) a los medios. Los condrocitos se expusieron entonces a este campo una hora al dia durante 7 días . Los condrocitos de control se desarrollaron en las mismas condiciones con interleuquina en los medios pero no se expusieron a ninguna estimulación eléctrica. Como se indica, la hidroxiprolina seguía mostrando un incremento de 1,4 veces cuando se expusieron al campo eléctrico, a pesar de la presencia de interleuquina en los medios de cultivo, en comparación con los cultivos de control que no se expusieron al campo eléctrico. Los especialistas en la técnica apreciarán que aunque el ciclo de trabajo usado en este experimento (50%) no es el ciclo de trabajo óptimo para el colágeno de tipo II (véase la Figura 5) podría esperarse una respuesta incluso mayor si se usara el ciclo de trabajo óptimo (8,3%) . La Figura 9 ilustra un dispositivo 10 de acuerdo con la presente invención que se usa para el tratamiento de un paciente con osteoartritis en la rodilla. Como se ilustra, dos electrodos conductores blandos circulares autoadherentes 12 se sitúan en la piel a ambos lados de la rodilla al nivel de la línea de articulación. Los electrodos 12 están unidos a una unidad de energía 14 que tiene un parche de VELCRO8 16 en la parte posterior de manera que la fuente de alimentación 14 puede sujetarse a una tira de VELCRO (no mostrado) ajustada alrededor de la pantorrilla, muslo o cintura. Los electrodos 12 pueden situarse en la piel antes de que el paciente se vaya a la cama cada noche o en cualquier otro momento apropiado. Por supuesto, pueden también usarse otro tipo de electrodos 12 adecuados. La unidad de energía 14 preferiblemente es pequeña (por ejemplo, 6-8 onzas (170-226 g) ) y se alimenta por una pila estándar de 9 voltios que emite una señal de 5 voltios pico a pico, 6-10 mAmp, 20 mV/cm, 60 kHz de onda senoidal a los electrodos 12 situados en la piel . Cuando esta señal se proporciona aproximadamente durante 30 minutos al dia con el ciclo de trabajo apropiado (8,3%), muestra una regulación positiva significativa de los genes que codifican el colágeno de tipo II . Este tratamiento podría prevenir o aminorar el deterioro posterior del cartílago articular así como curar el cartílago articular que esté ya dañado o degenerado. El ejemplo descrito anteriormente demuestra que la expresión del gen del colágeno de tipo II podría regularse positivamente de forma significativa para aumentar la producción de proteoglicano en el cartílago articular para tratar de ese modo la artritis (tanto la osteoartritis como la artritis reumatoide) , lesión del cartílago y defectos del cartílago. El proteoglicano, junto con el colágeno de tipo II, es el principal constituyente del cartílago articular y se degrada y destruye de forma prematura en el desarrollo de la artritis. La presente invención muestra claramente que el campo eléctrico óptimo descrito en el ejemplo puede muy significativamente regular de forma positiva el AR m del colágeno de tipo II y, por lo tanto, aumentar la síntesis de proteoglicano, incluso en presencia de IL-ß!, Los especialistas en la técnica apreciarán que un campo eléctrico apropiado, como el que se describe en el presente documento con acoplamiento capacitivo, también es igualmente eficaz con cualquiera de los sistemas electromagnéticos que producen características de campo eléctrico equivalentes o prácticamente equivalentes. Los especialistas en la técnica también apreciarán que pueden descubrirse características más particularizadas de la señal a través de más experimentación con más puntos de datos, pero se cree que variaciones relativamente menores en cada una de las características de la señal están dentro del nivel de los especialistas en la técnica dadas las enseñanzas del presente documento. Los especialistas en la técnica también apreciarán que son posibles muchas otras modificaciones de la invención dentro del alcance de la misma. Por ejemplo, el campo óptimo descrito en este documento puede aplicarse a cualquier articulación por medio de dos o más electrodos de superficie apropiados, por pares o en tiras, incorporados en prendas de vestir, abrazaderas, envoltorios, o moldes y puede suministrarse por medio de acoplamiento capacitivo, acoplamiento inductivo (campos electromagnéticos) o campos combinados. Por consiguiente, no se pretende que el alcance de la invención esté limitado por la realización preferida descrita anteriormente, sino sólo por las reivindicaciones adjuntas .

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Un método para regular específica y selectivamente de forma positiva la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II en tejido cartilaginoso, que comprende las etapas de generar al menos una señal específica y selectiva que está sustancialmente optimizada para regular de forma positiva la expresión génica del ARNm del colágeno de tipo II, y exponer el tejido cartilaginoso a un campo específico y selectivo generado por la señal específica y selectiva durante una duración de tiempo predeterminada a intervalos predeterminados para regular así de forma positiva la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II .

2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de generación comprende la etapa de variar selectivamente la amplitud, duración, ciclo de trabajo, frecuencia y forma de la onda de la señal específica y selectiva hasta que la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II en tejido cartilaginoso esté sustancialmente optimizada.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de exponer un condrocito de cartílago artificial al campo específico y selectivo generado por la señal específica y selectiva durante la duración de tiempo predeterminada a intervalos predeterminados una vez al día .

4. El método de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de generación comprende la etapa de generar la señal específica y selectiva en una fuente remota y dicha etapa de exposición comprende la etapa de aplicar el campo específico y selectivo generado por la señal especifica y selectiva al tejido cartilaginoso.

5. El método de la reivindicación 4, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de aplicar la señal especifica y selectiva a electrodos localizados cerca del tejido cartilaginoso.

6. El método de la reivindicación 5, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de aplicar el campo especifico y selectivo generado por la señal específica y selectiva al tejido cartilaginoso a través de un acoplamiento capacitivo o acoplamiento inductivo.

7. El método de la reivindicación 6, en el que la señal específica y selectiva hace que los electrodos generen uno de los siguientes: un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo, un campo electromagnético y un campo combinado.

8. Un método para el tratamiento de al menos uno de los siguientes trastornos: osteoartritis, artritis reumatoide, lesión del cartílago y defectos del cartílago, que comprende las etapas de : generar al menos una señal específica y selectiva que regule de forma positiva la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II; y exponer el tejido cartilaginoso a un campo específico y selectivo generado por la señal específica y selectiva durante una duración predeterminada a intervalos predeterminados para regular de forma positiva y selectivamente la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II.

9. El método de la reivindicación 8, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de acoplamiento capacitivo del campo especifico y selectivo al tejido cartilaginoso.

10. El método de la reivindicación 8, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de aplicar uno de los siguientes: un campo electromagnético y un campo combinado al tejido cartilaginoso.

11. El método de la reivindicación 8, en el que la etapa de generación comprende la etapa de generar un campo eléctrico especifico y selectivo que tiene una amplitud de aproximadamente 20 mV/cm, una configuración de onda senoidal, un ciclo de trabajo de aproximadamente 1/12, y una frecuencia de aproximadamente 60 kHz .

12. El método de la reivindicación 11, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de aplicar el campo eléctrico específico y selectivo al tejido cartilaginoso con una duración de aproximadamente 30 minutos cada 24 horas.

13. El método de la reivindicación 8, en el que la etapa de generación comprende las etapas de variar selectivamente la amplitud, duración, ciclo de trabajo, frecuencia y forma de la onda de la señal específica y selectiva hasta que la regulación positiva de la expresión del gen del ARNm del colágeno de tipo II en el tejido cartilaginoso por el campo generado esté sustancialmente optimizada.

14. El método de la reivindicación 13, en el que la etapa de exposición comprende la etapa de aplicar el campo específico y selectivo generado por la señal específica y selectiva al tejido cartilaginoso a través de uno de los siguientes: acoplamiento capacitivo y acoplamiento inductivo.

15. El método de la reivindicación 14, en el que la señal específica y selectiva hace que los electrodos generen uno de los siguientes : un campo eléctrico de acoplamiento capacitivo, un campo electromagnético, y un campo combinado.

16. Un dispositivo para el tratamiento de al menos uno de los siguientes trastornos: osteoartritis, artritis reumatoide, lesión del cartílago y defectos del cartílago que comprende una fuente de señal que proporciona al menos una señal que crea un campo específico y selectivo para la regulación positiva de la expresión del gen de ARNm del colágeno de tipo II, y electrodos conectados a la fuente de señal que reciben al menos una señal específica y selectiva para la aplicación del campo en el tejido cartilaginoso durante una duración predeterminada a intervalos predeterminados de manera se regule selectivamente de forma positiva la expresión del ARNm del colágeno de tipo II en dicho tejido cartilaginoso.

17. El dispositivo de la reivindicación 16, que adicionalmente comprende una unidad de energía portátil que maneja dicha fuente de señal.

18. El dispositivo de la reivindicación 16, que adicionalmente comprende medios para sujetar los electrodos al cuerpo de un paciente en la proximidad del tejido cartilaginoso .

19. El dispositivo de la reivindicación 16, que adicionalmente comprende sistemas para sujetar la fuente de señal al cuerpo de un paciente .

20. El dispositivo de la reivindicación 16, en el que el campo generado por dicha al menos una señal específica y selectiva se aplica sobre dicho tejido cartilaginoso por medio de uno de los siguientes : acoplamiento capacitivo y acoplamiento inductivo.

21. El dispositivo de la reivindicación 20 en el que la señal específica y selectiva tiene una configuración de onda senoidal y genera un campo eléctrico específico y selectivo que tiene una amplitud de aproximadamente 20 mV/cm a 60 kHz con aproximadamente un ciclo de trabajo de 1/12.

22. Un método de tratamiento de al menos uno de los siguientes trastornos: osteoartritis , artritis reumatoide, lesión en el cartílago y un defecto de cartílago que comprende las etapas de exponer el tejido cartilaginoso al campo específico y selectivo generado por el dispositivo de la reivindicación 21 para regular asi de forma positiva la expresión del AR m del colágeno de tipo II en el tejido cartilaginoso .

23. Un método para determinar una señal selectiva que genera un campo eléctrico específico y selectivo que regula de forma positiva el colágeno de tipo II, que comprende las etapas de seleccionar una señal inicial de la que se conoce que incrementa o se sospecha que afecta a la producción celular de colágeno de tipo II, variar selectivamente la duración de la aplicación de dicha señal de inicio hasta que se encuentre una duración óptima que proporcione una producción óptima de colágeno de tipo II, variar la amplitud de la señal inicial para la duración óptima de tiempo hasta que se encuentre una producción óptima de colágeno de tipo II, y variar el ciclo de trabajo de la señal hasta que se encuentre una producción óptima de colágeno de tipo II .

24. El método de la reivindicación 23 , que comprende las etapas adicionales de variar selectivamente la frecuencia y forma de onda de dicha señal, manteniendo otras características de la señal constantes, hasta que se encuentre el mayor incremento en la expresión del gen de colágeno de tipo II .