[发明专利]用于产生和使用活化的干细胞的方法和系统

说明书

交叉引用

本说明书依赖于在2014年5月30日提交的，标题为“Methods,Systems and Compositions for the Generation and Use of Activated Stem Cells”的美国临时专利申请号62/006,034的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

发明领域

本说明书公开了用于活化干细胞的方法和系统，并且特别地，使用调制的超快速激光脉冲来活化和引导干细胞的方法和系统。

发明背景

尽管干细胞提供了用于替换受损或退化细胞的治疗潜力，但是治疗受限于不能有效和高效地将足够数量的干细胞引导至靶位置以实现期望的结果。在活性炎性状况的情况下，干细胞可以在一定程度上被自然吸引到靶组织，但是通常需要增加和改善干细胞主动引导和/或通向(channeled)到靶位置的程度。当试图治疗以前愈合损伤(如横断后的脊髓)时尤其如此。

因此，需要将干细胞递送至治疗区域并刺激粘附，分化和整合的方法。

发明概述

当如下所述应用调幅激光束(amplitude modulated laser beam)穿过Kg1a细胞的烧瓶时，已经发现了意外地，细胞排列成串(string)，细胞在放置束处彼此粘附在一起。在检查时，发现具有干细胞样特征的原始细胞系Kg1a已经增加其造血干细胞标志物CD34的表达。进一步审阅后，还认识到调制的激光信号的性质将广泛刺激称为alpha和beta整联蛋白的细胞粘附和通信分子。流式细胞术显示在细胞表面上的beta 1,beta 2和alpha 4整联蛋白分子的测量的可变但显著的增加，其在24小时内达到峰值并在48小时后下降。可见的观察是无论何时将光束定向在细胞瓶中，细胞与细胞和细胞与(烧瓶的)表面的粘附显著增加。因此，确定刺激增加干细胞的迁移和定位，同时还增加干细胞中的细胞粘附分子表达。另外，用此类的共振信号刺激的组织将干细胞吸引到光束指向的地方，并且有利于细胞保留在组织中，其也已被刺激得更为粘附。如下面进一步描述的，通过SONG装置产生的束将具有完整调制(modulation)的深得多的穿透深度。因此，这可以允许干细胞的定向迁移和粘附，特别意图增加递送到需要再生或修复的靶组织的干细胞的产率(yield)。

本说明书涉及修复，再生，治愈或治疗损伤的生物组织的方法，所述组织如肺组织，肾组织，血管，免疫系统细胞，骨组织，牙，肝组织，内分泌组织，垂体组织，胸腺组织，椎间盘，脑组织，脊髓组织或神经组织，所述方法通过获得未活化的干细胞，通过用具有预定义的波长和预定义的振幅的调幅激光束处理所述未活化干细胞自未活化干细胞形成活化的干细胞，并将活化的干细胞施用于含有生物组织的身体内来进行。

方法还可以包括使用导归束(homing beam)以将身体内的活化的干细胞引导到生物组织的位置。任选地，预定义的波长在405至980纳米的范围内。任选地，预定义的幅度在8至12MHz的范围内。任选地，在处理未活化的干细胞之前，通过使激光束通过束扩展器，在2至7次的范围内扩展激光束。任选地，在处理未活化的干细胞之前，使激光束通过Strachan-Ovokaitys结点发生器(Node Generator)。任选地，调节激光束的相位抵消(phase cancellation)以在处理未活化的干细胞之前实现预定的功率输出。

任选地，处理未活化的干细胞包括将具有位于405至980纳米范围内的波长的调幅激光束应用于含有未活化的干细胞的容器，其中容器以每3至5秒完成一个完整旋转的速度旋转，并且其中所述容器在旋转的同时上下移动大约15秒。任选地，激光束具有674nm的波长。任选地，未活化的干细胞是自体的或外源的。任选地，相对于未活化的干细胞，所述活化的干细胞包含下列至少一种：alpha或beta整联蛋白的增加的表达，CD34增加，或在导归束的方向上增强的转移作用。任选地，在8至12MHz的范围内调制激光束的振幅。任选地，调节激光束的相位抵消以在处理未活化的干细胞之前实现预定的功率输出。