DE69735763T2

DE69735763T2 - Intravaskuläre verabreichung von medikamenten durch elektroporation

Info

Publication number: DE69735763T2
Application number: DE69735763T
Authority: DE
Inventors: B. Sukhendu San Diego DEV; B. Nagendu Cleveland DEV; A. Gunter San Diego HOFMANN
Original assignee: Genetronics Inc
Current assignee: Genetronics Inc
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP4126095B2; EP0915721B1; JP2000515400A; DE69735763D1; WO1997049450A1; EP0915721A1; US20020045853A1; US5944710A; CA2258829C; CA2258829A1; EP0915721A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Elektroporation und insbesondere eine Vorrichtung zur intravaskulären Langzeitverabreichung von Zusammensetzungen wie z. B. Antithrombotika und Antikoagulantien.
Hintergrund der Erfindung
Bereits seit einiger Zeit ist bekannt, daß elektrische Felder verwendet werden können, um Poren in Zellen zu erzeugen, ohne ihnen dauerhaften Schaden zuzufügen. Diese Entdeckung ermöglichte die Einbringung bzw. Insertion großer Moleküle in Zellplasma. Es ist bekannt, daß Gene und andere Moleküle, z. B. pharmakologische Verbindungen, durch einen Prozeß, bekannt als Elektroporation, in Lebendzellen inkorporiert werden können.
Die Zellbehandlung durch Elektroporation wird durchgeführt, indem eine Zusammensetzung in einen Patienten infundiert und ein elektrisches Feld an die gewünschte Behandlungsstelle angelegt wird, die sich zwischen einem Elektrodenpaar befindet. Die Feldstärke muß ziemlich genau eingestellt werden, so daß die Elektroporation der Zellen ohne Schädigung oder höchstens mit minimaler Schädigung von beliebigen normalen oder gesunden Zellen erfolgt. Die Entfernung zwischen den Elektroden kann dann gemessen werden, und eine geeignete Spannung gemäß der Formel E = V/d kann dann an die Elektroden angelegt werden (E = elektrische Feldstärke in V/cm; V = Spannung in Volt; und d = Entfernung in cm).
Studien haben ebenfalls gezeigt, daß große Nucleotidsequenzen (bis zu 630 kb) durch Elektroporation in Säugetierzellen insertiert werden können (Eanault et al., Gene (Amster dam), 144(2): 205, 1994; Nucleic Acids Research, 15(3): 1311, 1987; Knutson et al., Anal. Biochem., 164: 44, 1987; Gibson et al., EMBO J., 6(8): 2457, 1987; Dower et al., Genetic Engineering, 12: 275, 1990; Mozo et al., Plant Molecular Biology, 16: 917, 1991), wodurch zum Beispiel ein effizientes gentherapeutisches Verfahren ermöglicht wird.
Die Iontophorese verwendet elektrischen Strom zur Aktivierung und Modulation der Diffusion eines geladenen Moleküls durch eine biologische Membrane, z. B. die Haut, auf eine Weise, die der passiven Diffusion mit einem Konzentrationsgradienten ähnelt, jedoch in einer erleichterten Rate. Im allgemeinen verwendet die Iontophoresetechnologie eine elektrische Spannung über eine halbdurchlässige Barriere oder einen Strom durch diese. Die Verabreichung von Heparinmolekülen an Patienten ist bisher mittels Iontophorese (IO) gezeigt worden, ein Verfahren, das Schwachstrom (Gleichstrom) verwendet, um geladene Spezies in die Arterienwand zu befördern. Die iontophoretische Verabreichung von Heparin (1000 U/ml) in Schweinearterien erwies sich als sicher und gut verträglich, ohne eine Veränderung der Koronarangiographie oder der normalen physiologischen Parameter wie Blutdruck und Herzrhythmus. Obwohl Heparin in unterschiedlichen Konzentrationen von 1000 U/ml bis 20000 U/ml dazu führt, daß nach IO-Verabreichung im Vergleich zur passiven Verabreichung größere Konzentrationen im Gefäß verbleiben, werden annähernd 1 Stunde nach der Heparinverabreichung 96 Prozent des Arzneimittels herausgespült (Mitchel et al., ACC 44th Annual Scientific Session, Abs. Nr. 092684, 1994). Es ist ebenfalls berichtet worden, daß die Thrombozytenablagerung nach einer IO-Verabreichung von Heparin im Ballonversetzungsmodell bei Schweinen verringert ist. Ferner ist ¹²⁵I-markiertes Hirudin iontophoretisch in Schweinehalsschlagadern verabreicht worden (Fernandez-Ortiz et al., Circulation, 89: 1518, 1994). Eine lokale Konzentration von Hirudin kann durch IO erreicht werden, jedoch werden, wie bei den obigen Experimenten mit Heparin, 80% des Arzneimittels innerhalb einer Stunde ausgespült, und nach drei Stunden ist die Konzentration die gleiche wie bei der passiven Verabreichung.
Heparine werden therapeutisch häufig zur Vorbeugung und Behandlung von Venenthrombosen verwendet. Abgesehen von Wechselwirkungen mit Plasmakomponenten wie Antithrombin III oder Heparin-Kofaktor II, können Wechselwirkungen mit Blut und Gefäßwandzellen deren therapeutischem Effekt zugrunde liegen. Die Bezeichnung Heparin umfaßt eine Familie von unverzweigten Polysaccharidspezies, bestehend aus alternierenden 1-4-verknüpften Resten von Uronsäure (L-Iduron- oder D-Glucuronsäure) und D-Glucosamin. Rohheparinfraktionen, im allgemeinen gewonnen vom Rind oder Schwein, sind hinsichtlich Größe (5000 bis 40000 Dalton), Monosaccharidsequenz, Sulfatlage und gerinnungshemmender Aktivität heterogen. Säugetierheparin wird aus Bindegewebe-Mastzellen synthetisiert und in Körnchen gespeichert, die nach der Aktivierung dieser Zellen in den Extrazellulärraum freigegeben werden können. Insgesamt kommt Heparin seltener vor als verwandte Sulfatpolysaccharide, wie etwa Heparansulfat, Dermatansulfat und Chondroitinsulfat, die in fast allen Geweben von Wirbeltieren synthetisiert werden. Heparin und diese anderen Strukturen werden im allgemeinen als Glycosaminoglycane bezeichnet.
Die gerinnungshemmende Aktivität von Heparin beruht in erster Linie auf einer spezifischen Pentasaccharidsequenz, die in etwa einem Drittel der handelsüblichen Heparinketten, die aus der Darmschleimhaut von Schweinen aufbereitet werden, vorhanden ist. Dieses Pentasaccharid, (αG1cNR16Sβ(1-4)G1cAα(1-4), G1cNS3S6R2α(1-4), IdoA2Sα(1-4)G1cNS6S), wobei R1 = -SO₃- oder -COCH₃ und R2 = -H oder -SO₃- ist, ist ein Ligand mit hoher Affinität für das zirkulierende Plasmaprotein Antithrombin (Antithrombin III, AT-III) und löst beim Binden eine Konformationsänderung aus, die zu einer signifikanten Steigerung der Bindungsfähigkeit des Antithrombins führt und Koagulationsfaktoren, Thrombin, Xa, Ixa, VIIa, XIa and XIIa, deaktiviert. Damit Heparin die Aktivität von Antithrombin gegen Thrombin unterstützt, muß es das ausdrücklich anerkannte Pentasaccharid enthalten und eine Länge von mindestens 18 Saccharideinheiten haben. Man glaubt, daß diese zusätzliche Länge notwendig ist, um Antithrombin und Thrombin zu überbrücken, wodurch ihre Interaktion optimiert wird. Andere Polymere, die in Heparin vor kommen, haben thrombozytenhemmende Effekte oder fibrinauflösende Effekte. In klinischer Entwicklung sind die niedermolekularen Heparine (LMW). Die Heparinverbindungen enthalten nur die spezifischen Polymere, die zur Aktivierung von Antithrombin-III benötigt werden. Sie haben eine größere spezifisch antithrombotische Aktivität und eine geringere thrombozytenhemmende Aktivität. Sie haben auch die Eigenschaft, einfacher dosierbar und sicherer zu sein.
Eine Hauptaufgabe vieler biotechnologischer Firmen und pharmazeutischer Unternehmen ist, sichere, einfache und wirkungsvolle Wege der Verabreichung von Medikamenten und Genen zu finden. Besonders im Bereich der Kardiologie hat es bisher ein beträchtliches Interesse an der Verabreichung von Medikamenten und Genen in die Arterienwand mittels einer Vielzahl von Einrichtungen gegeben. Zu Gentransferverfahren in bezug auf die Kardiologie sind kurze Übersichten erschienen (Dzau et al., TIBTECH, 11: 205, 1993; Nabel et al., TCM, Jan.-Feb.-Ausgabe: 12, 1991). Im Virussektor haben Retroviren trotz ihrer hohen Transfereffizienz mehrere Einschränkungen wie etwa 1) Größe (< 8 kb), 2) Potential zur Aktivierung von Onkogenesen, 3) Zufallsintegration und 4) Unfähigkeit, sich nicht teilende Zellen zu transfizieren. Andere Virusvektoren wie Adenoviren sind zwar leistungsfähig, haben aber ein potentielles Infektions- und Entzündungsrisiko. Obwohl die HVJ-vermittelte Transfektion hocheffizient ist, kann sie unspezifische Bindungen entfalten. Liposome, die sehr beliebt geworden sind, sind sicher und einfach zu handhaben, haben jedoch eine geringe Effizienz und lange Inkubationszeiten. Jüngste Änderungen der Formulierung der Liposome haben jedoch ihre Wirksamkeit um ein Vielfaches gesteigert.
Katheterverabreichungssysteme mit vielen verschiedenen Ballonkonfigurationen wurden ebenfalls zur lokalen Verabreichung von Genen und/oder Medikamenten verwendet. Diese weisen auf: Hydrogelballon, laserperforierter (Wolinsky-)Ballon, "Weeping-Channel"- und "Dispatch"-Ballons und deren Varianten (Azrin et al., Circulation, 90: 433, 1994; Consigny et al., J. Vasc. Interv. Radiol., 5: 553, 1994; Wolinsky et al., JACC, 17: 174B, 1991; Riessen et al., JACC, 23: 1234, 1994; Schwartz, Restenosis Summit VII, Cleveland, OH, 1995, Seiten 290–294). Die Verabreichungskapazität mittels Hydrogelballon ist beschränkt, und während der Anordnung kann der Katheter beträchtliche Mengen des einzuführenden Medikaments oder Wirkstoffs verlieren. Die Wirkung des Hochdruckstrahls im Wolinsky-Ballon kann Gefäßschädigungen verursachen, die durch die Erzeugung vieler Löcher, < 1 μm, (Weeping-Channel-Ballon) vermieden werden können. Der "Dispatch"-Katheter hat ein großes Interesse für die Medikamentenverabreichung ausgelöst, und er erzeugt kreisförmige Kanäle und kann als eine Perfusionsvorrichtung verwendet werden, die einen kontinuierlichen Blutfluß ermöglicht.
Der Gentransfer in Endothel- und glatte Muskelgefäßzellen und die regiospezifische Genexpression mittels Retrovirus und Liposom haben sich als durchführbar erwiesen, und die Einimpfung von Zellen für Gefäßprothesen und Stents wurde ebenfalls beschrieben (Nabel et al., JACC, 17: 189B, 1991; Nabel et al., Science, 249: 1285, 1990). Ein ideales Verfahren der Genverabreichung wäre die lokale intrazelluläre Insertion von Nucleinsäuresequenzen (z. B. Plasmid-DNS), um eine hohe Genexpression über eine angemessene Zeitdauer hinweg zu verabreichen.
US-A-5 304 120 offenbart eine Kathetervorrichtung mit einem aufblasbaren Ballon, mindestens einer Infusionsöffnung zur Einführung einer Zusammensetzung mit einem therapeutischen Wirkstoff in ein Gefäß eines Patienten, wobei sich die Öffnung proximal zum Ballon befindet, und einer ersten und zweiten Elektrode, die auf dem Ballon angeordnet sind und die Erzeugung eines elektrischen Feldes ermöglichen, das von ausreichender Stärke ist, um Zellen in dem Gefäß zu elektroporieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert. Die Erfindung bietet eine Vorrichtung zur lokalen intravaskulären Langzeitverabreichung einer Zusammensetzung in einen Patienten mittels eines elektrischen Pulsfeldes oder Elektroporation. Die hierin beschriebene Verabreichungsform ermöglicht das Verbleiben der Zusammensetzung in einem Gefäß in dem Patienten über eine ausgedehnte Zeitdauer. Das Verfahren ist ein katheterbasiertes System zur Verabreichung therapeutischer Wirkstoffe, z. B. direkt in die Zellen der Gefäßwand. Hohe lokale Langzeit-Konzentrationen einer Zusammensetzung werden durch die Verwendung des Verfahrens der Erfindung erreicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet für die intravaskuläre Verabreichung von solchen Zusammensetzungen wie etwa wucherungshemmende, gerinnungshemmende, thromboseverhindernde, restenosehemmende und thrombozytenhemmende Wirkstoffe. Das Verfahren ist geeignet für kardiologische Anwendungen, wie zum Beispiel die Behandlung der tiefen Venenthrombose (DVT), Freimachung von verstopften Kopfarterien, Erkrankungen peripherer Arterien und kardiovaskuläre Restenosen.
Die Erfindung bietet ferner eine Kathetervorrichtung zur Insertion einer Zusammensetzung in mindestens eine Zelle in einem Gefäß in einem Patienten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines intraluminalen Katheters.
2 oben zeigt ein Computerbild von fluoreszierendem Heparin in der gepulsten Kaninchenarterie und unten in der nichtgepulsten Arterie.
3 zeigt konfokale mikroskopische Bilder von Kaninchenarterien nach Fluoreszein-Heparinbehandlung. R1L1 zeigt die linke Arterie ohne Impuls, R1R1 zeigt die rechte Arterie mit Impuls, R2L1 zeigt die linke Arterie mit Impuls und R2E1 zeigt die rechte Arterie ohne Impuls.
4 zeigt konfokale Fluoreszenzmikroskopiebilder von Kaninchenarterien nach Heparinbehandlung. 4L2 zeigt die linke Arterie mit Impuls, 4R2 zeigt die rechte Arterie ohne Impuls, 4L1 zeigt die linke Arterie mit Impuls, und 1L3 zeigt die linke Arterie ohne Impuls.
5 zeigt konfokale Fluoreszenzmikroskopiebilder von Kaninchenarterien nach Heparinbehandlung. 12R1 – rechte Arterie mit Impuls, und 12L1 – linke Arterie ohne Impuls.
6 ist eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kaninchens, einschließlich der Katheterbeschreibung.
7 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen exemplarischen intraluminalen Elektroporationskatheters.
8, Tafeln a bis c zeigen Röntgenaufnahmen der Insertion des Katheters in die Kopfarterie (a), Infusion eines radioaktiven Kontrastmittels (b) bzw. Ballonauftreibung (c).
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung bietet eine Vorrichtung zur lokalen, gesteuerten und intravaskulären Langzeitverabreichung einer therapeutischen Zusammensetzung in ein Gefäß in einem Patienten unter Verwendung von Elektroporationstechnologien. Die Vorrichtung nutzt elektrische Pulsfelder und hat den Vorteil, die Nutzung niedrigerer Konzentrationen der Zusammensetzungen zu ermöglichen, im Gegensatz zu hohen Dosierungen, die üblicherweise bei passiven Verabreichungsmodalitäten verwendet werden.
Die Erfindung bietet ein Verabreichungssystem, das es ermöglicht, gesteuerte hohe lokale Langzeit-Konzentrationen pharmakologischer Wirkstoffe direkt an eine Stelle zu verabreichen, ohne den gesamten Kreislauf dem Wirkstoff auszusetzen. Pharmakologische Methoden, um zum Beispiel die Migration und Proliferation glatter Muskelzellen zu hemmen, wurden mit supraphysiologischen Dosen in Tierforschungsstudien wirkungsvoll verwendet. Jedoch können diese hohen Konzentrationen für die klinische Anwendung beim Menschen aufgrund des Risikos systemischer Nebenwirkungen und des Fehlens einer präzisen Zielstellung von Medikamenten, die in solch hohen Dosierungen systemisch verabreicht werden, unbrauchbar sein. Diese Erfindung ist klinisch relevant für die lokale Behandlung von Arterien, die katheterbasierten Eingriffen unterzogen werden, wie zum Beispiel Angioplastik, Atherektomie, Rotablation oder Stenting.
Ein Verfahren zur intravaskulären Langzeitverabreichung einer Zusammensetzung an einen Patienten umfaßt: Verabreichen der Zusammensetzung an den Patienten und Anlegen eines elektrischen Impulses an ein Gefäß mittels Elektroporation, wobei der Impuls von ausreichender Stärke und Dauer ist, damit der Impuls eine Elektroporation mindestens einer Zelle im Innern des Gefäßes bewirkt, so daß die Zusammensetzung in die Zellen in dem Gefäß abgegeben wird und im Gefäß verbleibt, was zu einer Langzeitverabreichung führt. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Iontophorese zur weiteren Abgabe der Zusammensetzung an eine Zelle angewendet werden, entweder vor, gleichzeitig mit oder nach der Elektroporation.
Die Bezeichung "Langzeit" wie hierin verwendet, bedeutet, daß, wenn die Zusammensetzung an das Gefäß abgegeben worden ist, diese für eine Dauer von 24 bis zu etwa 36 Stunden und üblicherweise für 12 Stunden in dem Gefäß verbleibt. Das heißt, es gibt im Vergleich zu der Konzentration der Zusammensetzung, die durch herkömmliche Verabreichung (z. B. passive Diffusion oder IO) abgegeben wurde, keine nennenswerte Ausspülung der Zusammensetzung.
Die Bezeichnungen "intravaskulär" und "Gefäß" beziehen sich auf jede Arterie, jede Vene oder jedes andere "Lumen" im Patientenkörper, an die/das der elektrische Impuls angelegt werden kann und in die/das die Zusammensetzung abgegeben werden kann. In der Fachwelt ist ein Lumen als ein Kanal innerhalb einer Röhre oder eines röhrenförmigen Organs bekannt. Beispiele von bevorzugten Gefäßen bei dem Verfahren der Erfindung sind u.a. die Koronararterie, Kopfarterie, die Oberschenkelarterie und die Darmbeinarterie. Ohne sich an eine einzelne Theorie binden zu wollen, wird angenommen, daß der an das Gefäß angelegte elektrische Impuls die Verabreichung der Zusammensetzung vor allem in die Zellen des mittleren Bereichs des Gefäßes ermöglicht, jedoch auch in die Intima und weniger in die Adventitia.
Die durch das Verfahren verabreichte Zusammensetzung ist u.a. eine beliebige Zusammensetzung, die eine erwünschte biologische Wirkung an der Elektroporationstelle haben würde. Bevorzugte Zusammensetzungen sind zum Beispiel u.a. thromboseverhindernde, restenosehemmende, thrombozytenhemmende und wucherungshemmende Zusammensetzungen. Weitere Zusammensetzungen sind u.a. Thrombozytenrezeptoren und Mediatorinhibitoren, Proliferationsinhibitoren für glatten Muskelzellen, Wachstumsfaktorinhibitoren, GpIIb/IIIa-Antagonisten, Wirkstoffe, die Zelladhesion und Zellaggregation hemmen, Wirkstoffe, die Thromboxanrezeptoren blockieren, Wirkstoffe, die den Fibriogenrezeptor blockieren usw. Spezifische Beispiele solcher Zusammensetzungen sind u.a. Heparin (einschließlich niedermolekulares Heparin und Fragmente davon), Hirulog, Tissue-Plasminogen-Aktivator (tPA), Urokinase, Streptokinase, Warfarin, Hirudin, Inhibitoren für Angiotensin umwandelnde Enzyms (ACE), PDGF-Antikörper, proteinspaltende Enzyme wie etwa Elastase und Kollagenase, Serotonin, Prostaglandine, Vasokonstriktoren, Vasodialatoren, Angiogenesefaktoren, Faktor VIII oder Faktor IX, Gewebefaktor, VLA-4, wachstumshemmendes Homöobox-Gen, GAX, L-Arginin, GR32191, Sulotroban, Ketanserin, Fischöl, Enoxaprin, Zilazapril, Forinopril, Lovastatin, Angiopeptin, Zyklosporin A, Steroide, Trapidil, Kolchizin, DMSO, Retinoide, Thrombininhibitoren, Antikörper gegen von-Willebrand-Faktor, Antikörper gegen Glycoprotein IIb/IIIa, Calcium-Chelatbildungs-Wirkstoffe usw. Weitere therapeutische Wirkstoffe (z. B. solche, die in der Gentherapie verwendet werden, chemotherapeutische Wirkstoffe, Nucleinsäure (z. B. Polynucleotide, einschließlich Antisense-Polynucleotide, zum Beispiel c-myc und c-myb), Peptide und Polypeptide, einschließlich Antikörper) können ebenfalls durch das erfindungsgemäße Verfahren verabreicht werden.
Die therapeutische Zusammensetzung kann einzeln oder in Kombination miteinander oder mit einem anderen Wirkstoff verabreicht werden. Diese Wirkstoffe sind u.a. zum Beispiel Kombinationen mit tPA, Urokinase, Prourokinase, Heparin und Streptokinase. Die Verabreichung von Heparin mit Gewebe-Plasminogenaktivator würde die Dosis des Gewebe-Plasminogenaktivators, die benötigt würde, reduzieren, wodurch das Risiko der Gerinnselbildung, das häufig mit der Entscheidung für den Gewebe-Plasminogenaktivator und andere thrombuslösende oder fibrinauflösende Therapien einhergeht, verringert wird.
Zusammensetzungen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, sind u.a. biologisch funktionelle Analoga der hier beschriebenen Zusammensetzungen. Zum Beispiel sind solche Modifikationen u.a. die Anfügung oder Entfernung von Sulfatgruppen, die Anfügung von Phosphatgruppen und die Anfügung von hydrophoben Gruppen, wie etwa aliphatische oder aromatische Aglycone. Modifikationen von Heparin sind zum Beipiel die Anfügung von heparinfreien Saccharidresten wie etwa Sialinsäure, Galaktose, Fucose, Glucose und Xylose. Wenn Heparin als die Zusammensetzung verwendet wird, kann es ein Fragment eines natürlichvorkommendem Heparins oder heparinähnlichen Moleküls wie Heparansulfat oder andere Glycosaminoglycane oder vielleicht synthetische Reste aufweisen. Die synthetischen Fragmente könnten durch Saccharidbindung modifiziert sein, um effektivere Blocker gegen Wahlbindungen zu erzeugen. Verfahren zur Herstellung solcher Saccharide sind dem Fachmann bekannt (siehe zum Beispiel: M. Petitou, Chemical Synthesis of Heparin, in Heparin, Chemical and Biological Properties, Clinical Applications, 1989, CRS Press Boca Raton, FL, D.A. Lane and V. Lindahl, Hrsg., Seiten 65–79).
Die verabreichte Zusammensetzung kann eine Mischung aus einer oder mehreren Zusammensetzungen sein, z. B. Heparin und tPA. Ferner können Zusammensetzungen wie etwa Heparin eine Mischung von Molekülen mit etwa 2 bis etwa 50 Saccharideinheiten aufweisen, oder sie können homogene Fragmente sein, sofern die Anzahl der Saccharideinheiten 2 oder mehr, jedoch nicht mehr als etwa 50 ist.
Falls eine Störung bei der Expression eines Gens auftritt (z. B. IGF-1, Wachstumsfaktor der Endothelzelle), können Nucleinsäuresequenzen, die die Genexpression am Translationsniveau behindern, verabreicht werden. Diese Methode verwendet zum Beispiel Antisense-Nucleinsäure, Ribozyme oder Dreifachwirkstoffe, um die Transkription oder Translation einer spezifischen Boten-RNS zu blockieren, entweder durch Maskierung dieser Boten-RNS mit einer Antisense-Nucleinsäure oder einem Dreifachwirkstoff oder durch dessen Spaltung mit einem Ribozym.
Vorzugsweise ist der Patient ein Mensch, aber man geht davon aus, daß das Verfahren zur In-vivo-Langzeitverabreichung von Zusammensetzungen durch Elektroporation wie hierin beschrieben mit jedem Lebewesen durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise wird die therapeutische Zusammensetzung entweder vor oder weitgehend zeitgleich mit der Elektroporationsbehandlung verabreicht. Die Bezeichnung "weitgehend zeitgleich" bedeutet, daß die therapeutische Zusammensetzung und die Elektroporationsbehandlung zeitlich ziemlich nahe beieinander verabreicht werden. Die chemische Zusammensetzung des Wirkstoffs bestimmt die günstigste Zeit zur Verabreichung des Wirkstoffs in bezug auf die Verabreichung des elektrischen Impulses. Die Zusammensetzung kann in einem beliebigen Intervall verabreicht werden, abhängig von solchen Faktoren wie zum Beispiel der Art der klinischen Umstände, dem Gesundheitszustand des Patienten, der Größe und chemischen Eigenschaften der Zusammensetzung und der Halbwertszeit der Zusammensetzung.
Die Zusammensetzung kann parenteral durch Injektion oder durch schrittweise Perfusion über die Zeit verabreicht werden. Die Zusammensetzung kann intravenös, intraperitoneal, intramuskulär, subkutan, intrakavitär oder perkutan verabreicht werden und wird vorzugsweise intravaskulär an oder nahe der Elektroporationstelle verabreicht.
Präparate für die Verabreichung sind u.a. sterile wäßrige oder nichtwäßrige Lösungen, Suspensionen und Emulsionen. Beispiele für nichtwäßrige Lösungsmittel sind Propylenglycol, Polyethylenglycol, pflanzliche Öle wie etwa Olivenöl und injizierbare organische Ester wie etwa Ethyloleat. Wäßrige Träger sind u.a. Wasser, alkoholische/wäßrige Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen mit salzhaltigen und gepufferten Medien. Trägersubstanzen sind u.a. Natriumchloridlösung, Ringersche Dextrose, Dextrose und Natriumchlorid, Ringersche Lactatlösung oder fette Öle. Intravenöse Trägersubstanzen sind u.a. Fluid- und Nährstoffergänzungsmittel, Elektrolytergänzungsmittel (wie etwa solche, die auf der Ringerschen Dextrose basieren) und dergleichen. Ferner können auch Konservierungsmittel und andere Zusätze vorhanden sein, wie zum Beispiel Antimikrobiotika, Antioxidanzien, chelatbildende Mittel, Inertgase und derglei chen. Weiterhin können blutgefäßverengende Mittel verwendet werden, um die therapeutische Zusammensetzung vor der Impulsgabe örtlich begrenzt zu halten.
In einer weiteren Ausführungsform bietet die Erfindung eine für das Verfahren der Erfindung geeignete Kathetervorrichtung 100, die wie hierin beschrieben modifiziert werden kann, wie in 1, 6 und 7 gezeigt. Der Katheter kann zum Beispiel ein modifizierter Berman-Katheter (Arrow International, Incl., Reading, PA) sein. Dem Fachmann werden weitere Ballonkathetervorrichtungen für die intraluminale Medikamentenverabreichung durch Elektroporation bekannt sein, die erfindungsgemäß modifiziert werden können.
Der Katheter 100 kann mindestens einen aufblasbaren Ballon 102 nahe dem distalen Ende des Katheters 100 und mindestens einen Aufblasanschluß 104 zum Aufblasen jedes Ballons 102 in einer herkömmlichen Weise aufweisen. Der Katheter 100 weist ferner eine erste Elektrode 110 und eine zweite Elektrode 112 auf, die durch Drähte mit einem Spannungsgenerator 114 verbunden sind, der zum Beispiel ein ECM 600 Exponentialgenerator von BTX, einem Unternehmensbereich von Genetronics, Inc., San Diego, Kalifornien sein kann. Die erste Elektrode 110 ist vorzugsweise nahe an mindestens einer Infusionsöffnung 120 angeordnet. In einer Ausführungsform können die Infusionsöffnungen 120 mit der ersten Elektrode 110 übereinstimmen, so daß die erste Elektrode 110 mindestens eine Infusionsöffnung 120 vollständig umgibt.
Die erste Elektrode 110 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, das für einen Patienten biologisch verträglich, z. B. biologisch inert, ist. Beispiele für solche Materialien sind Silber- oder Platindrähte, die um die Oberfläche des Katheters 100 gewickelt oder auf oder nahe an dieser angeordnet sind, eine Metall- oder Lackbeschichtung aus leitfähigem Material wie z. B. Silberlack, auf einem Abschnitt des Katheters 100, oder ein Bereich des Katheters 100, der durch Implantation (während oder nach der Herstellung, wie z. B. durch Ionimplantation) von elektrisch leitfähigen Materialien, wie etwa Metallpulver oder leitfähige Faserstoffe, leitfähig gemacht worden ist. Der Leiter muß nicht auf Metall beschränkt sein, sondern kann auch ein Halbleiter oder leitfähiger Kunststoff oder Keramik sein. Zur Erleichterung der Herstellung verwenden die in 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsformen leitfähigen Silberlack für die erste Elektrode 110 als eine Beschichtung auf einer Länge des Katheters 100 von ungefähr 2,5 cm nahe den Infusionsanschlüssen 120.
Die zweite Elektrode 112 weist ebenso ein elektrisch leitfähiges Material auf und kann von gleicher oder unterschiedlicher Art des leitfähigen Materials sein wie die erste Elektrode 110. In der in 6 gezeigten Ausführungsform weist die zweite Elektrode eine Silberplatte 112a auf, die dafür konfiguriert ist, an einem Abschnitt des Körpers eines Patienten angelegt zu werden, so daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, das geeignet ist die Elektroporation mindestens einer Zelle in einem Gefäß zu bewirken, wenn eine Spannung von der Spannungsquelle 114 an die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 112 angelegt wird. Wenn die zweite Elektrode außen angeordnet wird, wird diese vorzugsweise auf der nackten Haut angeordnet (z. B. auf dem rasierten Bauchmuskel des Patienten), wobei vorzugsweise ein leitfähiges Gel für besseren Kontakt verwendet wird. 7 zeigt, daß die zweite Elektrode 112 ein leitfähiger Führungsdraht für den Katheter 100 sein kann.
Die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 112 sind mit der Spannungsquelle 114 durch Leiter verbunden, die zum Beispiel Silber- oder Platindrähte sein können, jedoch eine beliebige leitfähige Struktur, wie etwa flexible leitfähige Tinte, innerhalb des Katheters 100 zur Verbindung mit der ersten Elektrode 110 sein können.
Die Infusionsanschlüsse 120 können während oder nach der Herstellung des Katheters 100 ausgeführt werden und können auf einer oder beiden Seiten der ersten Elektrode 110 oder innerhalb des Grenzen der ersten Elektrode 110 angeordnet sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann die zweite Elektrode 112 auf eine Weise ausgebildet sein, die der ersten Elektrode 110 entspricht, und zwischen der ersten Elektrode 110 und den Infusionsöffnungen 120 positioniert sein oder mit den Infusionsöffnungen 120 zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 112 positioniert sein. Weitere Konfigurationen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 112 können genutzt werden, wie etwa Interdigitalelektroden mit Infusionsöffnungen 120 nahe oder zwischen den ineinandergreifenden "Fingern" der Elektroden oder als konzentrische Ringe mit den Infusionsöffnungen 120 innerhalb des mittelsten Ringes, zwischen dem mittelsten und äußersten Ring und/oder außerhalb des äußersten Rings. Weitere Konfigurationen liegen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, sofern diese eine Struktur aufweisen, die, wenn sie mit Spannung von der Spannungsquelle 114 gespeist wird, ein elektrisches Feld erzeugt, das geeignet ist, eine Elektroporation mindestens einer Zelle im Gefäß zu bewirken.
In Betrieb wird der Katheter 100 so positioniert, daß zum Beispiel ein Ballon 102 eine verengte Läsion durchdringt oder durchquert, und der Ballon 102 wird aufgeblasen, um das Gefäß (z. B. eine Arterie oder Vene) zu erweitern, wobei das Lumen des Gefäßes gedehnt wird. Eine therapeutische Zusammensetzung wird über die Infusionsöffnungen 120 in das Gefäß abgegeben und mindestens während eines Teils der Zeit bevor, während oder nach der Infusion werden elektrische Impulse von der Spannungsquelle 114 an die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 112 angelegt, so daß die Elektroporation mindestens einer Zelle in dem Gefäß bewirkt wird. Im Anschluß an die Abgabe der therapeutischen Zusammensetzung an diese Zelle kann der Katheter entnommen werden, wenn weder eine zusätzliche Abgabe von Zusammensetzungen noch Elektroporation gewünscht sind.
Die oben beschriebenen Verfahren sind auch mit Metallstents anwendbar. Der Stent selbst bildet einen Elektrodensatz, während ein Führungsdraht als die zweite Elektrode dient. Stents für sich allein oder mit Heparin beschichtet sind zur Reduzierung von Restenosen geeignet. Solche Ergebnisse können durch Kombination mit elektrischen Pulsfeldern noch gesteigert werden. Dies wäre besonders zweckmäßig bei Angioplastik, wenn ein Stent eingesetzt wird. (Siehe ausführlichen Bericht von de Jaegere, P. P. et al., Restenosis Summit Proc. VIII, 1996, Seiten 82–109). Stentimplantation, zusammen mit der lokalen Verabreichung von restenosehemmenden Medikamenten durch elektrische Pulsfelder, reduzieren die Restenoserate. Neben einem üblichen Stent kann bei dieser Verabreichungsform auch ein entfernbarer oder biologisch abbaubarer Stent verwendet werden.
Das beschriebene Verfahren ist für Bypass-Transplantate geeignet. Diese können u.a. aortokoronare, aortoiliakale, aortorenale und femoro-popliteale Bypass-Transplantate sein. Im Fall eines Transplantats mit körpereigenem oder körperfremdem Gewebe können die Zellen in dem Gewebe ex vivo mit einer Nukleinsäure, die ein interessierendes Protein kodiert, elektroporiert werden. Da Elektroporation ziemlich schnell erfolgt, kann eine gewünschte Nukleinsäure in eine Rosenvene beispielsweise außerhalb des Körpers transferiert werden, während der Extrakorporalkreislauf in dem Patienten durch eine Herz-Lungen-Maschine aufrechterhalten und die Vene anschließend nach standardmäßigen Verfahren transplantiert wird. Wo synthetisches Material als Transplantat verwendet wird, kann es als Gerüst dienen, wenn entsprechende Zellen mit einer interessierenden Nukleinsäuresequenz, die ex vivo elektroporiert worden ist, eingeimpft werden können.
Das Verfahren kann verwendet werden, um Erkrankungen durch die Verabreichung einer beliebigen Zusammensetzung, z. B. Medikamente oder Gene, mit einem Katheter zu behandeln, wie hierin beschrieben: Zum Beispiel können Patienten mit Erkrankungen der peripheren Arterien, z. B. kritische Gliedmaßenischämie (Isner, J. M. et al., Restenosis Summit VIII, Cleveland, OH, 1996, Seiten 208–289), wie hierin beschrieben behandelt werden. Sowohl virale als auch nichtvirale Mittel der Genverabreichung sind durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Diese sind u.a. die Verabreichung reiner DNS, eines DNS-Liposom-Komplexes, eines UV-inaktivierten HVJ-(Japanischer Hämatomagglutinationsvirus-)Liposomvektor, Verabreichung durch Partikelkanone (z. B. Gentranfertechnik mit Partikelkanone), wobei die DNS auf inerte Kügelchen aufgebracht wird usw. Verschiedene Nucleinsäuresequenzen, die ein interessierendes Protein kodieren, können zum Beispiel zur Be handlung von kardiovaskulären Erkrankungen verwendet werden. Die Expression der Wachstumsfaktoren PDGF-B, FGF-1 und TGFβ1 ist bisher mit Intimahyperplasie in Verbindung gebracht worden, weshalb es erwünscht sein könnte, diese Genexpression entweder zu erhöhen (Sense-Konstrukte zu verabreichen) oder zu verringern (Antisense-Konstrukte zu verabreichen). Während zum Beispiel PDGF-B mit der Proliferation und Migration der glatten Muskelzellen (SMC) in Verbindung gebracht wird ist, stimuliert FGF-1 die Angiogenese und beschleunigt TGFβ1 die Prokollagensynthese.
Jede Zusammensetzung, die SMC-Proliferation und -Migration, Thrombozytenaggregation und extrazelluläre Modellierung hemmt, ist ebenfalls wünschenswert für die Verwendung in dem elektroporationvermittelten Verabreichungsverfahren. Solche Zusammensetzungen sind u.a. Interferon-y, das die Proliferation und Expression des α-Aktins des glatten Muskels in arteriellen SMCs hemmt, und proteinfreie Überträger wie etwa Prostaglandin der E-Serie.
Beispiele anderer Gene, die durch das erfindungsgemäße Verfahren verabreicht werden, sind u.a. der vaskuläre Endothelwachstumsfaktor (VEGF) und das spezifische Endothelmitogen, die Angiogenese stimulieren können und sowohl physiologische als auch pathologische Angiogenese regulieren.
Die Verabreichung der Zusammensetzung kann zum Beispiel zur Verbesserung der Postreperfusionsverletzung verwendet werden. Bei der Behandlung arterieller Thrombosen ist die Entstehung der Reperfusion durch gerinnselauflösende Mittel wie etwa Gewebeplasminogenaktivatoren (tPA) oft mit Gewebeschädigungen verbunden.
Die Verabreichung der Zusammensetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, allein oder in Verbindung mit anderen Zusammensetzungen, die zum Beispiel passiv verabreicht werden können, ist in verschiedenen klinischen Situationen geeignet. Diese sind folgende, ohne darauf beschränkt zu sein: 1) akuter thrombotischer Arterienverschluß, einschließlich koronarer, zerebraler oder peripherer Arterien, 2) akuter thrombotischer Arterienverschluß oder Restenose nach Angioplastik, 3) Wiederverschluß oder Restenose nach Thrombosetherapie (z. b. in ei nem ischämischen Gewebe), 4) vaskulärer Transplantationsverschluß, 5) Hämodialyse, 6) kardiopulmonale Bypass-Chirurgie, 7) Herzhilfsvorrichtung für linke Herzkammer, 8) komplettes Kunstherz und Hilfsvorrichtungen für linke Herzkammer, 9) septischer Schock und 10) andere Arterienthrombosen (z. B. Thrombose oder Thromboembolie, bei denen gebräuchliche therapeutische Maßnahmen entweder kontraindiziert oder nicht wirksam sind).
Das Verfahren ist ebenfalls zur Behandlung von Mikrobeninfektionen geeignet. Viele Mikroben wie etwa Bakterien, Rickettsien, verschiedene Parasiten und Viren binden sich an die Gefäßinnenhaut und an Leukozyten. Deshalb kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, um eine Zusammensetzung an einen Patienten zu verabreichen, um das Anbinden einer Mikrobe zu verhindern, die als ihr bindendes Zielmolekül einen spezifischen Rezeptor (z. B. Selectin) verwendet, wodurch der Verlauf der Mikrobeninfektion reguliert wird.
Das Verfahren kann verwendet werden, um Vaskulitis zu behandeln, indem an einen Patienten eine oben beschriebene Zusammensetzung verabreicht wird. Gewebeschädigung, die mit der Herdanhaftung von Leukozyten an der Endothelauskleidung der Blutgefäße verbunden ist, wird zum Beispiel durch das Blockieren der P- und L-Selectin-Rezeptoren gehemmt.
Die Dosierungsbereiche für die Verabreichung der Zusammensetzungen in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind solche, die hoch genug sind, die erwünschte Wirkung zu erzielen, bei der die Symptome der Erkrankung/Verletzung verbessert werden. Die Dosierung sollte nicht so hoch sein, daß sie Nebenwirkungen verursacht. Die Dosierung wird im allgemeinen je nach Alter, körperlicher Verfassung, Geschlecht und Ausmaß der Erkrankung des Patienten variieren und kann vom Fachmann ermittelt werden. Die Dosierung kann vom einzelnen Arzt im Falle etwaiger Komplikationen angepaßt werden. Bei der Verwendung beispielsweise zur Behandlung von Entzündungen, Postreperfusionsverletzung, Mikroben- und Virusinfektion oder Gefäßentzündung oder zur Hemmung der Metastasierung von Tumorzellen kann die therapeutische Zusammensetzung in einer Dosierung verabreicht werden, die von etwa 1 mg/kg bis etwa 1000 mg/kg vari ieren kann, vorzugsweise etwa 1 mg/kg bis etwa 50 mg/kg bei Verabreichungen von einer oder mehreren Dosen.
Eine gesteuerte Verabreichung ist durch die Auswahl geeigneter Makromoleküle möglich, zum Beispiel Polyester, Polyaminosäuren, Polyvinylpyrrolidon, Ethylenvinylacetat, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Protaminsulfat oder Lactid/Glykololid-Copolymere. Die Freisetzungsrate der therapeutischen Zusammensetzung kann durch Änderung der Konzentration des Makromoleküls reguliert werden.
Ein weiteres Verfahren zur Steuerung der Wirkungsdauer umfaßt die Inkorporation der Zusammensetzung in Teilchen einer Polymersubstanz wie etwa Polyester, Polyaminosäuren, Hydrogele, Polylactid/Glykolid-Copolymere oder Ethylenvinylacetat-Copolymere. Alternativ ist es möglich, die Zusammensetzung in Mikrokapseln einzuschließen, die beispielsweise durch Koazervationstechnologien oder durch Grenzflächenpolimerisation, zum Beispiel unter Verwendung von Hydroxymethylcellulose- oder Gelatinemikrokapseln bzw. Poly(methylmethacrylat-)Mikrokapseln, oder in einem Kolloidmedikamentenverabreichungssystem hergestellt werden. Kolloiddispersionssysteme sind u.a. Makromolekülkomplexe, Nanokapseln, Mikrokügelchen, Perlen und lipidbasierte Systeme einschließlich Öl-in-Wasser-Emulsionen, Mizellen, gemischte Mizellen und Liposome.
Die verschiedenen Parameter, einschließlich der elektrischen Feldstärke, die für die Elektroporation einer beliebigen bekannten Zelle benötigt werden, sind im allgemeinen in den vielen Forschungsberichten, die über das Thema berichten, sowie in einer Datenbank verfügbar, die von Genetronics, Inc., San Diego, Kalifornien, Abtretungsempfänger der Sachanmeldung, gepflegt wird. Die für die In-vivo-Zellelektroporation benötigten elektrischen Felder haben die gleiche Amplitude wie die Felder, die für In-vitro-Zellen benötigt werden. Diese liegen in einem Bereich von 100 V/cm bis zu mehreren kV/cm. Dies ist durch eigene Versuche der Erfinder und solche von anderen, über die in wissenschaftlichen Veröffentlichungen berichtet worden ist, bestätigt worden.
Signalgeneratoren zum Ausführen der hierin beschriebenen Verfahren waren und sind im Handel seit einigen Jahren verfüg bar. Ein geeigneter Generator ist der ELECTRO CELL MANIPULATOR Modell ECM 600 der marktüblich von BTX, eine Abteilung von Genetronics Inc. aus San Diego, Kalifornien USA erhältlich ist. Der ECM 600 Signalgenerator generiert ein Signal der vollständigen Entladung eines Kondensators, das das Ergebnis einer exponentiell abfallenden Wellenform zur Folge hat. Das elektrische Signal, das mit dem Signalgenerator generiert wird, ist gekennzeichnet durch eine schnelle Anstiegszeit und ein exponentiell verlaufendes Ende. Bei dem ECM 600 Signalgenerator wird die Signallänge der Elektroporation durch Wählen eines von zehn Zeitwiderständen, die mit R1 bis R10 gekennzeichnet sind, eingestellt. Diese sind sowohl in einem Hochspannungsmodus (HVM) (bei einer festen Kapazität von 50 μF) als auch in einem Niederspannungsmodus (LVM) (mit einer variablen Kapazität von 25 bis 3,175 μF) aktiv.
Die Applikation eines elektrischen Feldes über einer Zellmembran hat die Entstehung von transienden Poren, die kritisch für den Prozess der Elektroporation sind, zur Folge. Der ECM 600 Signalgenerator stellt die Spannung (in kV), die über dem Spalt (in cm) zwischen den Elektroden anliegt, bereit. Diese Potenzialdifferenz definiert die sogenannte elektrische Feldstärke wobei e gleich kV/cm. Jede Zelle hat ihre eigene kritische Feldstärke für optimale Elektroporation. Dies liegt an der Zellgröße, dem Membranaufbau und individuellen Eigenschaften der Zellwand selbst. Zum Beispiel benötigen Zellen von Säugetieren typischerweise zwischen 0,5 und 5,0 kV/cm bevor die Zellen sterben und/oder Elektroporation stattfindet. Im Allgemeinen verändert sich die benötigte Feldstärke umgekehrt zur Zellgröße.
Der Signalgenerator ECM 600 hat einen Bedienungsknopf, der die Regulierung der Amplitude der an die internen Kondensatoren angelegten Soll-Ladespannung von 50 bis 500 Volt im LVM und von 0,05 bis 2,5 kV im HVM erlaubt. Die maximale Amplitude des elektrischen Signals wird auf einem Display angezeigt, das in den Signalgenerator ECM 600 integriert ist. Diese Vorrichtung weist ferner eine Vielzahl von Druckknopfschaltern zur Steuerung der Impulslänge auf, im LVM-Modus durch eine gleichzeitige Kombination aus Widerständen parallel zum Ausgang und eine Bank von sieben wählbaren zusätzlichen Kondensatoren.
Der Signalgenerator ECM 600 weist auch einen einzelnen automatischen Lade- und Impulsdruckknopf auf. Dieser Knopf kann gedrückt werden, um sowohl das Aufladen der internen Kondensatoren auf die Soll-Spannung auszulösen als auch einen Impuls an die Außenelektroden in einem automatischen Zyklus abzugeben, der weniger als fünf Sekunden dauert. Der Druckknopf kann nacheinander gedrückt werden, um das vorbestimmte elektrische Feld wiederholt anzulegen.
Die Wellenformen des vom Generator im Netzteil gelieferten Spannungsimpulses können beispielsweise ein exponentiell abklingender Impuls, ein Rechteckimpuls, eine unipolare oszillierende Impulsfolge oder eine bipolare oszillierende Impulsfolge sein. Vorzugsweise ist die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Wellenform ein Exponentialimpuls. Die zwischen die mindestens erste und zweite Elektrode angelegte Spannung reicht aus, um die Elektroporation des Gefäßes zu bewirken, so daß die in das Gefäß abgegebene Zusammensetzung wie oben beschrieben über einen Zeitraum dort verbleibt. Die Feldstärke wird berechnet, indem die Spannung durch den Abstand zwischen den Elektroden (berechnet für 1 cm Abstand, ausgedrückt in cm) geteilt wird. Wenn zum Beispiel die Spannung zwischen zwei Elektrodenflächen mit 0,5 cm Abstand 500 V beträgt, dann ist die Feldstärke 500 : 0,5 oder 1000 V/cm oder 1 kV/cm. Vorzugsweise liegt der Betrag der zwischen den Elektroden angelegten Spannung im Bereich von etwa 10 Volt bis 200 Volt und vorzugsweise von etwa 50 bis 90 Volt.
Die Impulslänge kann 100 Mikrosekunden (μs) bis 100 Millisekunden (ms) und vorzugsweise etwa 500 μs bis 10 ms betragen. Es können etwa 1 bis 10 Impulse an einen Zellbereich oder eine Zellgruppe angelegt werden. Wellenform, elektrische Feldstärke und Impulsdauer sind von dem exakten Aufbau der Kathetervorrichtung und den Molekültypen in der Zusammensetzung, die durch Elektroporation in die Zellen oder das Gefäß übertragen werden soll, abhängig. Der Fachmann wäre ohne weiteres fähig, die geeignete Impulslänge und die Anzahl der Impulse zu bestimmen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen, jedoch nicht einschränken. Obwohl sie für die Verfahren, die verwendet werden könnten, typisch sind, können andere, dem Fachmann bekannte Verfahren alternativ verwendet werden.
Beispiel 1
Intraluminale Injektion von Fluoreszein-Heparin und gepulste elektrische Stimulation der Karotis bei einem spontan atmenden Kaninchen
1. Verfahren
Versuche wurden bei 12 weißen Neuseeländer-Kaninchen beiderlei Geschlechts (2,5 bis 3,4 kg) ausgeführt, die intramuskulär mit Xylazin (2 mg·kg^–1) und Ketamin (50 mg·kg^–1) und mit einer intravenösen Alphachloralose-Injektion (30 mg·kg^–1) durch eine Ohrvene präanästhesiert wurden. Es wurde stündlich eine ergänzende Dosis von 10 mg·kg^–1 Chloralose verabreicht. Der Anästhesiezustand wurde soweit aufrechterhalten, daß der Zehenreflex und Cornealreflexe ausblieben.
Alle Versuche wurden gemäß den von der American Physiological Society verabschiedeten Richtlinien für die Verwendung von Tieren in der Forschung durchgeführt.
Die Tiere wurden in Rückenlage gebracht und auf dem Operationstisch angeschnallt. Die Luftröhre wurde intubiert, um Spontanatmung der Umgebungsluft zu ermöglichen. Das Elektrokardiogramm (EKG) des Tieres wurde unter Verwendung von Lead-II im Differentialbetrieb aufgenommen. Das Endvolumen des CO₂-Drucks wurde mit Hilfe eines CO₂-Meßgeräts (Datex, Puritan-Bennett) überwacht. Die Körpertemperatur wurde mittels Strahlungsheizung im Bereich von 38 bis 38,5° C gehalten.
2. Operationsvorbereitung und Versuchsprotokoll
Es wurde im Halsbereich des Kaninchens eine Längsinzision ausgeführt, um die gemeinsame Kopfarterie auf beiden Seiten freizulegen. Eine Länge der Kopfarterie von annähernd 6 cm auf jeder Seite wurde vom umgebenden Gewebe und vagosympathischen Nervenstamm isoliert. Das kaudale Ende der Kopfarterie wurde auf einer Seite am Übergang zwischen Nacken und Brust mit einer Gefäßklammer vorübergehend okkludiert. Dann wurde am rostralen Ende der Arterie (direkt unterhalb der queren Halsvene) eine kleine Inzision vorgenommen, um einen Elektroporationskatheter (1) durch diese Inzision zu schieben. Nach Insertion des Katheters wurde der Katheterballon im arteriellen Lumen mehrmals für 30 Sekunden aufgeblasen, um die Endothelauskleidung freizulegen. Eine Zeichentintemarkierung wurde auf dem aufgeblasenen Abschnitt der Arterie aufgebracht. Dann wurde der Ballon entleert, und die Katheterspitze wurde direkt über der Gefäßklammer gehalten gehalten.
0,2 ml frisch zubereitetes verdünntes Heparin (1 mg fluoreszierendes Heparin (F-Heparin) mit einer Aktivität von 167 Einheiten/mg (Molecular Probe, Inc.), aufgelöst in 4 ml) wurden durch den einen Anschluß eines Doppellumenkatheters über eine Dauer von etwa 10 Sekunden injiziert. Dann wurde der Katheter aus der Arterie gezogen und die Gefäßklammer wurde vom kaudalen Ende entfernt, um den Blutfluß in der Arterie wiederherzustellen. Genau dasselbe Verfahren wurde für die kontralaterale Kopfarterie (Versuchsarterie) übernommen. Die einzige Ausnahme war, daß für die Versuchsarterie die Kopfarterie intraluminal unter Verwendung einer Platin- oder Silberelektrode stimuliert wurde. Zwei Platin- oder Silberdrähte wurden direkt über dem Ballon über eine Länge von etwa 10 mm mit einem Elektrodenabstand von 2 mm bis 3 mm um den Katheter gewickelt.
Das Lead-II-EKG wurde differentiell verstärkt, und das Ergebnis wurde kontinuierlich auf einem Oszilloskop (Tektronix) überwacht und auf einem Thermofeldrekorder Gould TA-2000 zur Auswertung aufgezeichnet. 1 bis 12 Stunden nach Heparininjektion wurden beide Kopfarterien entfernt und sofort in Isopentan, das in Flüssigstickstoff vorgekühlt worden war, schockgefroren. Die Arterien wurden bis zur weiteren Bearbeitung bei –70° C gelagert.
Anschließend wurden Arterienabschnitte in gefrorenem Zustand quer geschnitten (10 Mikrometer). Objektträger mit Arterienabschnitten wurden unter einem konfokalen Zeiss-Laser-(Argon-Krypton)-Rastermikroskop (LSM 410 Invert) (Anregung bei 495 nm und Emission bei 515 nm) betrachtet, um ein Videobild (40fache Vergrößerung) der Fluoreszenz zu erhalten. Anschließend wurden Kontroll- und Versuchsproben verglichen, indem die Fluoreszenzintensität in unterschiedlichen Tiefen der Arterienwand durch Linienintensitätsermittlung unter Verwendung handelsüblicher Software (Image 1: Universal Imaging Corp.) analysiert wurde.
3. Protokoll der Pulsstimulation
Die Luminalwand der Kopfarterie wurde mittels bipolaren Platin- oder Silberelektroden stimuliert, die hinreichend ohne Schaden an die luminale Oberfläche angelegt wurden. Gepulste Aktivierung der luminalen Oberfläche wurde erreicht, indem ein exponentieller Impulsgenerator (Modell ECM 600, BTX, eine Abteilung von Genetronics, Inc., San Diego, Kalifornien) verwendet wurde. Vier Impulse mit einer Amplitude von 50 bis 60 V mit einer Impulsbreite von etwa 500 μs wurden über eine Dauer von 60 Sekunden angelegt. Dieses Protokoll wurde entweder für die linke oder rechte Halsarterie verwendet.
4. Beobachtung und Datenanalyse
Während der Pulsstimulation der Kopfarterie war ein leichtes Muskelzucken des Halsbereichs zu sehen, jedoch wurde während der kompletten Versuchsdauer keine nennenswerte Änderung der EKG-Dynamik beobachtet.
Grün fluoreszierendes Heparin der Arterienwand konnte in den Objektträgerpräparaten (in verschiedenen Schichten der Arterienwand) deutlich erkannt werden. Das konfokale Rasterbild der Arterienwand zeigte eine Penetration von F-Heparin sowohl in Kontroll- als auch in Versuchsproben. Es war jedoch offensichtlich, daß die Fluoreszenzintensität in der Versuchsprobe viel stärker war und in den tieferen Bereich der Arterienwand (2–5) ging.
Die elektrische Pulsstimulation vereinfachte effektiv die Einbringung kleiner Mengen (ca. 50 μg) von F-Heparin in tiefere Bereiche der Arterienwand eines physiologisch normalen Versuchtiers. Heparin war hauptsächlich in der Media aber auch in der Intima der Gefäßwand vorhanden. In Richtung der Adventitia fiel jedoch die Intensität signifikant. Es ist möglich, daß nur der Abschnitt der Elektrode, der mit der Luminalwand Kontakt hat, mehr Fluoreszenz zeigt als der benachbarte Raum. Durch die Zerlegung des Gewebes in Abschnitte kann man nicht sagen, welcher Teil des Gewebeabschnitts der Luminalwandprobe Kontakt mit den Elektroden hatte. Es ist jedoch möglich, daß, wenn einige Abschnitte in der Versuchsprobe stärkere Penetration und Intensität aufweisen als die anderen, diese Abschnitte wahrscheinlich Kontakt zur Luminalwand hatten. Auch das Fluoroszenzbild konnte nicht ermitteln, ob das Aufblasen des Ballons in den bilateralen Arterien den gleichen Grad an Endothelfreilegung erbrachte, dessen Veränderung die Penetration von F-Heparin in den Proben ändern könnte.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Katheters, der in den obigen Beispielen verwendet wurde. Eines der Probleme bei der Arbeit mit Fluoreszein-Heparin ist, daß ein beträchtlicher Grad an Autofluoreszenz aus dem Collagen und Elastin der Gewebeprobe vorliegt. Was absolute Werte der Fluoroszenzintensität betrifft, so verzeren diese mitunter das tatsächliche Muster der Fluoroszenz in der Gefäßwand bei Heparin allein. Jedoch ist in den vorliegenden Beispielen in jedem Fall klar, daß die relative Fluoreszenzintensität in dem behandelten Gefäß, das gepulst wurde, im Vergleich zu der ungepulsten Arterie immer stärker war. Alle Fotografien hatten dieselbe Vergrößerung (40fach), und die Helligkeit und der Kontrast waren für die Fotografie auf denselben Grad eingestellt (2–5). Alle Epifluoreszenzbilder wurden mittels Sony Videocon-Monitor, der an eine Hamamatsu-CCD-Kamera angeschlossen war, überwacht.
Jedoch war es bei der Bearbeitung der Proben mit höherem pH-Wert (9,0) möglich, die störende Autofluoreszenz beträchtlich zu verringern oder sogar zu beseitigen. Die Fotos in 2–5 ließen erkennen, daß die lokale Abgabe von Heparin im Gefäß in zwei Stunden vollständig ausgespült wurde, während die Heparinabgabe in der gepulsten Arterie für mindestens 12 Stunden verblieb.
Beispiel 2
6 zeigt eine weitere Konfiguration für einen Katheter, der für das erfindensgemäße Verfahren geeignet ist, wobei leitfähiger Silberlack oder ein ähnliches leitfähiges Material um den Katheter aufgebracht ist, wobei eine Länge von etwa 2,5 cm bedeckt ist. Dieser Abschnitt des Katheters ist an einem Silberdraht befestigt, der seinerseits mit einem Anschluß eines Generators, z. B. Exponentialgenerator ECM 600 (BTX, eine Abteilung von Genetronics, Inc., San Diego, Kalifornien) verbunden ist. Die zweite Elektrode ist außerhalb angeordnet und ist auf dem Bauchmuskel plaziert, vorzugsweise unter Verwendung eines Gels für besseren Kontakt (6, rasierte Fläche). Diese zweite Elektrode, die als Anode dient, ist ihrerseits mit dem anderen Anschluß des Generators verbunden.
Eine weitere Ausführungsform des Katheters weist eine Elektrode, die zwischen zwei Ballons angeordnet ist, und einen Führungsdraht, der wie ein zweiter Katheter wirkt, auf. Eine solche Konfiguration ist in 7 gezeigt. Dieser Katheter wurde in dem folgenden Versuch verwendet. Drei Kaninchen mit einem Gewicht von ca. 4 kg wurden mit Xylazin (0,1 ml/kg) und Ketamin (0,5 ml/kg i.m.) anästhesiert. Die Vollnarkose wurde mit α-Chloralose (30 mg/kg i. v.) aufrechterhalten. Die Intubation war intratracheal, wie in Beispiel 1 beschrieben. Es wurde eine Oberschenkelarterie im Bein auf einer Seite des Kaninchens freigelegt. Ein 5F-Schaft wurde insertiert, und der Katheter wurde unter Leuchtschirmbild-Führung in die rechte oder linke Kopfarterie geschoben. Eine Serie von Röntgenbildern, 8, Tafeln a–c, zeigt die erfolgreiche Anwendung des Katheters (Tafel a, Insertion). Ein Radiokontrastmittel wurde injiziert (Tafel b), um die Katheterposition, die Patientenarterie, den Ballon und die eingebaute strahlenundurchlässige Markersubstanz sowie das Vorhandenseins des Farbstoffes in den Nebenarterien kenntlich zu machen. Nach dem Aufblasen des Ballons (Tafel c) wurde 1 ml fluoreszierendes Heparin (Konzentration 1 mg, aufgelöst in 2 ml; biologische Aktivität von Heparin nach Herstellerangaben: 167 U) durch den Medikamentenanschluß zwischen das okkludierte Segment injiziert und die Arterie umgehend mit den Ballons im aufgeblasenen Zustand gepulst. Anfänglich waren die geprüften Feldparameter ca. 60 V und vier Impulse von jeweils ca. 600 μs Impulslänge. Mit diesen Einstellungen wurde eine sehr geringe Aufnahme von Heparin in der behandelten Arterie beobachtet. In einem folgenden Versuch wurden Spannung und Impulslänge in 57 V bzw. 22 ms geändert. Wie zuvor wurden vier Impulse vom exponentiellen Impulsgenerator ECM 600 abgegeben. Der Ballon wurde direkt danach entleert, wobei der Katheter herausgenommen war, der Schaft jedoch zurückgelassen wurde, um Blutungen aus der eingeritzten Oberschenkelarterie zu vermeiden. Zwei Stunden nach der Injektion von F-Heparin wurden beide Arterien (die behandelte und die kontralaterale unbehandelte Arterie) zur Bearbeitung entnommen. Mikroskopbilder der behandelten Arterie zeigten eine massive Aufnahme des Heparins. Das Fluoreszenzbild der Arterie war äußerst hell, und die einzelnen Arterienabschnitte konnten nicht unterschieden werden. Obwohl die Kontrollarterie auch Fluoreszenz zeigt, war sie optisch viel schwächer. Obwohl kein Heparin in die Kontrollarterie abgegeben wurde, ist es offensichtlich, daß es ausgehend von der Heparininjektion in der behandelten Arterie einen Systemkreislauf gab, wobei ein Teil davon von der Kontrollarterie aufgenommen worden sein mußte. Zusätzlich war auch Fluoreszenz aufgrund von Collagen und Elastin vorhanden. Jedoch zeigten sowohl Autofluoreszenzkorrektur bei höherem pH-Wert, wie zuvor beschrieben, als auch Computer-Subtraktion der Fluoreszenz der Kontrollarterie von derjenigen der behandelten Arterie in der gepulsten Arterie tiefe Penetration und Aufnahme des F-Heparins.
Ein ähnlicher Katheter (wie in 7 dargestellt) wurde auch für einen Genmarkierungsversuch in der Kopfarterie eines Kaninchens verwendet. Ein weißes Neuseeländer-Kaninchen mit einem Gewicht von 3,5 kg wurde mit einem Ketamin/Xylen-Cocktail (IM) anästhesiert. Die Intubation erfolgte mit 1%igem Halothan. Nach einer Mittellinieninzision wurde die rechte gemeinsame Kopfarterie mittels Seidenligaturfaden isoliert. Nach einem einleitenden Schereneinschnitt wurde ein 5F-Schaft in die rechte gemeinsame Kopfarterie über dem Führungsdraht eingebracht. 014-Zoll-Schneider-Führungsdraht wurde durch den Schaft in die linke Darmbeinarterie eingebracht. Der Elektroporations-(EP-)Katheter wurde auf den Draht zur linken Darmbeinarterie vorgeschoben. 50%ige Kontrastinjektionen durch den Injektionsanschluß bei aufgeblasenem Ballon führten die Plazierung, um Nebenarterien zu vermeiden. Die Infusionshülse wurde mit Salzlösung gespült und die Ballons mit 2 Atmosphären aufgeblasen. Plasmid (150 μl) (ein Standardmarkergen, 1acZ, angetrieben von einem CMV-Promotor) wurde, gefolgt von einer Salzlösung, in den Infusionsanschluß injiziert. Das Darmbein wurde mittels eines exponentiellen Impulsgenerator BTX ECM 600 gepulst. Drei Impulse von 76 V und 758 μs wurden im Abstand von etwa 10 Sekunden abgegeben.
Bei der Kontrollarterie wurden die Ballons entleert und der Draht enlang des rechten Darmbeins angeordnet. Das Vorgehen war wie oben beschrieben, außer daß kein Impuls angelegt wurde. Die Verweilzeit betrug –30 Sekunden. Nach dem Vorgang wurden die Ballons entleert und Katheter und Drähte entfernt. Die Kopfarterie wurde proximal und distal zur Eintrittsstelle abgebunden, und die Inzision wurde in zwei Schichten geschlossen. 1500 Heparineinheiten wurden abgegeben, nachdem der Schaft an der richtigen Stelle war.
Die Plasmid-DNS wurde in die Darmbeinarterie des Kaninchens elektroporiert (Katheter wurde wie oben beschrieben durch die Kopfarterie zum Darmbein geführt), und eine Genexpression wurde fünf Tage später mittels standardmäßiger X-gal-Bearbeitung der Arterie durchgeführt. Dagegen zeigte die Kontrollarterie keine nachweisbare Genexpression.
Beispiel 3
Bei weiteren Medikamentenverabreichungsstudien wird dasselbe Protokoll befolgt, das in Beispiel 1 detailliert beschrieben ist. Vierzig weiße Neuseeländer-Kaninchen werden für diese Studien verwendet. Zeitpunkte von ungefähr 2 Stunden und 24 Stunden (Gruppe 1) werden wie hierin beschrieben mit Ballonkathetern geprüft.
Zwanzig Tiere, zehn Tiere zu jedem der Zeitpunkte der Gruppe 1, werden verwendet. Sowohl die linken als auch die rechten Arterien dienen als die behandelten (T) und die Kon trollarterien (C). Diese werden zufällig ausgewählt, aber die Anzahl ist bei den T und C gleich. Ein Impulsgenerator ECM 600, der exponentielle Impulse abgibt und verwendet wurde, um die oben beschriebenen Ergebnisse zu erzeugen, wird ebenfalls für diese Versuche verwendet.
Zehn Tiere werden mit Rechteckwellenimpulsen von einem Rechteckeckwellenimpulsgeber BTX T820 geprüft, und nach zwei Stunden werden Arterien für Folgestudien entfernt. Die Arterien, die als T und C dienen, werden zufällig ausgewählt. BTX T820 gibt Rechteckwellenimpulse ab, bei denen die Anzahl der Impulse, die Spannung und die Impulslänge reguliert werden können. Die Spannung beträgt etwa 60 V, und die Impulsparameter sind: vier Impulse von jeweils 40 ms, abgegeben mit 1 Hz (basierend auf Studien mit dem BTX T820 bei In-vitro-Versuchen an Gefäßzellen glatter Muskeln Ratten). Es ist bekannt, daß Rechteckwellenimpulse für bestimmte Zellen schonender sind. In dieser Gruppe sind in jeder der Behandlungs- und Kontrollkategorien fünf Arterien vorhanden. Die Entzündungsreaktion des Gefäßes durch Aufblasen des Ballons sowie das Anlegen des elektrischen Pulsfeldes wird ebenfalls bewertet.
Zwanzig Kaninchen werden verwendet, wobei der Katheter entweder perkutan oder über eine kleine Inzision in den Oberschenkel eingeführt wird. Dies würde Ergebnisse bei zwanzig behandelten und zwanzig Kontrollarterien ergeben. Arterien werden nach acht Stunden bearbeitet. Der ECM 600 wird zur Abgabe von Exponentialimpulsen verwendet. Ein hierin verwendeter intraluminaler Ballonkatheter weist eine Elektrode zwischen zwei Ballons auf, während der Führungsdraht als die zweite Elektrode dient (eine Ausführung). Um die sachgemäße Betrachtung der Ballons in der aufgeblasenen und der entleerten Stellung unter Leuchtschirmbild-Führung zu erleichtern, werden strahlenundurchlässige Marker in entsprechenden Positionen angeordnet. Berechnungen deuten darauf hin, daß es ausreichende Feldpenetration in den Arterien gibt, um Medikamente zu verabreichen, obwohl die Elektroden nicht in direktem Kontakt mit den Arterien sind.
Für jedes der oben angegebenen spezifischen Ziele werden Darstellungen des elektrischen Feldes erzeugt, wobei ein handelsübliches Softwarepaket EMP (Field Precision, Albuquerque, Neumexiko) verwendet wird. Dieses Paket löst die Poisson-Gleichung numerisch mittels Verfahren finiter Elemente. Die Anfangsparameter sind Elektrodengeometrie, spezifische Widerstände der Arterie seitens des Lumens und des Bindegewebes und der zu ermittelnde Bereich der Feldstärke.
Die im Gefäß verbleibende Heparinmenge wird in jedem Fall nach einem von Molucar Probe empfohlenen Verfahren bestimmt. Ein InSpeck-Gerätesatz zur Mikroskopbild-Intensitätskalibrierung wird verwendet. Zuerst wird das Mikroskop mit den Perlen (Mikrokügelchen), die in dem Gerätesatz vorhanden sind, kalibriert, und die Fluoreszein-Heparinlösung wird mit den 100 Mikrokügelchen abgeglichen. Alternativ können für Mikrokügelchen anderer Größen die verfügbaren Zahlen für "mikrokugeläquivalentes Fluoreszein" verwendet werden.
Das Protokoll zur Verringerung der Autofluoreszenz aufgrund des Collagens und Elastins der Arterienwand der isolierten Kopfarterie des Kaninchens ist wie folgt: trisgepuffertes Glycerin wird zubereitet (90 ml Glycerin und 5 ml des 0,5M Tris-HCl, pH-Wert 9,0). Dieses wird in aliquoten Teilen von 19 ml in Szintillationsglasampullen verteilt und bei 4°C gelagert. 2%iges n-Propylgallat (npg: verblassungshemmende Substanz) wird in Trispufferlösung (2 mg npg und 1,0 ml des 0,5M Tris-HCl, ph-Wert 9,0) frisch zubereitet und vor Licht geschützt. 1 ml der 2%igen npg-Lösung wird den 19 ml des trisgepufferten Glycerins hinzugegeben, und die Lösung wird vor Licht geschützt. Dies ist die Lösung, die verwendet wird, um Arterienabschnitte auf einem Glasobjektträger anzuordnen. Vorsichtsmaßnahmen müssen getroffen werden, damit die Lösung nicht durch Verfärbung unbrauchbar wird. Alle Bilder werden mit 40facher Vergrößerung unter Immersionsöl (Plan-Neofluor-Objektiv) aufgenommen. Bei allen Fotografien werden identische Helligkeit und identischer Kontrast eingestellt.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß vielfältige Modifikationen möglich sind, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Patentansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Kathetervorrichtung mit: mindestens einem aufblasbaren Ballon (102); mindestens einer proximal zu dem mindestens einen aufblasbaren Ballonabschnitt (102) positionierten Infusionsöffnung (120) zum Einführen einer Zusammensetzung, die einen therapeutischen Wirkstoff enthält, in ein Gefäß in einem Patienten; einer ersten Elektrode (110) an der Katheteroberfläche, die angrenzend an die Infusionsöffnung (120) oder deckungsgleich mit dieser positioniert ist; und einer zweiten Elektrode (112), die so positioniert ist, daß die Infusionsöffnung (120) zwischen der ersten Elektrode (110) und der zweiten Elektrode (112) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (112) von der ersten Elektrode (110) um einen Abstand beabstandet ist, der es ermöglicht, daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn eine Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode (110, 112) angelegt wird, nachdem der Katheter in das Gefäß eingeführt worden ist, wobei das elektrische Feld stark genug ist, Zellen in dem Gefäß zu elektroporieren.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, die eine Komponente einer Elektroporationsvorrichtung ist, die neben der Kathetervorrichtung ferner eine Stromquelle (114) aufweist, die mit der ersten und der zweiten Elektrode (110, 112) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gefäß ein Blutgefäß ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (110) zumindest teilweise aus biologisch inertem Material ausgebildet ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Katheter zwei aufblasbare Ballonabschnitte (102) hat.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Elektrode (110, 112) ineinandergreifen.
Kathetervorrichtung mit: mindestens einem aufblasbaren Ballon (102); mindestens einer proximal zu dem mindestens einen aufblasbaren Ballonabschnitt (102) positionierten Infusionsöffnung (120) zum Einführen einer Zusammensetzung, die einen therapeutischen Wirkstoff enthält, in ein Gefäß in einem Patienten; einer ersten Elektrode (110) an der Katheteroberfläche, die angrenzend an die Infusionsöffnung (120) positioniert ist; und einer zweiten Elektrode (112), die so positioniert ist, daß die zweite Elektrode (112) zwischen der Infusionsöffnung (120) und der ersten Elektrode (110) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (112) von der ersten Elektrode (110) um einen Abstand beabstandet ist, der es ermöglicht, daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn eine Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode (110, 112) angelegt wird, nachdem der Katheter in das Gefäß eingeführt worden ist, wobei das elektrische Feld stark genug ist, Zellen in dem Gefäß zu elektroporieren.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 7, die eine Komponente einer Elektroporationsvorrichtung ist, die neben der Kathetervorrichtung ferner eine Stromquelle (114) aufweist, die mit der ersten und zweiten Elektrode (110, 112) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Gefäß ein Blutgefäß ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Elektrode (110) zumindest teilweise aus biologisch inertem Material ausgebildet ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Katheter zwei aufblasbare Ballonabschnitte (102) hat.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Elektrode (110, 112) ineinandergreifen.
Kathetervorrichtung mit: einem ersten aufblasbaren Ballon (102), der am Katheter distal zu einem zweiten aufblasbaren Ballonabschnitt (102) positioniert ist; mindestens einer zwischen dem ersten und zweiten aufblasbaren Ballonabschnitt (102) positionierten Infusionsöffnung (120) zum Einführen einer Zusammensetzung, die einen therapeutischen Wirkstoff enthält, in ein Gefäß in einem Patienten; einer zwischen dem ersten und zweiten aufblasbaren Ballonabschnitt (102) positionierten ersten Elektrode (110) auf der Katheteroberfläche; und einer distal zum ersten Ballonabschnitt (102) positionierten zweiten Elektrode (112), die von der ersten Elektrode (110) um einen Abstand beabstandet ist, der es ermöglicht, daß ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn eine Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode (110, 112) angelegt wird, nachdem der Katheter in das Gefäß eingeführt worden ist, wobei das elektrische Feld stark genug ist, Zellen in dem Gefäß zu elektroporieren.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 13, die eine Komponente einer Elektroporationsvorrichtung ist, die neben der Kathetervorrichtung ferner eine Stromquelle (114) aufweist, die mit der ersten und zweiten Elektrode (110, 112) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Gefäß ein Blutgefäß ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Elektrode (110) zumindest teilweise aus biologisch inertem Material ausgebildet ist.