СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АКТИВИРОВАННЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК Российский патент 2022 года по МПК A61K35/12 A61P9/00 A61N5/67 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Настоящее описание изобретения основано на предварительной патентной заявке Соединенных Штатов номер 62/006034, озаглавленной "Methods, Systems and Compositions for the Generation and Use of Activated Stem Cells" и поданной 30 мая 2014 года для приоритета, которая включена в настоящий документ по ссылке во всей полноте.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее описание изобретения раскрывает способы и системы для активации стволовых клеток и, в частности, использование модулированных сверхкоротких лазерных импульсов для активации и направления стволовых клеток.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хотя стволовые клетки предлагают терапевтические возможности для замены поврежденных или дегенерировавших клеток, терапия ограничена неспособностью эффективно и рационально направлять стволовые клетки в целевое местоположение в количествах, достаточных для достижения требуемых результатов. В случае активного воспалительного состояния стволовые клетки могут естественным образом до некоторой степени притягиваться к целевой ткани, но обычно есть необходимость в увеличении и улучшении степени, в которой стволовые клетки активно направляются и/или транспортируются в целевое местоположение. Это особенно верно при попытках лечения ранее заживших повреждений, как например спинного мозга после рассечения.

Поэтому необходим способ доставки стволовых клеток в область лечения и стимуляции прилипания, дифференциации и интеграции.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При подаче амплитудно-модулированного лазерного пучка, как описано ниже, через колбу с клетками Kg1a, было обнаружено, что клетки неожиданно выстраиваются в линию, причем клетки прилипают друг к другу там, где прошел пучок. При исследовании было обнаружено, что линия Kg1a примитивных клеток, которая обладает признаками стволовых клеток, увеличивает свою экспрессию маркера гемопоэтических стволовых клеток CD34. При дальнейшем рассмотрении также стало понятно, что природа модулированного лазерного сигнала могла бы в широком смысле стимулировать молекулы клеточной адгезии и связи, известные как альфа- и бета-интегрины. Проточная цитометрия продемонстрировала переменное, но значительное увеличение при измерении молекул интегринов бета-1, бета-2 и альфа-4 на клеточной поверхности, которое достигало пика через 24 часа и снижалось через 48 часов. Визуальные наблюдения показали, что адгезия клетки к клетке и клетки к поверхности (колбы) заметно возрастала всегда, когда пучок был направлен в колбу с клетками. Соответственно, было определено, что стимулирующее воздействие увеличивает миграцию и локализацию стволовых клеток, при этом также увеличивая экспрессию молекул клеточной адгезии в стволовых клетках. Кроме того, ткань, стимулированная с помощью такого резонансного сигнала, тянет стволовые клетки туда, куда направлен пучок, и способствует тому, чтобы клетки оставались в ткани, которая также была стимулирована для увеличения прилипания. Как описано ниже, пучок, получаемый посредством устройства SONG, будет иметь гораздо бóльшую глубину проникновения при неизменной модуляции. Таким образом, это может делать возможными направленную миграцию и прилипание стволовых клеток с конкретной целью повышения количества стволовых клеток, доставляемых в целевую ткань, нуждающуюся в регенерации или восстановлении.

Настоящее описание изобретения направлено на способы восстановления, регенерации, лечения или обработки поврежденной биологической ткани, такой как легочная ткань, ткань почек, кровеносные сосуды, клетки иммунной системы, костная ткань, зубы, ткань печени, эндокринные ткани, гипофизарная ткань, тимусная ткань, межпозвоночные диски, ткань головного мозга, спинномозговая ткань или нервная ткань, посредством получения неактивированных стволовых клеток, образования активированных стволовых клеток из неактивированных стволовых клеток посредством обработки неактивированных стволовых клеток с помощью амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего заданную длину волны и заданную амплитуду, и введения активированных стволовых клеток в тело, содержащее упомянутую биологическую ткань.

Способ может дополнительно содержать использование наводящего пучка для направления активированных стволовых клеток внутри тела в местоположение биологической ткани. Необязательно, заданная длина волны находится в диапазоне от 405 до 980 нанометров. Необязательно, заданная амплитуда находится в диапазоне от 8 до 12 МГц. Необязательно, перед обработкой неактивированных стволовых клеток лазерный пучок расширяют в диапазоне от двух до семи раз посредством пропускания лазерного пучка через расширитель пучка. Необязательно, перед обработкой неактивированных стволовых клеток лазерный пучок пропускают через генератор узлов Страчана-Овокайтиса. Необязательно, фазовое подавление лазерного пучка регулируют для достижения предварительно определенной выходной мощности до обработки неактивированных стволовых клеток.

Необязательно, обработка неактивированных стволовых клеток содержит подачу амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего длину волны, лежащую в диапазоне от 405 до 980 нанометров, в контейнер, содержащий неактивированные стволовые клетки, причем контейнер вращают со скоростью один полный оборот за каждые 3-5 секунд, и причем контейнер перемещают вверх и вниз в течение приблизительно 15 секунд одновременно с вращением. Необязательно, лазерный пучок имеет длину волны, составляющую 674 нм. Необязательно, неактивированные стволовые клетки являются аутологичными или экзогенными. Необязательно, по сравнению с неактивированными стволовыми клетками активированные стволовые клетки имеют по меньшей мере одно из увеличенной экспрессии альфа- или бета-интегрина, повышения CD34 или усиленного миграционного действия в направлении наводящего пучка. Необязательно, амплитуду лазерного пучка модулируют в диапазоне от 8 до 12 МГц. Необязательно, фазовое подавление лазерного пучка регулируют для достижения предварительно определенной выходной мощности до обработки неактивированных стволовых клеток.

Настоящее описание изобретения также направлено на системы для восстановления, регенерации, лечения или обработки поврежденной биологической ткани, такой как легочная ткань, ткань почек, кровеносные сосуды, клетки иммунной системы, костная ткань, зубы, ткань печени, эндокринные ткани, гипофизарная ткань, тимусная ткань, межпозвоночные диски, ткань головного мозга, спинномозговая ткань или нервная ткань. Система содержит амплитудный модулятор для генерирования амплитудно-модулированного лазерного пучка, расширитель пучка для расширения амплитудно-модулированного лазерного пучка, устройство фазового подавления для регулировки фазового подавления лазерного пучка для получения предварительно определенной выходной мощности лазерного пучка, контейнер, предназначенный для содержания стволовых клеток, причем лазерный пучок предусмотрен направляемым к контейнеру в течение предварительно определенного периода времени, чтобы образовывать активированные стволовые клетки, а наводящий пучок, предусмотрен направляемым к упомянутой поврежденной биологической ткани и предназначен для направления активированных стволовых клеток к упомянутой поврежденной биологической ткани.

Необязательно, система дополнительно содержит генератор узлов Страчана-Овокайтиса для получения предварительно определенной длины волны лазерного пучка. Необязательно, амплитудно-модулированный лазерный пучок имеет длину волны, лежащую в диапазоне от 405 до 980 нанометров. Необязательно, амплитудно-модулированный лазерный пучок модулируют в диапазоне от 8 до 12 МГц. Необязательно, амплитудно-модулированный лазерный пучок предусмотрен пропускаемым через расширитель пучка, чтобы расширять амплитудно-модулированный лазерный пучок в диапазоне от 2 до 7 раз. Необязательно, контейнер выполнен вращаемым со скоростью один оборот за каждые 3-5 секунд и одновременно перемещаемым вверх и вниз в течение приблизительно 15 секунд. Необязательно, после подвергания воздействию упомянутого амплитудно-модулированного лазерного пучка активированные стволовые клетки имеют по меньшей мере одно из увеличенной экспрессии альфа- или бета-интегрина, повышения CD34 или усиленного миграционного действия в направлении наводящего пучка по сравнению со стволовыми клетками до подвергания воздействию упомянутого амплитудно-модулированного лазерного пучка.

Вышеупомянутые и другие варианты осуществления настоящего изобретения должны быть описаны более подробно на чертежах и в подробном описании, приведенном ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки и преимущества настоящего описания изобретения можно будет оценить, когда они станут более понятными благодаря ссылке на нижеследующее подробное описание, рассматриваемое в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует устройство генератор узлов Страчана-Овокайтиса, как раскрыто в патенте США № 6811564, который включен в настоящий документ по ссылке во всей полноте;

фиг. 2 показывает эффект разреженной конструктивной интерференции от пластины для подавления с шириной полосы 1 процент, имеющей апертуру 5 мм;

фиг. 3 представляет собой схему последовательности, иллюстрирующую способ активации стволовых клеток и их использования для лечения ткани, требующей лечения, в соответствии с вариантом осуществления настоящего описания изобретения;

фиг. 4 иллюстрирует этапы активации стволовых клеток посредством использования лазерного способа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую систему для генерации активированных стволовых клеток посредством подачи амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего предварительно определенные длину волны и выходную мощность, к контейнеру, содержащему неактивированные стволовые клетки, в соответствии с вариантом осуществления настоящего описания изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание изобретения направлено на состав активированных стволовых клеток, получаемый посредством получения неактивированных стволовых клеток и подачи амплитудно-модулированный импульсов лазерного света к неактивированным стволовым клеткам для создания упомянутых активированных стволовых клеток. В различных вариантах осуществления стволовая клетка может быть определена как недифференцированная клетка многоклеточного организма, которая способна порождать значительно больше клеток того же типа, и из которой могут возникать некоторые другие виды клеток посредством дифференциации.

В одном варианте осуществления неактивированные стволовые клетки являются аутологичными или экзогенными. Импульсы лазерного света имеют длину волны в диапазоне от 300 до 1000 нм и, в одном варианте осуществления, приблизительно 674 нм. Импульсы лазерного света пропускают через расширитель пучка, и они являются сопряженными по фазе до подачи к неактивированным стволовым клеткам.

В различных вариантах осуществления активированная стволовая клетка представляет собой клетку, которая по отношению к исходной стволовой клетке имеет по меньшей мере одно из следующих улучшенных свойств: повышенная экспрессия на поверхности клеток альфа- или бета-интегрина, более конкретно интегринов альфа-4, бета-1 или бета-2, повышение CD34 или усиленное миграционное действие в направлении подаваемого пучка.

В другом варианте осуществления настоящее описание изобретения раскрывает способ лечения пациента с участком ткани, нуждающимся в регенерации, воссоздании или восстановлении, содержащий введение пациенту состава, содержащего активированные стволовые клетки, и с помощью использования лазерного пучка направление активированных стволовых клеток в упомянутый участок ткани. Лазерный пучок содержит амплитудно-модулированные импульсы лазерного света. Лазерный пучок вызывает трехмерную локализацию упомянутых активированных стволовых клеток. Прилипание активированных стволовых клеток с целевой тканью увеличивается по сравнению с прилипанием неактивированных стволовых клеток. В варианте осуществления способ лечения приводит к восстановлению неврологического дефицита, возникающего из-за церебрального паралича у упомянутого пациента. В другом варианте осуществления способ лечения приводит к регенерации миокардиальной ткани и улучшению сердечной функции у упомянутого пациента. В еще одном варианте осуществления способ лечения приводит к восстановлению повреждения спинного мозга у упомянутого пациента.

Различные варианты осуществления настоящего описания изобретения основаны на экспериментах с пропусканием амплитудно-модулированного лазерного пучка через колбу с клетками. Открытие заключалось в том, что клетки выстраивались в линию клеток, прилипающих друг к другу там, где проходил пучок. Было обнаружено, что линия Kg1a примитивной клетки, которая обладает признаками стволовых клеток, увеличивает свою экспрессию маркера гемопоэтических стволовых клеток CD34. При дальнейшем рассмотрении также стало понятно, что природа модулированного лазерного сигнала может в широком смысле стимулировать молекулы клеточной адгезии и связи, известные как альфа- и бета-интегрины. Проточная цитометрия продемонстрировала переменное, но значительное увеличение при измерении молекул интегринов бета-1, бета-2 и альфа-4 на поверхности клеток, которое достигало пика через 24 часа и снижалось через 48 часов. Визуальные наблюдения показали, что адгезия клетки к клетке и клетки к поверхности (колбы) заметно возрастала всегда, когда пучок был направлен в колбу с клетками. Стимулирующее воздействие, которое будет увеличивать миграцию и локализацию стволовых клеток, при этом также увеличивая экспрессию молекул клеточной адгезии в стволовых клетках, а также ткань, стимулированная с помощью такого резонансного сигнала, стремились бы перемещать стволовые клетки туда, куда направлен пучок, и способствовать тому, чтобы они оставались в ткани, также таким образом стимулированной для увеличения срастания. Как описано ниже, пучок, получаемый посредством устройства SONG, будет стремиться к тому, чтобы иметь гораздо бóльшую глубину проникновения при неизменной модуляции. Таким образом, это может делать возможными направленную миграцию и прилипание стволовых клеток с конкретной целью повышения количества стволовых клеток, доставляемых в целевую ткань, нуждающуюся в регенерации или восстановлении.

Системы и способы, раскрытые в настоящем описании изобретения, можно использовать для лечения любого органа человеческого тела посредством использования активированных стволовых клеток. Благодаря направлению таких стволовых клеток к любой ткани или органу регенерация и восстановление данной ткани или органа многократно ускоряются. В различных вариантах осуществления систему и способы, раскрытые в настоящем документе, можно использовать для восстановления легких, почек, кровеносных сосудов, иммунной системы, костей, зубов, печени, эндокринных тканей, таких как щитовидная железа и поджелудочная железа, гипофиза и тимуса, межпозвоночных дисков, помимо других тканей и органов. Лечение примерных состояний пациентов с использованием вариантов осуществления, раскрытых в настоящем документе, включает:

- Лечение застойной сердечной недостаточности. Пациенты с тяжелым заболеванием в терминальной стадии (фракции сердечного выброса в диапазоне 15%) продемонстрировали улучшение в течение дня лечения. После 3-6 недель и 2-3 процедур лечения наблюдали относительное увеличение фракции сердечного выброса 50-100% или больше. Наблюдали заметное улучшение клинического состояния и облегчение симптомов, и оно было довольно стабильным.

- Лечение болезни Паркинсона. Подвергавшиеся лечению пациенты продемонстрировали уменьшение тремора, уменьшение ригидности и увеличение шагов при ходьбе со значительной стабильностью. Речь, дыхание и координация также значительно улучшались.

- Лечение рассеянного склероза со значительным успехом, когда клетки направляют в участки локализованного нервного повреждения. Один субъект, который находился в фазе обострения, продемонстрировал улучшение силы рук и ног, улучшение речи и улучшение координации за час лечения.

- Лечение повреждения спинного мозга. Подвергавшиеся лечению пациенты продемонстрировали улучшение функционирования и ощущения рук и ног ниже среднешейного повреждения, развивавшиеся в течение 6-8 недель после лечения.

- Лечение церебрального паралича. Подвергавшиеся лечению пациенты продемонстрировали уменьшение спастичности, увеличение диапазона движения и улучшение тонкой двигательной координации. Одна процедура лечения может приводить к новым функциональным возможностям даже для пациентов, у которых отсутствует способность стоять и ходить.

- Лечение амиотрофического бокового склероза (ALS или болезнь Лу Герига). Протоколы продемонстрировали заметное восстановление в быстро прогрессирующем бульбарном случае (при наличии речи и глотания в отличие от поздней фазы). За один час лечения у пациента увеличивалась сила в ее руках и ногах наряду с улучшением речи, глотания и координации языка. Через восемь недель после лечения вместо ожидаемого возвращения к прогрессированию пациент продолжала демонстрировать значительное улучшение и стабильность.

- Лечение травм колена. Подвергавшиеся лечению пациенты продемонстрировали быстрое заживление при хрящевых разрывах, в частности в менисках, и даже оказались способны к регенерации хрящей в ситуациях соприкосновения костей.

- Предоставление омолаживающих процедур. Пациенты, которые получали лечение активированными лазером стволовыми клетками с целью омоложения, продемонстрировали улучшение функционирования и моложавость.

Настоящее описание изобретения направлено на несколько вариантов осуществления. Нижеследующее раскрытие предложено для того, чтобы позволить среднему специалисту в данной области техники осуществлять изобретение на практике. Язык, используемый в данном описании, не следует интерпретировать как общее отрицание любого конкретного варианта осуществления или использовать для ограничения формулы изобретения вне значения используемых в настоящем документе терминов. Общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления и применениям без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Кроме того, используемые терминология и фразеология предназначены для целей описания типичных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие. Таким образом, настоящее изобретение должно соответствовать самому широкому объему, охватывающему многочисленные альтернативы, модификации и эквиваленты, соответствующие раскрытым принципам и признакам. С целью ясности подробности, относящиеся к техническому материалу, которые известны в областях техники, относящихся к изобретению, не описаны подробно, для того чтобы излишне не затруднять понимание настоящего изобретения.

В различных вариантах осуществления для активации стволовые клетки обрабатывают с помощью лазерного метода, включающего в себя воздействие на них с заданной длиной волны лазерного излучения при заданной амплитудной модуляции, которое пропускают через расширитель пучка - генератор узлов Страчана-Овокайтиса или устройство SONG, которое раскрыто в патенте США № 6811564 и включено в настоящий документ по ссылке.

Фиг. 1 иллюстрирует устройство SONG, как раскрыто в патенте США № 6811564. Как видно на фигуре 1, устройство SONG содержит лазерный диод 2, которым управляет амплитудный модулятор 1. Лазерный диод 2 выбирают таким, чтобы он имел практически линейную зависимость между током и длиной волны с минимальным перескоком моды. Амплитудный модулятор 1 модулирует ток на лазерном диоде 2, что в свою очередь приводит к очень небольшой модуляции длины волны лазера для целей, рассмотренных ниже.

Выход лазерного диода 2 коллимируется линзой 3 и проходит на оптический элемент 4. Оптический элемент 4 состоит из первой дифракционной решетки, преломляющего элемента и второй дифракционной решетки, такой, что пучок практически подавляется. Это позволяет происходить подавлению в пределах небольшой процентной доли разброса длин волн лазерного источника, а не на одной критической длине волны. Длины волн вне приемлемой ширины полосы подавляющей оптики 4 выше и ниже центральной частоты проходят без подавления. Это означает, что будет создана сложная зона Френеля/Фраунгофера, определяемая частотой биений высокой и низкой частот как функция апертуры. Следовательно, относительно разреженные зоны конструктивной интерференции будут иметь место между проходами высокой и низкой частот подавляющего элемента в выбранных направлениях от апертуры, как показано на фиг. 2. Фиг. 2 показывает эффект разреженной конструктивной интерференции от пластины для подавления с шириной полосы 1 процент с апертурой 5 мм. Черный цвет представляет конструктивные узлы.

Как видно на фигуре 1, оптический элемент 4 может быть отрегулирован по углу между положениями 4A и 4B. Это изменяет отношение конструктивной интерференции к деструктивной интерференции.

По сути дела, непрерывный пучок преобразуется в линию чрезвычайно коротких импульсов, как правило, субфемтосекундной длительности. Небольшая модуляция длины волны лазерного диода 2 вынуждает конструктивные и деструктивные узлы быстро двигаться через объем зоны Френеля апертуры линзы коллиматора. Это имеет эффект стимуляции режима очень коротких (субпикосекундных) импульсов в любой точке в зоне Френеля, через которую узлы проходят с частотой повторения импульсов, определяемой частотой амплитудного модулятора.

Длина волны зон подавления и конструктивной интерференции для одного теоретического прохода будет представлять собой разницу между двумя частотами. Если ширина полосы подавляющего элемента мала, эта разница очень мала, а эффективная длина волны цикла подавления/отсутствия подавления будет очень велика, порядка пикосекунд. Следовательно, система будет вести себя практически аналогично системе без подавления, поскольку оно требует гораздо большей апертуры, чем первичная длина волны света для создания полезной зоны Френеля/Фраунгофера. Такая апертура будет значительно увеличивать доступные траектории диаграммы Фейнмана, уничтожая любой полезный эффект, даже если бы было возможно создать достаточно когерентный источник с такой апертурой.

Если частота биений может быть сделана достаточно высокой, длина волны цикла подавления/отсутствия подавления может быть частью практической апертуры. Это будет делать данную длину волны достаточно малой для ограничения траекторий Фейнмана в пределах цикла или двух в свободном пространстве, что позволяет наблюдать эффект Френеля/Фраунгофера. Поскольку центральная частота и ширина спектра лазерного диода могут быть модулированы посредством регулировки тока и/или температуры соединения, схема зон Френеля/Фраунгофера может быть изменена посредством по существу очень небольших вариаций длины волны одной или обеих проходящих частот. Такую модуляцию производят в аппарате в соответствии с фигурой 1 с помощью амплитудного модулятора 2.

Обычный когерентный или некогерентный пучок будет иметь траектории высокой вероятности на диаграмме Фейнмана. Эти траектории будут перекрываться при очень низких частотах (кГц) и будут малопригодными для практического использования при стимуляции молекулярного резонанса. Следует отметить, однако, что описанные выше явления можно использовать в качестве средства увеличения частоты модуляции вплоть до точки, в которой пучок становится эффективно непрерывным. Таким образом, благодаря правильному выбору апертуры, области пучка, выбранной для передачи через среду, и частоты модуляции можно вынудить конструктивные узлы проходить через любую заданную точку в пучке при частотах, во много раз выше, чем частота модуляции. В идеальных условиях продолжительность воздействия на конструктивный узел любой точки будет составлять период, эквивалентный четверти длительности длины волны молекулярной частоты, повторяемой один раз за цикл.

Если длину волны лазера выбирают так, что она легко поглощается атомными структурами, в которых требуется индуцировать резонанс, то пучок будет эффективно доставлять частоту модуляции требуемым молекулам. Молекулы клеточной адгезии и человеческие интегрины, такие как альфа-4 и бета-1, идеально подходят для возбуждения химической активности с помощью этого способа.

Источники клеток для процедуры, описанной в настоящем документе, могут быть аутологичными или экзогенными. Аутологичные относятся к клеткам вместе с соответствующими тканевыми факторами роста от человека, который должен быть подвергнут лечению с помощью данных клеток. Данные клетки будут генетически соответствовать, что устраняет риски отторжения клеток. В современных способах аутологичные стволовые клетки или извлекают, или концентрируют из периферической крови, костного мозга или жира, но и другие ткани могут быть источником аутологичных стволовых клеток, поскольку практически любая ткань организма имеет свой собственный отдельный резервуар стволовых клеток.

Предпочтительным экзогенным источником стволовых клеток является пуповинная кровь. Стволовые клетки из пуповинной крови очень устойчивы, с длинными теломерами (уровень генетических часов старения на уровне новорожденного) и высокой способностью к восстановлению ткани. Функционально, синдромы отторжения клеток и реакция трансплантат против хозяина (GVHD) не представляли собой проблемы для данного источника клеток в контексте интактной иммунной системы. Соответствующий костный мозг также может быть источником клеток, хотя будет требоваться высокая степень соответствия для предотвращения отторжения и GVHD. На практике, для регенерации в отличие от антилейкемических медицинских режимов безопасно использовались стволовые клетки пуповинной крови.

Фиг. 3 представляет собой схему последовательности, иллюстрирующую способ активации стволовых клеток и их использования для лечения ткани, требующей лечения, в соответствии с вариантом осуществления настоящего описания изобретения. Как видно на фигуре 3, аутологичные или экзогенные стволовые клетки, подлежащие введению, предварительно обрабатывают сверхкороткими импульсами модулированного лазерного света до введения пациенту. Общая процедура содержит, во-первых, приготовление клеток для обработки 301 посредством отделения аутологичных или экзогенных стволовых клеток в биологически совместимом растворе. Затем стволовые клетки обрабатывают с помощью лазерного метода 305, включающего в себя подвергание воздействию лазерного излучения с заданной длины волны при заданной амплитудной модуляции, которое пропускают через расширитель пучка - генератор узлов Страчана-Овокайтиса, как дополнительно описано в примерах ниже.

Затем активированные стволовые клетки вводят пациенту 310, обычно посредством внутривенной капельной инфузии, хотя также возможны другие пути, такие как интраназальный, внутри-CSF и селективная внутрисуставная или внутриартериальная инъекция. Стволовые клетки направляют в целевое местоположение 315 лечения посредством направления наводящего пучка чрезкожно в целевую ткань по двум или более осям, которые пересекаются в требуемом целевом объеме. Оценивают клинический ответ пациента, и процедуру повторяют 320, если необходимо, до тех пор, пока не будут достигнуты оптимальные или требуемые результаты.

Фиг. 4 иллюстрирует этапы активации стволовых клеток посредством использования основанного на лазере метода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В различных вариантах осуществления этапы приготовления аутологичных или экзогенных стволовых клеток и их обработка с помощью лазерного метода содержат помещение неактивированных стволовых клеток в контейнер, который способен к вращению 410. В варианте осуществления скорость вращения контейнера составляет приблизительно один оборот за 3-5 секунд. В варианте осуществления контейнер также перемещается в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения. Контейнер перемещается в направлении вверх и вниз по отношению к плоскости вращения со скоростью примерно 15 секунд в каждом направлении. В варианте осуществления высота контейнера кратна высоте лазерного пучка, который используют для обработки неактивированных стволовых клеток.

Затем на этапе 420 генерируют амплитудно-модулированный лазерный пучок, имеющий предварительно определенную длину волны. В различных вариантах осуществления лазерный пучок имеет длину волны, лежащую в диапазоне от 405 до 980 нанометров (нм). В варианте осуществления лазерный пучок имеет длину волны, приблизительно 674 нм. В варианте осуществления амплитуду лазерного пучка модулируют в диапазоне от 8 до 12 МГц.

На этапе 430 лазерный пучок пропускают через расширитель пучка для расширения пучка приблизительно в 2-7 раз.

Затем на этапе 440 лазерный пучок пропускают через генератор узлов Страчана-Овокайтиса (SONG), такой как описанный со ссылкой на фиг. 1 и 2 выше.

На этапе 450 регулируют фазовое подавление для достижения требуемой выходной мощности лазерного пучка. Фазовое подавление регулируют посредством измерения выходной мощности, регулировки пучка до минимального подавления, что определяют по измеренной мощности, достигающей максимума, и затем изменения угла до тех пор, пока измеренной мощностью, снижающейся до данного уровня, не будет достигнут требуемый рассчитанный процентный уровень.

На этапе 460 лазерный пучок подают во вращающийся контейнер, чтобы получить активированные стволовые клетки.

В одном варианте осуществления вышеописанный способ приводит к стволовым клеткам, которые по отношению к введению неактивированных стволовых клеток обладают повышенной экспрессией на поверхности клеток интегринов альфа-4, бета-1 и бета-2. В одном варианте осуществления вышеописанный способ приводит к стволовым клеткам, которые по отношению к введению неактивированных стволовых клеток обладают повышением приблизительно на 30-35% CD34, маркера поверхности гемопоэтических стволовых клеток.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую систему для генерации активированных стволовых клеток посредством подачи амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего предварительно определенные длину волны и выходную мощность, в контейнер, содержащий неактивированные стволовые клетки. Система 500 содержит вращающийся контейнер 510, содержащий неактивированные стволовые клетки, амплитудный модулятор 520 для модуляции лазерного пучка для получения лазерного пучка, имеющего амплитуду, модулированную в диапазоне от 405 до 980 нанометров, расширитель пучка 530 для расширения лазерного пучка в два-семь раз, генератор 540 узлов Страчана-Овокайтиса для получения предварительно определенной длины волны лазерного пучка; и устройство фазового подавления для регулировки фазового подавления лазерного пучка 550 для получения предварительно определенной выходной мощности лазерного пучка. В различных вариантах осуществления контейнер вращают со скоростью один оборот за каждые 3-5 секунд, и/или одновременно перемещают вверх и вниз в течение приблизительно 15 секунд в каждом направлении.

Пример 1: Направляемые лазером стволовые клетки для обратного развития церебрального паралича.

Пациент: Женщина, 20 лет, с церебральным параличом из-за гипоксического повреждения головного мозга имела значительные ограничения жизнедеятельности с детства. При том, что ее познавательная способность довольно хорошо сохранилась, она имела заметную спастичность, а ее колени имели значительное ограничение сгибания. Ее речь была понятной и последовательной, но с придыханием. Ее исследование отличалось заметным дисбалансом содружественного взгляда глаз, причем правый глаз имел тенденцию к отклонению наружу. Другое исследование черепных нервов продемонстрировало достаточную интактность, за исключением того, что речь была слегка дизартричной. Сила ее верхних конечностей была нормальной за исключением слабого захвата, и тонус был относительно нормальным. Напротив, ее нижние конечности демонстрировали значительную спастичность при сгибании в коленях до приблизительно 45 градусов, так что отсутствовала возможность стоять без посторонней помощи.

Процедура: Для инъекции готовили 10 миллионов стволовых клеток пуповинной крови. Данные клетки концентрировали в приблизительно 3 куб. см. Перед инъекцией их обрабатывали с помощью лазерного излучения с длиной волны 674 нм и амплитудной модуляцией на 10 МГц, которое вначале пропускали через 5-кратный расширитель пучка и затем через генератор узлов Страчана-Овокайтиса или устройство SONG, которое описано в настоящем документе.

При минимальном фазовом подавлении в устройстве выходная мощность составляла 1,15 мВт, затем ее подавляли по фазе посредством регулировки оптики до выходного значения 0,46 мВт. Оставшийся свет находится в форме разреженных узлов конструктивной интерференции, которые имеют гораздо бóльшую глубину проникновения, чем обычный лазерный свет в видимом диапазоне длин волн, который интенсивно рассеивается после 2-5 мм. Клетки активировали посредством медленного вращения шприца, содержащего клетки, посредством пучка в течение 77 секунд.

Активированные стволовые клетки вводили пациенту посредством медленного в/в струйного введения в течение периода времени, составляющего 3 минуты. После инфузии активированных стволовых клеток их направляли в головной мозг и спинной мозг с помощью пучка, медленно сканирующего вверх и вниз по центральным отделам позвоночника или медленно сканирующего назад и вперед, а затем вверх и вниз по соответствующим участкам головного мозга до тех пор, пока не была просканирована вся область. Скорость движения пучка составляла приблизительно 1-2 см в секунду по соответствующим участкам, освещаемым чрезкожно следующим образом:

Нижний отдел позвоночника: 2,5 минуты

Верхний отдел позвоночника: 2,5 минуты

Правый затылочный отдел: 1 минута

Правый височно-теменной отдел: 3 минуты

Правый фронтальный отдел: 1 минута

Левый фронтальный отдел: 1 минута

Левый височно-теменной отдел: 3 минуты

Левый затылочный отдел: 1 минута

В различных вариантах осуществления молекулы клеточной адгезии стволовых клеток становились активированными благодаря применению амплитудно-модулированного лазерного пучка, как показано выше. Дальнейшая активация стволовых клеток имеет место, когда эти клетки направляют внутри тела для достижения целевой ткани посредством использования метода лазерного направления. В некоторых вариантах осуществления имеет место эффект фотопритяжения от направляющего лазерного пучка, который также мог бы быть связан с активацией состояния молекул клеточной адгезии. Активность молекул клеточной адгезии в объеме ткани, которую стимулирует направляющий лазерный пучок, делает как стволовые клетки, так и целевую ткань более липкими. Следовательно, стволовые клетки имеют повышенную тенденцию не только оставаться там, где был направляющий лазерный пучок, поскольку они циркулируют по телу, но получать инструкции от нативной ткани в отношении состояния, которого должны достигать стволовые клетки, и способа, которым они должны интегрироваться в ткань.

В различных вариантах осуществления участок покрытия направляющим лазерным пучком представляет собой участок, который позволяет направлять пучок по проекции на поверхность всего объема органа или ткани, подлежащих лечению, по меньшей мере двум-трем осям, и коллимированным для получения наибольшего общего суммарного лечения требуемого объема ткани. В варианте осуществления осуществляют фазовое подавление направляющего лазерного пучка на 20-90%. В другом варианте осуществления фазовое подавление лазерного пучка находится в пределах 50%-70%. В еще одном варианте осуществления осуществляют фазовое подавление приблизительно на 60%. В различных вариантах осуществления направляющий лазерный пучок может оставаться в местоположении ткани, требующей лечения, на все время лечения, когда участок, требующий лечения, мал, как при болезни Паркинсона, или может проходить по большему органу со скоростью примерно 1-2 см в секунду.

Результаты: Процедура хорошо переносилась. Непосредственно после нее она описала ощущение энергии и покалывания в своем головном мозге и теле, особенно в нижней части своих ног и ступнях. Она также почувствовала, что уже произошло снижение спастического мышечного тонуса, и она почувствовала себя спокойно и расслабленно.

Через одну неделю она отметила заметное повышение гибкости нижних конечностей и могла вытянуть свои ноги вперед до 10-12 градусов. Через один месяц она смогла стоять без поддержки. Стоит отметить, что через семь недель после процедуры она была в состоянии ходить на короткие расстояния без посторонней помощи. Она также наблюдала значительное улучшение тонкой координации своих рук и пальцев, что позволило ей впервые нарисовать прямоугольники и треугольники. Ее контроль дыхания улучшился, и она отметила, что она могла говорить и быть понятой по телефону гораздо лучше, чем раньше.

Пример 2: Направляемые лазером стволовые клетки для регенерации ткани и функционирования миокарда

Пациент: Белый мужчина, 69 лет, имел терминальную стадию застойной кардиомиопатии после нескольких инфарктов миокарда, и измеренная фракция сердечного выброса находилась в диапазоне 15-17%. Его прогноз был очень плохим, и надежда на продолжительное выживание оставалась только в случае имплантации устройства для поддержки левого желудочка. Он имел бледный и синюшный внешний вид, и общение было затруднено, что соответствует состоянию низкой перфузии.

Процедура: 120 куб. см периферической крови забирали из вены субъекта. Ее концентрировали до 20 куб. см обогащенной стволовыми клетками плазмы с использованием стандартного устройства для данной процедуры. Это обеспечило примерно 10 миллионов аутологичных выделенных из крови стволовых клеток.

Клетки озонировали с помощью 15 куб. см озона, который барботировали через клетки. Конфигурация лазерного излучения - излучение на 674 нм, модулированое при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 1,80 до 0,69 мВт. Стволовые клетки обрабатывали в шприце с помощью этого пучка в течение 3 минут.

Затем активированные стволовые клетки инфузировали пациенту посредством медленного в/в струйного введения в течение периода, составляющего 5 минут. После инфузии активированных стволовых клеток их направляли в сердце с помощью пучка, направленного чрезкожно на миокард через переднюю проекцию миокарда от передней стенки грудной клетки в течение 5 минут и боковую проекцию миокарда через боковую стенку грудной клетки в течение 5 минут. Пучок направляли по данным соответствующим областям медленно, проходя из стороны в сторону и вверх и вниз, для того чтобы покрыть всю миокардиальную область по обоим этим осям, со скоростью примерно 1-2 см в секунду.

Результаты: Процедура хорошо переносилась. Пятнадцать-двадцать минут спустя кожа пациента имела больше цвета и его синюшные губы стали розовыми и окрашенными. Его спутанное состояние сознания стало гораздо яснее. Через 45-60 минут у него увеличилась физическая энергия, он вылез из своего кресла и танцевал под музыку, играющую в кабинете.

Эту процедуру повторяли еще два раза с интервалами приблизительно по 3 недели, причем пациент демонстрировал увеличивающееся восстановление силы и функционирования. Он прошел путь от одышки при физической нагрузке при крайне ограниченной физической активности порядка половины блока до того, что стал способен проходить несколько блоков и возвращаться к работе. Итоговая эхокардиограмма после третьей процедуры показала весьма заметное удвоение функции до фракции сердечного выброса 30-34%.

Пример 3: Терапия направляемыми лазером стволовыми клетками для восстановления повреждения спинного мозга

Пациент: Мужчина, 24 года, с квадриплегией через четыре года после перелома C4-C5 при травме во время серфинга с практически отсутствующим функционированием ног и ограниченным проксимальным пожиманием верхних конечностей. Его сенсорный уровень демонстрировал заметное снижение ощущения ниже сосковой линии.

Процедура: Двадцать миллионов стволовых клеток пуповинной крови подготовили и концентрировали до приблизительно 5 куб. см. Конфигурация лазерного излучения - излучение на 674 нм, модулированное при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 0,85 мВт до 0,33 мВт. Клетки медленно вращали через пучек вверх и вниз в течение примерно 3 минут. Пять миллионов клеток были применены интраназально после того, как носовой проход был подготовлен с помощью гиалуронидазы для повышения их способности к прохождению через решетчатую пластину.

Пятнадцать миллионов активированных стволовых клеток пуповинной крови инфузировали пациенту посредством медленного внутривенного струйного введения за период времени, составляющий 5 минут. После инфузии активированных стволовых клеток их направляли в область лечения с помощью лазерного пучка, который применяли чрезкожно над участком C2-C8, проводя вертикально медленными движениями по центральному отделу позвоночника и затем горизонтально из стороны в сторону на 2,5 см в каждую сторону от средней линии в течение 15 минут.

Результаты: Процедура хорошо переносилась, хотя у него не было особого субъективного ощущения от опыта во время самого процесса. Через одну неделю его сестра (его основная сиделка) сообщила, что у него стала более чувствительной абдоминальная область. У него также появилось больше физической энергии, и он почувствовал, что он может начать использовать легкие веса для своих рук. Через шесть-восемь недель имело место даже более заметное восстановление с большими движениями его рук, включая способность отбивать теннисный мяч обратно обеими ладонями. Также стал возможным некоторый дистальный контроль со способностью начать есть самостоятельно с некоторой механической поддержкой. При использовании Локомата для имитации движений при ходьбе он испытал такое улучшение, что смог удерживать приблизительно 30% своего веса и смог делать ударные движения своими ногами в бассейне.

Пример 4: Терапия направляемыми лазером стволовыми клетками для восстановления функции при рассеянном склерозе (MS)

Пациент: Белая женщина, 52 года, с историей MS в течение 8 лет, демонстрирующая обострение неврологических симптомов. В первую очередь она отмечала слабость в ее левой руке и левой ноге и проблемы с речью и глотанием, что было подтверждено при осмотре.

Процедура: 30 мл жира из медиальных областей ее бедра собирали и затем обрабатывали для получения концентрата получаемых из адипозной ткани мезенхимальных стволовых клеток. Приблизительно 60 мл периферической крови забирали и обрабатывали для концентрирования стволовых клеток, аналогично примеру 2. Эти клетки затем смешивали в пакете объемом приблизительно 150 мл с полунормальным солевым раствором с 5% декстрозы.

Конфигурация лазерного излучения - излучение на 674 нм, модулированное при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 1,40 до 0,55 мВт. Стволовые клетки обрабатывали в пакете для внутривенного введения с помощью этого пучка, медленно перемещающегося поперек и из стороны в сторону в течение 5 минут. Затем комбинацию адипозных и полученных из периферической крови стволовых клеток инфузировали внутривенно в течение 95 минут.

После инфузии активированных стволовых клеток их направляли в головной мозг и спинной мозг с помощью пучка, медленно сканирующего вверх и вниз центральный отдел позвоночника и/или сканирующего назад и вперед, а затем вверх и вниз над соответствующими участками головного мозга до тех пор, пока вся область не была просканирована. Скорость движения пучка составляла приблизительно 1-2 см в секунду над соответствующими участками, освещаемыми чрезкожно, причем этап лазерного направления выполняли как в начале инфузии, так и, еще раз, после того, как инфузировали все клетки. Первый из них начинали через 35 минут после начала инфузии, а второй непосредственно при окончании инфузии через 95 минут после его начала. Каждый из этих двух сеансов имел следующую схему и соответствующие длительности:

Правый затылочный отдел: 1 минута

Правый височно-теменной отдел: 3 минуты

Правый фронтальный отдел: 1 минута

Левый фронтальный отдел: 1 минута

Левый височно-теменной отдел: 3 минуты

Левый затылочный отдел: 1 минута

Позвоночник: 5 минут

Во время первого из применений лазера пациент описывала значительные покалывающие и электрические ощущения по всем ее лицу и шее, а затем в верхней и нижней части ее спины. Во время второго применения она чувствовала значительное покалывание по своим лицу, шее и речевому аппарату. Она чувствовала тепло и покалывание именно тогда, когда пучок находился между ее лопатками, затем вверх и вниз по позвоночнику вместе с пучком.

Результаты: Через двадцать минут после завершения процедуры ее сила в левой руке стала заметно лучше, причем 3/5 силы проксимальных сгибателей и разгибателей улучшились до 4,5/5 силы. Сила ее левой ноги проксимально и дистально продемонстрировала практически полное восстановление от 3,5/5 до 5/5 силы. После наблюдения в течение одного года улучшение сохранилось, и она свободна от обострений своего заболевания.

Пример 5: Терапия направляемыми лазером стволовыми клетками для обратного развития болезни Паркинсона

Пациент: Белый мужчина, 71 год, у которого была диагностирована болезнь Паркинсона за 12 лет до этого, и который демонстрировал постепенное прогрессирование заболевания. Пациент был на мирапексе, сталево и аспирине. Он жаловался на тихую речь, письмо маленькими буквами, шаркающую походку, затруднения при повороте и тремор своих рук. При его неврологическом осмотре были замечены умеренная потеря слуха его правым ухом, двигательная функция, демонстрирующая умеренное снижение силы двустороннего сгибания его голеней, пальценосовая проба с тенденцией к промахам из-за интенционного тремора, медленное чередующееся прикосновение пальцами и широкая походка с небольшими шагами, которая была медленной, почти без маховых движений руками, и ходьба с пятки на носок, которая была нетвердой.

Процедура: 30 мл жира из медиальных участков бедра собирали и затем обрабатывали для получения концентрата получаемых из адипозной ткани мезенхимальных стволовых клеток. Около 60 мл периферической крови забирали и обрабатывали для концентрирования стволовых клеток, аналогично примеру 2. Эти клетки затем смешивали в пакете объемом примерно 150 мл с полунормальным солевым раствором с 5% декстрозы.

Конфигурация лазера поддерживала излучение на 674 нм, модулированное при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 1,36 до 0,52 мВт. Стволовые клетки обрабатывали в пакете для внутривенного введения с помощью данного пучка, медленно перемещающегося поперек и из стороны в сторону в течение 5 минут. Затем комбинацию адипозных и полученных из периферической крови стволовых клеток медленно инфузировали внутривенно в течение 84 минут.

Через примерно 25 минут после того, как начинали инфузию, лазер применяли к коже от левой боковой части черепа перпендикулярно к коже и в направлении черного вещества в течение 3 минут. Затем пучок передвигали под углом примерно 45 градусов по отношению к оси первого пучка, для того чтобы приблизиться к черному веществу по 2 различным осям, также в течение 3 минут. Это повторяли с правой стороны для 2 применений по 3 минуты каждое. После того как инфузия была закончена, данную процедуру повторяли для 2 применений по 3 минуты каждое с правой и левой стороны. Процедура хорошо переносилась.

Результаты: Непосредственно после завершения вышеописанного протокола повторяли неврологический осмотр, и он продемонстрировал несколько улучшений. Пальценосовая проба проходила быстрее и точнее со значительно сниженным тремором. Чередующееся прикосновение пальцами стало быстрее и точнее. Его шаг стал длиннее и более сбалансированным с улучшенными маховыми движениями рук. Ходьба с пятки на носок стала лучше с большей устойчивостью. Особенно удивительно, что его речь стала сильнее и более резонансной.

После процедуры у него были подъемы и спады, но в целом сохранялось улучшение. Он увеличил свою работоспособность с 2 до 3 клиентов в день. Он подвергался повторению вышеуказанной процедуры через 1 и 3 месяца после первоначальной процедуры. Единственное отличие заключалось в том, что применение лазера было увеличено до применения лазера по 3 различным осям, направленным на черное вещество с каждой стороны, в течение 3 минут по каждой. Одна ось проходит с боковой стороны головного мозга параллельно нижней стенке черепа, вторая с верней части головы, и третья примерно посередине между ними. После третьей процедуры пациент сохранял общее улучшение в течение 10 месяцев наблюдения.

Пример 6: Терапия направляемыми лазером стволовыми клетками для улучшения при амиотрофическом боковом склерозе (ALS)

Пациент: Белая женщина, 69 лет, с диагнозом агрессивного бульбарного варианта ALS, поставленным 6 месяцами ранее. В течение 1-1,5 лет она отмечала слабость рук и ног, больше с правой, чем с левой стороны и с большей слабостью рук, чем ног. Она не могла снять рубашку или вытереть свою спину полотенцем. В течение 6 месяцев она отмечала прогрессивное и изнурительное ухудшение функций речи и глотания. Она также испытывала накопление слюны со случайным слюнотечением и использовала экстрактор слюны при чрезмерном накоплении. Она должна была избегать булочек и мягкого хлеба из-за их склонности к застреванию. За предшествующий год она потеряла 40 фунтов. Она также жаловалась на боль в средней и верхней части груди, а МРТ за один год до этого показала фораминальное сужение вплоть до от умеренной до тяжелой степени сегментов позвоночника C3-C6.

Ее осмотр показал, что женщина была очень худа с относительно сниженной массой жира и мышц. Ее неврологический осмотр показал невнятную речь, которая была тихой и труднослышимой. Ей было трудно высовывать свой язык и контролировать его направление. Сила рук была уменьшена до 2-3/5 справа и 3-4/5 слева. Сила ног составляла 3/5 справа проксимально и дистально и 4/5 слева проксимально и дистально. Глубокие сухожильные рефлексы были подавлены справа по сравнению с левой стороной, возможно просто вследствие слабости. Фаза релаксации рефлекса ее правого ахиллова сухожилия была замедлена.

Процедура: Конфигурация лазерного излучения – излучение на 674 нм, модулированное при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 1,28 до 0,53 мВт.

В наличии было 2 контейнера стволовых клеток пуповинной крови (CBSC), один объемом 2 мл с 50 миллионов CBSC, а другой с 9 мл, содержащий 100 миллионов CBSC. Контейнеры обрабатывали с помощью лазера, медленно поворачивая их перед пучком при перемещении контейнеров вверх и вниз в течение 3 минут каждый.

Больший контейнер с клетками использовали для инъекции в параспинальные горячие точки воспаления на следующих уровнях позвоночника: C6, T2, T4, T12, L1, L2, L4 и L5. Инъекция в правую область C6 была связана с сильной болью во время инъекции и в течение нескольких минут после нее. Дискомфорт был слабым при инъекции в другие параспинальные области. Для этой цели были использованы две трети из 100 миллионов клеток, 33 миллиона не использованных клеток объединили со шприцем, содержащим 50 миллионов клеток. 83 миллиона клеток, полученных таким образом, инъецировали после стерильной подготовки и анестезии интратекально посредством спинномозговой пункции.

Лазерное излучение сканировали над стволовым участком головного мозга, шейным отделом позвоночника и верхним грудным отделом позвоночника, медленно проходя дорсально от верхних к нижним, затем от нижних к верхним частям данной зоны, при примерно 1-2 см в секунду в течение всего 8 минут. Люмбальная пункция и применение лазера хорошо переносились, и отсутствовали какие-либо значительные нежелательные эффекты.

Результаты: Приблизительно через 10 минут после протокола ее неврологический статус был заново определен, причем были уже очевидны заметные улучшения. Ее речь стала уже несколько сильнее и яснее с лучшим контролем движения и высовывания ее языка. В частности, она демонстрировала и отмечала, что ее способность артикулировать и дифференцировать букву "m" и букву "n" стала гораздо выше. Сила ее правой руки улучшилась и стала почти равной силе левой. Фаза релаксации рефлекса ее правого ахиллова сухожилия стала менее замедленной.

Была начата метаболическая программа, способствующая выравниванию повышенных уровней свинца и ртути. Она продолжала поправляться с устойчивым улучшением в течение 6 недель, ожидая уменьшения количества металлов для другого цикла лечения.

Пример 7: Терапия направляемыми лазером стволовыми клетками для регенерации хрящей

Пациент: Белая женщина, 73 года, повредившая свое правое колено в несчастном случае при каякинге, страдающая от множества небольших разрывов своего медиального мениска. Она испытывала боль и ограничение движения в течение нескольких месяцев перед лечением. Осмотр колена показал полный диапазон движения, слабую болезненность при пальпации медиальной области надколенника и слабую крепитацию. Отсутствовал выпот, и нейроваскулярный осмотр, а связки были неповрежденными.

Процедура: 30 мл жира из медиальных областей бедра собирали и затем обрабатывали для получения концентрата получаемых из адипозной ткани мезенхимальных стволовых клеток. Примерно 60 мл периферической крови забирали и обрабатывали для концентрирования стволовых клеток аналогично примеру 2. Это приводило к 3 контейнерам мезенхимальных клеток адипозного происхождения и 2 контейнерам происходящих из периферической крови стволовых клеток по 6-8 мл каждый.

Конфигурация лазерного излучения - излучение на 674 нм, модулированное при 10 МГц, пропущенное через 5-кратный расширитель пучка и затем сопряженное по фазе посредством устройства SONG от 1,36 до 0,52 мВт. Контейнеры обрабатывали с помощью лазера, медленно поворачивая их перед пучком при перемещении контейнеров вверх и вниз, с мезенхимальными клетками адипозного происхождения в течение 3 минут каждый, а с происходящими из периферической крови стволовыми клетками в течение 2 минут каждый.

После стерильной подготовки и обкладывания салфетками, и локальной анестезии проводили инъекцию в правое колено в следующей последовательности:

7 мл мезенхимальных стволовых клеток адипозного происхождения (MSC)

7 мл происходящих из периферической крови стволовых клеток (PBSC)

7 мл MSC

7 мл PBSC

7 мл MSC

Лазер применяли, медленно проходя над правой передней стороной колена из стороны в сторону и вверх и вниз над нижней половиной колена со скоростью примерно 1 см в секунду в течение 5 минут. Процедура хорошо переносилась без дискомфорта в правом колене в течение одного часа после процедуры.

Весь процесс повторяли еще два раза с интервалами в один месяц, всего 3 сеанса. Все процедуры хорошо переносились, и отсутствовали какие-либо значительные нежелательные эффекты.

Результаты: Через 4 месяца после последней процедуры она в целом не испытывала боли, но только редкий дискомфорт при поднятии веса. Улучшились результаты осмотра, причем болезненность при пальпации отсутствовала, и крепитация уменьшилась до минимальной. Последующее МРТ-сканирование показало, что большая часть разрывов медиального мениска была полностью излечена с несколькими минимальными остаточными дефектами, которые не были признаны клинически значимыми.

Приведенные выше примеры являются лишь иллюстрацией многих применений системы настоящего изобретения. Хотя только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения было описано в настоящем документе, следует понимать, что настоящее изобретение может быть осуществлено во многих других конкретных формах без отхода от сущности или объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящие примеры и варианты осуществления следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие, и настоящее изобретение может быть модифицировано в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой терапии. Осуществляют образование активированных стволовых клеток из неактивированных стволовых клеток посредством обработки неактивированных стволовых клеток амплитудно-модулированным лазерным пучком, имеющим длину волны 674 нанометра и частоту 10 МГц, в течение периода времени от 77 секунд до 3 минут. Система для образования активированных клеток содержит наводящий лазерный пучок, направляемый по телу с использованием по меньшей мере двух различных путей, которые наклонены на 45 градусов по отношению друг к другу и которые пересекаются в поврежденной миокардиальной ткани. Предложенная группа изобретений обеспечивает эффективное восстановление поврежденной биологической ткани. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 пр., 5 ил.

1. Способ регенерации поврежденной миокардиальной ткани и улучшения сердечной функции, содержащий:

получение неактивированных стволовых клеток;

образование активированных стволовых клеток из неактивированных стволовых клеток посредством обработки неактивированных стволовых клеток амплитудно-модулированным лазерным пучком, имеющим длину волны 674 нанометра и частоту 10 МГц, в течение периода времени от 77 секунд до 3 минут;

введение активированных стволовых клеток в тело, содержащее упомянутую поврежденную миокардиальную ткань; и

использование наводящего лазерного пучка для направления активированных стволовых клеток внутри тела в местоположение упомянутой поврежденной миокардиальной ткани, причем наводящий лазерный пучок направляют по телу с использованием по меньшей мере двух различных путей, которые наклонены на 45 градусов по отношению друг к другу и которые пересекаются в упомянутой поврежденной миокардиальной ткани;

при этом фракция сердечного выброса пациента, измеренная после введения активированных стволовых клеток, увеличивается относительно фракции сердечного выброса пациента, измеренной перед введением активированных стволовых клеток.

2. Способ по п. 1, причем перед обработкой неактивированных стволовых клеток лазерный пучок расширяют в пять раз посредством пропускания лазерного пучка через расширитель пучка.

3. Способ по п. 1, причем перед обработкой неактивированных стволовых клеток лазерный пучок пропускают через расширитель пучка.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий выполнение фазового подавления амплитудно-модулированного лазерного пучка и регулирование фазового подавления амплитудно-модулированного лазерного пучка для достижения выходной мощности до обработки неактивированных стволовых клеток.

5. Способ по п. 1, причем обработка неактивированных стволовых клеток содержит подачу амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего длину волны 674 нанометра, в контейнер, содержащий неактивированные стволовые клетки, причем контейнер вращают со скоростью один полный оборот за каждые 3-5 секунд, и при этом контейнер перемещают вверх и вниз в течение 15 секунд одновременно с вращением.

6. Способ по п. 1, причем неактивированные стволовые клетки являются аутологичными или экзогенными.

7. Способ по п. 1, причем по сравнению с неактивированными стволовыми клетками активированные стволовые клетки имеют повышение CD34.

8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий выполнение фазового подавления амплитудно-модулированного лазерного пучка и регулирование фазового подавления амплитудно-модулированного лазерного пучка для достижения выходной мощности до обработки неактивированных стволовых клеток.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий выполнение фазового подавления направляющего лазерного пучка на 20-90%.

10. Система для регенерации поврежденной миокардиальной ткани и улучшения сердечной функции, содержащая:

амплитудный модулятор для генерирования амплитудно-модулированного лазерного пучка, имеющего длину волны 674 нанометра и частоту 10 МГц;

расширитель пучка для расширения амплитудно-модулированного лазерного пучка;

устройство фазового подавления для регулирования фазового подавления лазерного пучка с получением выходной мощности лазерного пучка;

контейнер, предназначенный для содержания стволовых клеток, причем лазерный пучок выполнен направляемым к контейнеру в течение периода времени от 77 секунд до 3 минут для того, чтобы образовывать активированные стволовые клетки; и

наводящий лазерный пучок, предназначенный для направления к упомянутой поврежденной миокардиальной ткани и выполненный с возможностью направления активированных стволовых клеток к упомянутой поврежденной миокардиальной ткани, причем наводящий лазерный пучок выполнен направляемым по телу с использованием по меньшей мере двух различных путей, которые наклонены на 45 градусов по отношению друг к другу и которые пересекаются в упомянутой поврежденной миокардиальной ткани;

при этом фракция сердечного выброса пациента, измеренная после введения активированных стволовых клеток, увеличивается относительно фракции сердечного выброса пациента, измеренной перед введением активированных стволовых клеток.

11. Система по п. 10, причем расширитель пучка выполнен с возможностью получения длины волны лазерного пучка.

12. Система по п. 10, причем амплитудно-модулированный лазерный пучок выполнен пропускаемым через расширитель пучка для того, чтобы расширить амплитудно-модулированный лазерный пучок в 5 раз.

13. Система по п. 10, причем контейнер выполнен вращаемым со скоростью один оборот за каждые 3-5 секунд и одновременно перемещаемым вверх и вниз в течение 15 секунд.

14. Система по п. 10, причем после подвергания воздействию упомянутого амплитудно-модулированного лазерного пучка активированные стволовые клетки имеют повышение CD34 по сравнению со стволовыми клетками до подвергания воздействию упомянутого амплитудно-модулированного лазерного пучка.

15. Система по п. 10, причем направляющий лазерный пучок предназначен подвергаться фазовому подавлению на 20-90%.