Fotoestimulación selectiva para inducir proliferación celular.

Sistema para fotoestimular selectivamente células epiteliales pigmentadas de la retina en un tejido en un paciente,

comprendiendo el sistema:

una fuente (7) de luz para generar uno o más pulsos de radiación, en el que la fuente de luz es un láser basado en Nd y en el que cada pulso comprende:

(i) una luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 532 nm que se absorbe más en células pigmentadas que en células no pigmentadas; y

(ii) una duración de pulso de aproximadamente 3 ns que es más corta que un tiempo de relajación térmica de las células epiteliales pigmentadas de la retina;

un sistema óptico para dirigir el uno o más pulsos a una región de tejido que contiene células epiteliales pigmentadas de la retina y células no pigmentadas,

en el que el pigmento es o bien pigmento sintetizado endógenamente o bien exógeno; y

una unidad (8) de control configurada para controlar la irradiación del tejido con el uno o más pulsos de radiación de tal manera que la energía de radiación total aplicada al tejido proporciona una fluencia subletal a las células epiteliales pigmentadas de la retina de entre 100 mJ/cm2 y 250 mJ/cm2, fotoestimulando así selectivamente las células epiteliales pigmentadas de la retina en el tejido.

Fotoestimulación selectiva para inducir proliferación celular.

Campo técnico

Esta invención se refiere al foto-tratamiento de tejido, y más particularmente al uso de fotoestimulación para inducir proliferación celular.

Antecedentes El tratamiento de tejido con luz, por ejemplo, de un láser, es una práctica común en diversos campos médicos. En oftalmología, por ejemplo, las aplicaciones incluyen el uso de un láser para la fotocoagulación, es decir, la irradiación de luz que provoca daño tisular. La fotocoagulación se usa para tratar enfermedades de trastorno de la retina tales como degeneración macular relacionada con la edad (AMD) , maculopatía diabética (DMP) , retinopatía diabética proliferativa (PDR) , una retinopatía serosa central (CSR) . Además, la patente estadounidense n.º 5, 549, 596 describe el uso de direccionamiento de láser selectivo como método de daño de células intraoculares pigmentadas mientras que se evitan células no pigmentadas adyacentes.

Sumario La invención se refiere a un sistema tal como se describe en la reivindicación 1.

La invención se basa, al menos en parte, en el descubrimiento de que si se irradia un tejido con una dosis subletal de radiación, por ejemplo, desde un láser, las células pigmentadas en el tejido se estimulan selectivamente (es decir, se fotoestimulan) para proliferar y producir niveles superiores de determinados factores mitogénicos y factores de crecimiento tales como factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) . Por tanto, la radiación subletal, cuando se aplica apropiadamente, puede provocar una respuesta bioquímica celular, que induce proliferación y crecimiento, y de ese modo da como resultado un efecto cicatrizante sobre tejido atrofiado o enfermado, mientras que evita el daño celular y la muerte celular.

En particular, los diversos parámetros de una radiación pulsada, tales como la potencia, la duración de pulso (que también se denomina en el presente documento “ancho de pulso”) , la energía de radiación total (que también se denomina en el presente documento “fluencia”) , la longitud de onda y, si se usan múltiples pulsos, la tasa de pulsos y el número total de pulsos, se seleccionan y controlan cuidadosamente para minimizar la destrucción de las células pigmentadas irradiadas. Por ejemplo, la duración del pulso de láser subletal, o los pulsos, debe ser inferior al tiempo de relajación térmica de células individuales en el tejido, y la longitud de onda usada debe ser próxima al máximo de absorbancia de las células que van a seleccionarse como diana, o de un pigmento dentro de esas células.

Como ejemplo, se describen métodos que implican fotoestimular selectivamente células pigmentadas, tales como células intraoculares, por ejemplo, células del retículo trabecular (TM) , células epiteliales pigmentadas de la retina, células pigmentadas uveales, células de melanoma o células pigmentadas conjuntivales. Las células pigmentadas pueden contener pigmento sintetizado endógenamente o pueden ser células, por ejemplo, células fagocíticas, en las que se introduce pigmento exógeno poniendo en contacto las células fagocíticas con pigmento exógeno antes de irradiar el área de tejido que contiene las células. Alternativamente, pueden introducirse pigmentos en células no fagocíticas mediante técnicas de ingeniería genética o haciendo pasar los pigmentos a través de la membrana celular.

Tal como se usa en el presente documento, pigmento endógeno se refiere a pigmento sintetizado y retenido dentro de una célula, y pigmento exógeno se refiere a pigmento dentro de una célula que no se sintetizó dentro de la misma célula.

En algunas realizaciones, la célula fagocítica es una célula del retículo trabecular y se introduce pigmento exógeno en el humor acuoso mediante irradiación por láser del iris.

Los nuevos métodos implican irradiar tejido con una dosis total de radiación o fluencia “subletal” administrada en una sesión de tratamiento que implica la administración de un pulso o una serie corta de pulsos administrada para fotoestimular las células pigmentadas en el tejido, mientras se mantiene un porcentaje significativo (de más del 90%) de las células totales dentro del tejido irradiado vivo, según se mide mediante un ensayo de viabilidad/citotoxicidad de células vivas/muertas.

La fluencia subletal varía para ejemplos que no son parte de la invención para diferentes potencias, longitudes de onda, duraciones de pulso y tasas de repetición, así como para diferentes tipos de láseres y células y niveles de pigmentación en las células. Por ejemplo, para una irradiación con un único pulso de células del RPE con duraciones de pulso de entre 250 ns y 3 !s, la fluencia subletal puede estar en el intervalo de desde aproximadamente 5 a 8 mJ/cm2 hasta aproximadamente 250 a 285 mJ/cm2, por ejemplo, de aproximadamente 10 a 220, de 25 a 200 y de 55 a 110 mJ/cm2. Por ejemplo, una fluencia de menos de 120 mJ/cm2 para una sesión de tratamiento de un pulso de 1 !s a 590 nm es una fluencia subletal usando un láser de colorante pulsado sobre células del RPE. Como ejemplo adicional, para una irradiación de un único pulso de células del RPE con duraciones de pulso inferiores a 250 ns, por ejemplo, duraciones de pulso de 10-20 ns, la fluencia subletal puede estar en el intervalo de desde aproximadamente 0, 1 a 1 mJ/cm2 hasta aproximadamente 20 a 30 mJ/cm2, por ejemplo, de aproximadamente 0, 5 a 20, de 1 a 15 y de 5 a 10 mJ/cm2.

Tal como se usa en el presente documento, la fotoestimulación selectiva de células es un efecto inducido mediante un láser que se hace funcionar a una longitud de onda absorbida de manera preferencial por un pigmento específico en células pigmentadas en comparación con células sin pigmentar (también denominadas en el presente documento no pigmentadas) . El efecto es provocar que las células pigmentadas irradiadas tengan una respuesta bioquímica que aumente la producción de determinados factores mitogénicos y/o de crecimiento tales como, por ejemplo, uno o más de factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) , factor de crecimiento transformante beta (TGF1) , factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF) , factor de crecimiento epidérmico (EGF) , factor de crecimiento similar a insulina (IGF) , factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) , factor derivado de epitelio pigmentado (PEDF) y proteínas de choque térmico, y/o provocar que las células irradiadas aumenten su nivel de proliferación en comparación con células no irradiadas y sin pigmentar.

Tal como se usa en el presente documento, una célula sin pigmentar o no pigmentada es una célula que tiene un nivel de un pigmento específico que es inferior a la mitad del nivel encontrado en una célula pigmentada dada.

Como ejemplo se describen métodos para fotoestimular selectivamente células pigmentadas en un tejido en un paciente que incluyen seleccionar una región de tejido que contiene una célula diana pigmentada y una célula no pigmentada, en los que el pigmento es o bien pigmento sintetizado endógenamente o bien exógeno, e irradiar el tejido con uno o más pulsos de radiación, por ejemplo, desde un láser, en los que cada pulso comprende (i) una longitud de onda que se absorbe más en la célula pigmentada que en la célula no pigmentada, y (ii) una duración de pulso que es más corta que un tiempo de relajación térmica de la célula pigmentada, y en los que la energía de radiación total aplicada proporciona una fluencia subletal a las células diana pigmentadas, fotoestimulando así selectivamente células pigmentadas en el tejido.

Los ejemplos de los métodos pueden incluir una o más de las siguientes características y/o características de otros aspectos descritos en el presente documento. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la fluencia subletal de la radiación por láser total puede ser inferior a 120 mJ/cm2 y la duración de pulso está en el intervalo de desde 0, 5 !s hasta 8 !s. En algunas realizaciones, la radiación puede tener una longitud de onda en el espectro visible (por ejemplo, en un intervalo de desde aproximadamente 400 nm hasta aproximadamente 800 nm) .

En determinadas realizaciones que no son parte de la invención, la radiación por láser puede suministrarse en uno o más pulsos, cada uno con una duración de pulso de entre aproximadamente 1 ns y aproximadamente 2 !s. En algunas realizaciones, la fluencia de láser de la radiación por láser total puede ser inferior a 120 mJ/cm2.

En algunas realizaciones que no son parte de la invención, la fluencia de láser subletal de la radiación por láser total puede ser inferior a 20 mJ/cm2 y la duración... [Seguir leyendo]

1. Sistema para fotoestimular selectivamente células epiteliales pigmentadas de la retina en un tejido en un paciente, comprendiendo el sistema:

una fuente (7) de luz para generar uno o más pulsos de radiación, en el que la fuente de luz es un láser basado en Nd y en el que cada pulso comprende:

(i) una luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 532 nm que se absorbe más en células pigmentadas que en células no pigmentadas; y

(ii) una duración de pulso de aproximadamente 3 ns que es más corta que un tiempo de relajación térmica de las células epiteliales pigmentadas de la retina;

un sistema óptico para dirigir el uno o más pulsos a una región de tejido que contiene células epiteliales pigmentadas de la retina y células no pigmentadas,

en el que el pigmento es o bien pigmento sintetizado endógenamente o bien exógeno; y

una unidad (8) de control configurada para controlar la irradiación del tejido con el uno o más pulsos de radiación de tal manera que la energía de radiación total aplicada al tejido proporciona una fluencia subletal a las células epiteliales pigmentadas de la retina de entre 100 mJ/cm2 y 250 mJ/cm2, fotoestimulando así selectivamente las células epiteliales pigmentadas de la retina en el tejido.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que la unidad (8) de control está configurada para fotoestimular selectivamente las células epiteliales pigmentadas de la retina mientras se evita la muerte celular.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que la unidad (8) de control está configurada además para controlar al menos uno de una duración de pulso, una longitud de onda y un número total de pulsos de radiación generados por la fuente (7) de luz para aplicar la fluencia de energía subletal a las células epiteliales pigmentadas de la retina.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que la unidad (8) de control está configurada además para fotoestimular selectivamente las células epiteliales pigmentadas de la retina en el tejido:

(i) activando la fuente (7) de luz para generar uno o más pulsos de radiación para irradiar el tejido durante un primer periodo de tratamiento;

(ii) desactivar la fuente (7) de luz durante un periodo de cicatrización de una hora o más; y

(iii) reactivar la fuente (7) de luz para generar uno o más pulsos de radiación adicionales para irradiar adicionalmente el tejido durante un segundo periodo de tratamiento.

5. Sistema según la reivindicación 3, en el que la fuente (7) de luz es un láser de Nd:YAG de frecuencia doblada, y en el que la unidad (8) de control está configurada para inducir proliferación de las células epiteliales pigmentadas de la retina:

ajustando la fuente (7) de luz para generar pulsos de radiación; y

aplicando los pulsos de radiación a las células epiteliales pigmentadas de la retina,

en el que cada uno de los pulsos de radiación está separado por un tiempo de retardo para garantizar que no se produce fotocoagulación en el tejido.

6. Sistema según la reivindicación 5, en el que la unidad (8) de control está configurada para aplicar un único pulso de radiación a las células epiteliales pigmentadas de la retina para inducir proliferación de las células.

7. Sistema según la reivindicación 4, en el que la unidad (8) de control está configurada además para fotoestimular selectivamente las células epiteliales pigmentadas de la retina en el tejido

(ii) desactivando la fuente (7) de luz durante uno o más periodos de cicatrización adicionales; y

(iii) reactivando la fuente (7) de luz tras cada uno de los periodos de cicatrización adicionales para generar uno o más pulsos de radiación adicionales para irradiar adicionalmente el tejido durante uno o más periodos de tratamiento adicionales.

8. Sistema según la reivindicación 4, en el que la unidad (8) de control está configurada para activar la fuente (7) de luz para generar secuencias de pulsos de radiación de entre 10 y 100 pulsos durante cada uno de los periodos de tratamiento primero y segundo.

9. Sistema según la reivindicación 8, en el que la unidad (8) de control está configurada para activar la fuente (7) de

luz para generar diferentes números de pulsos de radiación durante cada uno de los periodos de tratamiento primero y segundo.

10. Sistema según la reivindicación 1, en el que el uno o más pulsos de radiación inciden sobre el tejido en un punto diana que tiene un diámetro de entre aproximadamente 0, 05 mm y aproximadamente 1, 5 mm.

11. Sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente (7) de luz es un láser de Nd:YAG, y en el que la longitud de onda de la luz corresponde a un doblado de frecuencia de una longitud de onda de salida fundamental del láser de Nd:YAG.