專利名稱：癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法。
背景技術(shù)：
癲癇是一組臨床綜合征，其特征為反復發(fā)作的大腦神經(jīng)元異常放電，導致 暫時性大腦功能失調(diào)。臨床表現(xiàn)為運動、感覺、意識、植物神經(jīng)、精神等不同
障礙。據(jù)近期WHO才艮告，癲癇患病率在發(fā)達國家、經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌國家、發(fā)展中國家 和不發(fā)達國家分別為5.096。、 6.1%。、 7.2%。和11.2%。。估計全球約有5千萬癲癇患 者。國內(nèi)近年來的研究顯示，癲癇的患病率在3.6%0-7.0%。。癲癇是一種'艮性神經(jīng) 系統(tǒng)的疾病，長期反復發(fā)作，不僅使患者軀體遭受痛苦，而且在一定程度上導 致精神及社會心理障礙，在智能及人格方面均受到損害。
癲癇的發(fā)病機制非常復雜，由生理、生化等因素綜合產(chǎn)生，迄今為止尚未 完全闡明。不管是何種原因引起，其電生理改變是一致的，即表現(xiàn)大腦神經(jīng)元 異常的過度性同步放電。癲癇樣活動的兩個主要特征就是若干神經(jīng)元的高度興 奮和高度同步化。目前對癲癇病的治療手段除藥物治療以外主要有腦深部電刺 激(Deep Brain Stimulation, DBS)和經(jīng)盧貞-茲刺；敫(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)。
DBS是立體定向功能神經(jīng)外科治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病尤其是運動障礙性疾病的 一種方法，其通過在腦的深部特定部位埋置微電極，腦外刺激器控制、調(diào)整刺 激的電壓、脈寬、頻率等參數(shù)的方法來進行治療。DBS最早在20世紀50年代用 于頑固性疼痛的治療，后又用于治療癲癇。DBS系統(tǒng)包括一根植入大腦的電極 以及置于腦外的脈沖發(fā)生器。目前使用的DBS電極為四觸點電極，脈沖發(fā)生器 通常埋置于鎖骨區(qū)皮下，與刺激電極相連并發(fā)出電刺激，其受外部控制器調(diào)節(jié)， 產(chǎn)生各種類型電刺激。 一般認為DBS是通過慢性電刺激達到對異常電活動的抑 制。TMS是由Barker等在198S年創(chuàng)立，有單脈沖、配對脈沖(雙脈沖)和重復脈沖 磁刺激之分。單脈沖磁刺激通常用來獲取運動誘發(fā)電位，雙脈沖磁刺激主要用 來研究大腦皮質(zhì)的興奮性，而重復脈沖磁刺激主要用來進行語言等多種腦功能 區(qū)的定位。TMS主要通過調(diào)控大腦皮質(zhì)興奮性來抑制癲癇的發(fā)作。TMS能夠在 活體上探究癲癇患者大腦皮質(zhì)的興奮性，尤其對大腦皮質(zhì)運動通路--皮質(zhì)脊髓 束的興奮和抑制研究較多。
但是，深部腦核團電刺激和經(jīng)顱重復性低頻石茲刺激對病灶部位的所有細胞 都起作用，即缺乏細胞特異性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要針對癲癇病治療方法缺乏細胞特異性的問題，提供一種 具有細胞特異性的癲癇病治療系統(tǒng)。
一種癲癇病治療系統(tǒng)，包括含有重組慢病毒載體的藥用載體、定位裝置、 注射裝置及光照裝置，所述重組慢病毒載體攜帶有特異細胞啟動子調(diào)控的編碼 光敏感離子通道蛋白基因，所述定位裝置用于確定癲癇灶的位置，所述注射裝 置用于將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至癲癇灶內(nèi)，所述光照裝置 用于對癲癇灶進行照射。
優(yōu)選的，所述編碼光敏感離子通道蛋白基因是編碼興奮型通道蛋白基因或 與編碼興奮型通道蛋白基因具有相同功能的基因。
優(yōu)選的，所述編碼光敏感離子通道蛋白基因是編碼抑制型通道蛋白基因或 與編碼抑制型通道蛋白基因具有相同功能的基因。
優(yōu)選的，所述慢病毒載體是由人體免疫缺損病毒、乳多空病毒、腺病毒、 牛痘病毒、腺相關(guān)病毒、皰滲病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒組成的物質(zhì)組中選擇的一種。
優(yōu)選的，所述藥用載體是由水性溶劑、非水性溶劑、懸液和乳劑組成的物 質(zhì)組中選擇的一種。
優(yōu)選的，所述定位裝置是由放射性核素計算機斷層掃描裝置、磁共振成像 裝置、腦電圖裝置、皮層電極裝置、偶極子定位裝置、磁共振波譜掃描裝置、 單光子發(fā)射計算機體層掃描裝置、正電子發(fā)射體層掃描裝置和腦^f茲圖裝置組成的物質(zhì)組中選擇的 一種。
優(yōu)選的，所述注射裝置是立體定位注射裝置。
優(yōu)選的，所述光照裝置包括皮層腦電圖記錄模塊、前端記錄模塊、控制模 塊和光源模塊，所述皮層腦電圖記錄模塊用于記錄癲癇灶附近的皮層腦電圖信 號，所述前端記錄模塊對記錄的皮層腦電圖信號進行處理，所述控制模塊對前 端記錄模塊處理后的信號進行同步信號活動模式闊值檢測，當同步信號活動模
式閾值超過預設(shè)值時，控制模塊輸出激勵信號；所述光源模塊根據(jù)激勵信號產(chǎn) 生激光。
優(yōu)選的，還包括報警裝置和外界電子設(shè)備，所述^^艮警裝置接收控制模塊輸 出的激勵信號，產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，并以無線發(fā)射的方式將報警信號傳送至 外界電子設(shè)備。
此外，還^是供一種癲癇病治療方法。
一種癲癇病治療方法，包括制備含有重組慢病毒載體的藥用載體，所述 重組慢病毒載體攜帶有特異細胞啟動子調(diào)控的編碼光敏感離子通道蛋白基因； 確定癲癇灶的位置；將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至癲癇灶內(nèi)； 對癲癇灶進行照射；產(chǎn)生報警信號；發(fā)射報警信號；接收報警信號。
上述癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法中的編碼光敏感離子通道蛋白基因 只對特定波長的光敏感，導入了編碼光敏感離子通道蛋白基因的細胞相應(yīng)也只 對特定波長的光每丈感，因此，上述癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法具有細刀包 特異性。
具體實施例方式
癲癇病治療系統(tǒng)包括重組慢病毒載體、定位裝置、注射裝置、光照裝置、 報警裝置和外界電子設(shè)備。癲癇病治療方法包括制備含有重組慢病毒載體的 藥用載體；確定癲癇灶的位置；將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至 癲癇灶內(nèi)；對癲癇灶進行照射；產(chǎn)生報警信號；發(fā)射報警信號；接收報警信號。
重組慢病毒載體攜帶有特異細胞啟動子調(diào)控的編碼光敏感離子通道蛋白基 因。細胞特異啟動子可以是GAD67或CaMK2a。編碼光敏感離子通道蛋白基因可以是編碼興奮型通道蛋白基因(Channelrhodopsin-2, ChR2 )、編碼抑制型通 道蛋白基因(Helorhodopsin, NpHR)、與ChR2具有相同功能的基因(如 ChR2-310、 Chop2或者Chop2-310)或者與NpHR具有相同功能的基因。
ChR2蛋白是一種視紫紅質(zhì)，起源于單細胞類綠藻萊茵衣藻(Chlamydomonas Reinhardtii )。視紫紅質(zhì)蛋白ChR2由一分子的視蛋白(Opsin)和一分子稱為視黃 醛(retinal)的生色基團所組成。ChR2對藍光(波長為472nm)敏感，藍光將使 Na+等陽離子進入細胞而興奮細胞。
NpHR是一種嗜鹽菌紫質(zhì)(Halorhodopsins )。 NphR對黃光(波長為S93nm) 敏感，黃光將使Cl-等陰離子進入細胞而抑制細胞。編碼的ChR2/NpHR的多核苷 酸序列可操作地連接一個細胞特異的啟動子GAD67/CaMK2a,從而靶向性的在 氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元/谷氨酸能(Glutamate)神經(jīng)元中表達?；蛘?，編碼 的ChR2/NpHR的多核苷酸序列可操作地連接一個綠色熒光蛋白(Green Fluorescent Protein, GFP )或者一個黃色熒光蛋白(Yellow Fluorescent Protein, YFP)以進行ChR2的定位。
慢病毒載體克服了逆轉(zhuǎn)錄病毒只能感染分裂期細胞的特點，可感染分裂期 和非分裂細胞、目的基因整合至靶細胞基因組長期表達、感染效率高。對慢病 毒載體進行了基因工程改造，使慢病毒的生活周期的復制能力失活。在病毒DNA 不整合至宿主細胞染色體的情況下實現(xiàn)慢病毒表達，由此減小了插入誘變的風 險。經(jīng)過改建后的慢病毒載體可以容納約10kb左右的外源基因，可以兼容多個轉(zhuǎn) 錄啟動子。慢病毒載體可以是人體免疫缺損病毒、乳多空病毒、腺病毒、牛痘 病毒、腺相關(guān)病毒、皰滲病毒或者逆轉(zhuǎn)錄病毒等。
編碼ChR2/NpHR的表達病毒載體可置于藥用載體中。藥用載體包括水性溶 劑、非水性溶劑、懸液及乳劑。水性溶劑可以是水、乙醇等。非水性溶劑可以 是丙二醇、聚乙二醇、油酸乙酯等。
此外，編碼ChR2/NpHR也可在細胞或組織中表達。
定位裝置可以是放射性核素計算機斷層掃描裝置、磁共振成像裝置、腦電 圖裝置、皮層電極裝置、偶極子定位裝置、磁共振波譜掃描裝置、單光子發(fā)射 計算機體層掃描裝置、正電子發(fā)射體層掃描裝置或腦磁圖裝置等。因為各種方法均有不同方面的局限性，優(yōu)選的使用綜合定位的方法。
在癲癇定位的指導下，將頭部固定于立體定位儀上，常規(guī)消毒、麻醉。采 用立體定位注射裝置將重組慢病毒載體注射至癲癇灶內(nèi)，從而使編碼光敏感離
子通道蛋白基因?qū)氲桨d癇灶的細胞亞群中表達，留針5分，出針后骨蠟封閉骨 孔，縫合皮膚。
采用光照裝置對癲癇灶進行照射。光照裝置包括皮層腦電圖記錄模塊、前 端記錄模塊、控制模塊和光源模塊。皮層腦電圖記錄模塊由若干個(例如10-20個)電極導聯(lián)組成，用以長時程記錄癲癇灶附近的皮層腦電圖信號。研究證 據(jù)表明，癲癇的發(fā)作經(jīng)歷了數(shù)分鐘到數(shù)小時的發(fā)作前期過渡階段，癲癇發(fā)作前 某一時間段內(nèi)，大多患者的皮層腦電圖會呈現(xiàn)突然爆發(fā)的特異性的同步活動， 這一特異性同步狀態(tài)局限在致病癲癇灶附近。前端記錄^f莫塊對記錄的皮層腦電 圖信號進行采集、濾波、隔離和放大處理，然后將處理后的信號傳送至控制模 塊。控制模塊對輸入信號進行同步信號活動模式閾值檢測。當患者可能產(chǎn)生癲 癇發(fā)作前，癲癇灶附近的多導腦電圖在某一時刻特異性爆發(fā)同步化活動，控制 模塊完成對輸入各腦電圖間同步信號活動模式的計算與閾值判別。當同步信號 活動模式閾值超過預設(shè)值時，控制模塊輸出激勵信號。光源模塊根據(jù)激勵信號 產(chǎn)生特定波長的激光，開始對病灶部位進行照射?？刂颇K同時將激勵信號傳 送至報警裝置。
報警裝置根據(jù)接收的激勵信號產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，以無線發(fā)射的方式傳 送至外界電子設(shè)備(例如手機、電腦、報警器等)。這樣可以及時通知患者的家 屬和醫(yī)生注意潛在的癲癇發(fā)作危險，起到了對癲癇活動的預警作用以及使病人 得到及時護理。
上述癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法中的編碼光敏感離子通道蛋白基因 只對特定波長的光敏感，導入了編碼光敏感離子通道蛋白基因的細胞相應(yīng)也只 對特定波長的光敏感，因此，上述癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法具有細胞 特異性，可用于人或動物癲癇病治療及研究。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出至少兩變形 和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所 附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1、一種癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于包括含有重組慢病毒載體的藥用載體、定位裝置、注射裝置和光照裝置，所述重組慢病毒載體攜帶有特異細胞啟動子調(diào)控的編碼光敏感離子通道蛋白基因，所述定位裝置用于確定癲癇灶的位置，所述注射裝置用于將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至癲癇灶內(nèi)，所述光照裝置用于對癲癇灶進行照射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述編碼光敏感 離子通道蛋白基因是編碼興奮型通道蛋白基因或與編碼興奮型通道蛋白基因具 有相同功能的基因。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述編碼光敏感 離子通道蛋白基因是編碼抑制型通道蛋白基因或與編碼抑制型通道蛋白基因具 有相同功能的基因。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述慢病毒載體 是由人體免疫缺損病毒、乳多空病毒、腺病毒、牛痘病毒、腺相關(guān)病毒、皰滲 病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒組成的物質(zhì)組中選擇的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述藥用載體是 由水性溶劑、非水性溶劑、懸液和乳劑組成的物質(zhì)組中選擇的一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述定位裝置是 由放射性核素計算機斷層掃描裝置、磁共振成像裝置、腦電圖裝置、皮層電極 裝置、偶極子定位裝置、磁共振波譜掃描裝置、單光子發(fā)射計算機體層掃描裝 置、正電子發(fā)射體層掃描裝置和腦磁圖裝置組成的物質(zhì)組中選擇的 一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述注射裝置是 立體定位注射裝置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于所述光照裝置包 括皮層腦電圖記錄模塊、前端記錄模塊、控制模塊和光源模塊，所述皮層腦電 圖記錄模塊用于記錄癲癇灶附近的皮層腦電圖信號，所述前端記錄模塊對記錄 的皮層腦電圖信號進行處理，所述控制模塊對前端記錄模塊處理后的信號進行 同步信號活動模式閾值檢測，當同步信號活動模式閾值超過預設(shè)值時，控制模 塊輸出激勵信號；所述光源^t塊根據(jù)激勵信號產(chǎn)生激光。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的癲癇病治療系統(tǒng)，其特征在于還包括報警裝置和外界電子設(shè)備，所述報警裝置接收控制模塊輸出的激勵信號，產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，并以無線發(fā)射的方式將報警信號傳送至外界電子設(shè)備。
10、 一種癲癇病治療方法，包4舌制備含有重組慢病毒載體的藥用載體，所述重組慢病毒載體攜帶有特異細胞啟動子調(diào)控的編碼光^:感離子通道蛋白基因；確定癲癇灶的位置；將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至癲癇灶內(nèi)；對癲癇灶進行照射；產(chǎn)生報警信號；發(fā)射報警信號；接收報警信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法。癲癇病治療系統(tǒng)包括重組慢病毒載體、定位裝置、注射裝置、光照裝置、報警裝置和外界電子設(shè)備。癲癇病治療方法包括制備含有重組慢病毒載體的藥用載體；確定癲癇灶的位置；將所述含有重組慢病毒載體的藥用載體注射至癲癇灶內(nèi)；對癲癇灶進行照射；產(chǎn)生報警信號；發(fā)射報警信號；接收報警信號。該癲癇病治療系統(tǒng)及癲癇病治療方法具有細胞特異性，可用于人或動物癲癇病治療及研究。并且可以及時通知患者的家屬和醫(yī)生注意潛在的癲癇發(fā)作危險，起到了對癲癇活動的預警和病人得到及時護理的作用。
文檔編號A61M31/00GK101485917SQ200910105559
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者奕 張, 王立平, 蔚鵬飛 申請人:深圳先進技術(shù)研究院