[发明专利]通过皮肤转移遗传信息调节疼痛和搔痒的系统和方法

说明书

一个实施方案涉及改变动物中支配靶向的组织区域的感觉单元的功能的系统，所述感觉单元配置成表达光响应性蛋白，所述系统包含配置成对靶向的组织结构的至少一部分直接照射的光递送元件；和配置成向光递送元件提供光的光源；其中以辐射经皮肤照射靶向的组织结构，从而至少部分地因光响应性蛋白暴露于辐射而调节靶向的组织结构包含的细胞的膜电位。

相关的申请数据

本申请要求2016年2月8日提交的美国临时申请系列号62/292,771、2016年4月8日提交的美国临时申请系列号62/320,422和2016年11月7日提交的美国临时申请系列号62/418,758的优先权。前述申请因而通过引用的方式完整并入本申请作为参考

发明领域

本发明总体上涉及在体内促进多种水平对细胞和组织控制的系统、装置和方法，并且更具体地涉及用于通过皮肤转移遗传信息治疗性调节疼痛和搔痒的系统和方法。

发明背景

疼痛和搔痒的感觉在皮肤真皮和表皮中初级感觉神经元的神经末梢活化后出现。电信号(动作电位)在神经末梢生成并沿着轴突传播，由此它们在脊髓或脑干输送至中枢神经系统。初级感觉神经元的细胞体位于背根神经节(“DRG”)或三叉神经节(“TG”)并含有编码沿神经元整个长度表达的蛋白质的DNA。

离子通道和泵维持跨神经元的膜电压并促进动作电位的生成和传播。一些经批准用于治疗疼痛和搔痒的药剂通过抑制这些离子通道，降低初级感觉神经元的电兴奋性而发挥作用。例如，利多卡因阻断电压门控钠(Na⁺)离子通道并且吗啡激活降低电压门控钙(Ca21)离子通道活性的阿片样物质受体。值得注意的是，多种药物如利多卡因和吗啡是相对强有力的镇痛药，但它们在其全身性影响方面无特异性，靶向身体的非靶向部分中(如心脏和中枢位置中)的多种电压门控离子通道，这限制了它们的治疗实用性；另外，已经发现这类药剂与美国和其他地方的重度成瘾问题(addition problem)相关。公认降低初级感觉神经元的电兴奋性可以抑制疼痛。

基因治疗是向患者的细胞治疗性输送遗传信息(核酸聚合物，如DNA和RNA)以治疗疾病。遗传信息可以借助病毒或非病毒方法传输并且可以编码转基因蛋白质的表达或降低患者的现有蛋白质水平的信息。

基因治疗方法已经用来在动物疼痛模型中输送基因至初级感觉神经元。已经表达转基因蛋白质以降低初级感觉神经元的电兴奋性。例如，表达内源阿片样物质肽脑啡肽(其是δ阿片样物质受体的天然配体)可以在动物模型中降低疼痛水平。也已经表达了利用微生物光敏性或光响应性离子转运蛋白(通道和泵)的光遗传蛋白质来调节电兴奋性并减少疼痛。这些光遗传学模式中的某些涉及透皮或皮内递送光以激活离子通道或泵，以降低电兴奋性并阻断疼痛信号输送。输送遗传信息以降低内源靶蛋白水平也已经在动物模型中用来减少疼痛。例如，针对电压门控钠通道的小发夹RNA(“shRNA”)的表达已经在动物模型中降低电兴奋性并抑制疼痛。

与治疗疼痛和搔痒时的传统药物相比，使用这些方法的基因治疗可以具有几种益处。治疗性遗传信息可以输送至神经轴中的特定区域和/或细胞，导致遗传信息局限化浓积，减少全身性脱靶效应，并且还缓解至少某些前述的药物相关消极面。

向皮肤输送遗传信息是有吸引力的，因为它允许靶向受疼痛或搔痒影响的特定区域。因而，治疗性遗传信息可以由皮肤细胞本身摄取，或由皮肤层或表皮层中的初级感觉神经末梢摄取以导致在目的位置疼痛或搔痒减少。

发明概述