在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、SIRNA、SHRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物的装置和方法.pdf

用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的在体胞内转染的装置，包括：低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；与电源偶联的电极网状系统，用于在包括骨骼、软骨和相关组织在内的关节内形成分布电场网络；和用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入关节中的工具。所述电极网状系统包括在能够被插入到关节腔内的第一阵列中交替排列的正负电极，以及要么正负电极交替排列的第二电极阵列，要么全部为负电极的第二电极阵列，所述第二电极阵列置于所述关节的外侧并与其上的皮肤直接接触。

1.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：
低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
与电源偶联的电极网状系统，用于在包括骨骼、软骨和相关组织在内的关节内形成分布电场网络；和
用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入关节中的工具
其中所述电极网状系统包括在能够被插入到关节腔内的第一阵列中交替排列的正负电极，以及正负电极交替排列的第二电极阵列或全部为负电极的第二电极阵列，所述第二电极阵列置于所述关节的外侧并与被覆皮肤直接接触。

2.  权利要求1的装置，其中所述电极网状系统能够在长期治疗中得到应用。

3.  权利要求1的装置，还包括置于所述关节外侧的全部为负电极的第二电极阵列，并且
其中用于转染的工具包括与所述第一电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或者其他工具。

4.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：
低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
与电源偶联的电极网状系统，用于在脊柱内形成分布电场网络；和
用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入脊柱中的工具，
其中所述电极网状系统包括被插入与所述脊柱相关联的椎管中的第一阵列中的交替排列的正负电极，并且
其中所述用于转染的工具包括与所述电极阵列偶联并同时用于分隔或隔离所述脊柱和所述电场网络的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。

5.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：
低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
与电源偶联的电极网状系统，用于在颅骨或扁骨内形成分布电场网络；和
用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述颅骨或扁骨中的工具，
其中所述电极网状系统包括能够置于所述颅骨或扁骨之上的第一阵列中的交替排列的正负电极，或者施加于所述颅骨或扁骨外侧的全部为负电极的第二阵列；以及所述颅骨颅腔侧或所述扁骨内侧的全部为正电极的第一电极阵列，并且
其中所述用于转染的工具包括用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具，其与所述第一电极阵列偶联，并在所述颅骨上使用的情况下同时用于分隔或隔离所述脑和所述电场网络。

6.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：
低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
与电源偶联的电极网状系统，用于在具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节内形成分布电场网络；和
用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节中的工具，
其中所述电极网状系统由第一阵列中的交替排列的正负电极和全部为负电极的第二电极阵列构成，所述第一阵列能够放置于所述骨骼和关节之中或之上所述螺钉、针、假体或其他人工材料将被插入的位置，所述第二电极阵列被放置于所述关节或长骨外侧，并且
其中所述用于转染的工具包括与所述电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。

7.  权利要求1、4、5或6任一项的装置，其中用于转染的装置包括所选可有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或者肽。

8.  权利要求7的装置，其中所选可有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或者肽包括以下至少一种：
a.细胞因子
i趋化因子：CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CKLF、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL8、CXCL9、CYP26B1、IL13、IL8、PF4V1、PPBP、PXMP2、XCL1。
ii其他趋化因子：AREG、BMP1、BMP2、BMP3、BMP7、CAST、CD40LG、CER1、CKLFSF1、CKLFSF2、CLC、CSF1、CSF2、CSF3、CTF1、CXCL16、EB13、ECGF1、EDA、EPO、ERBB2、ERBB2IP、FAM3B、FASLG、FGF10、FGF12、FIGF、FLT3LG、GDF2、GDF3、GDF5、GDF6、GDF8、GDF9、GLMN、GPI、GREM1、GREM2、GRN、IFNA1、IFNA14、IFNA2、IFNA4、IFNA8、IFNB1、IFNE1、IFNG、IFNK、IFNW1、IFNWP2、IK、IL10、IL11、IL12A、IL12B、IL15、IL16、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18、IL19、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1F7、IL1F8、IL1F9、IL1RN、IL2、IL20、IL21、IL22、IL23A、IL24、IL26、IL27、IL28B、IL29、IL3、IL32、IL4、IL5、IL6、IL7、IL9、INHA、INHBA、INHBB、KITLG、LASS1、LEFTY1、LEFTY2、LIF、LTA、LTB、MDK、MIF、MUC4、NODAL、OSM、PBEF1、PDGFA、PDGFB、PRL、PTN、SCGB1A1、SCGB3A1、SCYE1、SDCBP、SECTM1、SIVA、SLCO1A2、SLURP1、SOCS2、SPP1、SPRED1、SRGAP1、THPO、TNF、TNFRSF11B、TNFSF10、TNFSF11、TNFSF13、TNFSF13B、TNFSF14、TNFSF15、TNFSF18、TNFSF4、TNFSF7、TNFSF8、TNFSF9、TRAP1、VEGF、VEGFB、YARS。
b.细胞因子受体：
i.细胞因子受体：CNTFR、CSF2RA、CSF2RB、CSF3R、EBI3、EPOR、F3、GFRA1、GFRA2、GHR、IFNAR1、IFNAR2、IFNGR1、IFNGR2、IL10RA、IL10RB、IL11RA、IL12B、IL12RB1、1L12RB2、IL13RA1、IL13RA2、IL15RA、IL17R、IL17RB、IL18R1、IL1R1、IL1R2、IL1RAP、IL1RAPL2、IL1RL1、IL1RL2、IL20RA、IL21R、IL22RA1、IL22RA2、IL28RA、IL2RA、IL2RB、IL2RG、IL31RA、IL3RA、1L4R、1L5RA、IL6R、IL6ST、IL7R、IL8RA、IL8RB、IL9R、LEPR、LIFR、MPL、OSMR、PRLR、TTN。
ii.趋化因子受体：BLR1、CCL13、CCR1、CCR10、CCR2、CCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CCR7、CCR8、CCR9、CCRL1、CCRL2、CX3CR1、CXCR3、CXCR4、CXCR6、IL8RA、IL8RB、XCR1.
c.细胞因子代谢：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、IRF4、NALP12、PRG3、S100B、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7、TNFSF15。
d.细胞因子产生：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、INS、IRF4、NALP12、NFAM1、NGX5、PRG3、S100B、SAA2、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7。
e.参与细胞因子-细胞因子受体相互作用的其他基因：ACVR1、ACVR1B、ACVR2、ACVR2B、AMH、AMHR2、BMPR1A、BMPR1B、BMPR2、CCR1、CD40、CRLF2、CSF1R、CXCR3、IL18RAP、IL23R、LEP、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNFRSF1A、TNFRSF1B、TNFRSF21、TNFRSF8、TNFRSF9、XCR1。
f.急性期应答：AHSG、APCS、APOL2、CEBPB、CRP、F2、F8、FN1、IL22、IL6、INS、ITIH4、LBP、PAP、REG-III、SAA2、SAA3P、SAA4、SERPINA1、SERPINA3、SERP1NF2、SIGIRR、STATS。
g.炎性应答：ADORA1、AHSG、AIF1、ALOX5、ANXA1、APOA2、APOL3、ATRN、AZU1、BCL6、BDKRB1、BLNK、C3、C3AR1、C4A、CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CCR1、CCR2、CCR3、CCR4、CCR7、CD14、CD40、CD40LG、CD74、CD97、CEBPB、CHST1、CIAS1、CKLF、CRP、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL16、CXCL2、GXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL9、CYBB、DOCK2、EPHX2、F11R、FOS、FPR1、GPR88、HDAC4、HDAC5、HDAC7A、HDAC9、HRH1.ICEBERG、IFNA2、IL10、1L10RB、IL13、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18RAP、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1R1、IL1RAP、IL1RN、IL20、IL22、IL31RA、IL5、IL8、IL8RA、IL8RB、IL9、1RAK2、IRF7、ITCH、ITGAL、ITGB2、KNG1、LTA4H、LTB4R、LY64、LY75、LY86、LY96、MEFV、MGLL、MIF、MMP25、MYD88、NALP12、NCR3、NFAM1、NFATC3、NFATC4、NFE2L1、NFKB1、NFRKB、NFX1、NMI、NGS2A、NR3C1、OLR1、PAP、PARP4、PLA2G2D、PLA2G7、PRDX5、PREX1、PRG2、PRG3、PROCR、PROK2、PTAFR、PTGS2、PTPRA、PTX3、REG-III、RIPK2、S100A12、S100A8、SAA2、SCUBE1、SCYE1、SELE、SERPINA3、SFTPD、SN、SPACA3、SPP1、STAB1、SYK、TACR1、TIRAP、TLR1、TLR10、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TNF、TNFAIP8、TOLLIP、TPST1、VPS45A、XCRI。
h.激素免疫应答：BATF、BCL2、BF、BLNK、C1R、C2、C3、C4A、CCL16、CCL18、CCL2、CCL20、CCL22、CCL3、CCL7、CCR2、CCR6、CCR7、CCRL2、CCRL2、CD1B、CD1C、CD22、CD28、CD40、CD53、CD58、CD74、CD86、CLC、CR1、CRLF1、CSF1R、CSF2RB、CXCR3、CYBB、EB13、FADD、GPI、IL10、SL12A、IL12B、IL12RB1、IL13、IL18、IL1B、IL2、1L26、IL4、IL6、IL7、IL7R、IRF4、1TGB2、LTF、LY86、LY9、LY98、MAPK11、MAPK14、MCP、NFKB1、NR4A2、PAX5、POU2AF1、POU2F2、PTAFR、RFXANK、S100B、SERPING1、SFTPD、SLA2、TNFRSF7、XCL1、XCR1、YY1。
i.生长因子和相关分子：BMP1、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、BMP6、BMP7、BMP8、BMPR1A、CASR、CSF2(GM-CSF)、CSF3(G-CSF)、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT1、GDF10、IGF1、IGF1R、IGF2、MADH1、MADH2、MADH3、MADH4、MADH5、MADH6、MADH7、MADH9、MSX1、MSX2、NFKB1、PDGFA、RUNX2(CBFA1)、SOX9、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNF(TNFa)、TWIST、VDR、VEGF、VEGFB、VEGFC。
j.基质及其相关蛋白：ALPL、ANXA5、ARSE、BGLAP(骨钙素)、BGN、CD36、CD36L1、CD36L2、COL1A1、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2、COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL17A1、COL18A1、COL19A1、CTSK、DCN、FN1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP10、MMP13、SERPINH1(CBP1)、SERPINH2(CBP2)、SPARC、SPPI(骨桥蛋白)；或者
k.细胞附着分子：ICAM1、ITGA1、ITGA2、ITGA3、ITGAM、ITGAV、ITGB1、VCAM1。

9.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的方法，包括：
形成低压、长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
通过植入的电极网状系统确定包括骨骼、软骨和相关组织在内的关节中的分布电场网络；并
将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入关节内
其中所述分布电场网络由电极网络系统确定，所述电极网络系统包括能够插入到关节腔内的第一阵列中的交替排列的正负电极，以及正负电极交替排列的第二电极阵列或者全部为负电极的第二电极阵列，所述第二电极阵列被放置于所述关节的外侧并与被覆皮肤直接接触。

10.  权利要求9的方法，还包括通过使用放置于所述关节外侧的全部为负电极的第二电极阵列来确定所述分布电场网络，并且
其中转染包括使用与所述第一电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物包或其他工具。

11.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的方法，包括：
形成低压、长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
通过植入的电极网状系统确定脊柱中的分布电场网络；并
将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述脊柱内，
其中所述分布电场网络由电极网络系统确定，所述电极网络系统包括被插入到与所述脊柱相关的椎管内的第一阵列中的交替排列的正负电极，并且
其中转染包括使用与所述电极阵列偶联并同时用于分隔或者隔离所述脊柱和所述电场网络的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。

12.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的方法，包括：
形成低压、长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
通过植入的电极网状系统确定颅骨或扁骨中的分布电场网络；并
将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述颅骨或扁骨内，
其中所述分布电场网络由电极网络系统确定，所述电极网络系统包括能够被放置于所述颅骨或扁骨之上的第一阵列中的交替排列的正负电极，或者被施加到所述颅骨或扁骨外侧的全部为负电极的第二阵列，以及所述颅骨颅腔侧或所述扁骨内侧的全部为正电极的第一电极阵列，并且
其中转染包括使用用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具，其与所述电极阵列偶联，并在所述颅骨上使用的情况下同时用于分隔或者隔离所述脑和所述电场网络。

13.  在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的方法，包括：
形成低压、长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；
通过植入的电极网状系统确定具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节中的分布电场网络；并
将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节内，
其中所述分布电场网络由电极网络系统确定，所述电极网络系统由第一电极中的交替排列的正负电极以及全部为负电极的第二电极阵列构成，所述第一阵列能够被放置于所述骨骼和关节之中或之上所述螺钉、针、假体或其他人造材料将插入的位置，所述第二电极阵列被放置于所述关节或长骨外侧，并且
其中转染包括使用与所述第一电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。

14.  权利要求9、11、12或13任一项的方法，其中转染包括转染所选有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或肽。

15.  权利要求14的方法，其中转染所选有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或肽包括转染以下至少一种：
a.细胞因子
i趋化因子：CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CKLF、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL8、CXCL9、CYP26B1、IL13、IL8、PF4V1、PPBP、PXMP2、XCL1。
ii其他趋化因子：AREG、BMP1、BMP2、BMP3、BMP7、CAST、CD40LG、CER1、CKLFSF1、CKLFSF2、CLC、CSF1、CSF2、CSF3、CTF1、CXCL16、EB13、ECGF1、EDA、EPO、ERBB2、ERBB2IP、FAM3B、FASLG、FGF10、FGF12、FIGF、FLT3LG、GDF2、GDF3、GDF5、GDF6、GDF8、GDF9、GLMN、GPI、GREM1、GREM2、GRN、IFNA1、IFNA14、IFNA2、IFNA4、IFNA8、IFNB1、IFNE1、IFNG、IFNK、IFNW1、IFNWP2、IK、IL10、IL11、IL12A、IL12B、IL15、IL16、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18、IL19、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1F7、IL1F8、IL1F9、IL1RN、IL2、IL20、IL21、IL22、IL23A、IL24、IL26、IL27、IL28B、IL29、IL3、IL32、IL4、IL5、IL6、IL7、IL9、INHA、INHBA、INHBB、KITLG、LASS1、LEFTY1、LEFTY2、LIF、LTA、LTB、MDK、MIF、MUC4、NODAL、OSM、PBEF1、PDGFA、PDGFB、PRL、PTN、SCGB1A1、SCGB3A1、SCYE1、SDCBP、SECTM1、SIVA、SLCO1A2、SLURP1、SOCS2、SPP1、SPRED1、SRGAP1、THPO、TNF、TNFRSF11B、TNFSF10、TNFSF11、TNFSF13、TNFSF13B、TNFSF14、TNFSF15、TNFSF18、TNFSF4、TNFSF7、TNFSF8、TNFSF9、TRAP1、VEGF、VEGFB、YARS。
b.细胞因子受体：
i.细胞因子受体：CNTFR、CSF2RA、CSF2RB、CSF3R、EBI3、EPOR、F3、GFRA1、GFRA2、GHR、IFNAR1、IFNAR2、IFNGR1、IFNGR2、IL10RA、IL10RB、IL11RA、IL12B、IL12RB1、1L12RB2、IL13RA1、IL13RA2、IL15RA、IL17R、IL17RB、IL18R1、IL1R1、IL1R2、IL1RAP、IL1RAPL2、IL1RL1、IL1RL2、IL20RA、IL21R、IL22RA1、IL22RA2、IL28RA、IL2RA、IL2RB、IL2RG、IL31RA、IL3RA、1L4R、1L5RA、IL6R、IL6ST、IL7R、IL8RA、IL8RB、IL9R、LEPR、LIFR、MPL、OSMR、PRLR、TTN。
ii.趋化因子受体：BLR1、CCL13、CCR1、CCR10、CCR2、CCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CCR7、CCR8、CCR9、CCRL1、CCRL2、CX3CR1、CXCR3、CXCR4、CXCR6、IL8RA、IL8RB、XCR1.
c.细胞因子代谢：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、IRF4、NALP12、PRG3、S100B、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7、TNFSF15。
d.细胞因子产生：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、INS、IRF4、NALP12、NFAM1、NGX5、PRG3、S100B、SAA2、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7。
e.参与细胞因子-细胞因子受体相互作用的其他基因：ACVR1、ACVR1B、ACVR2、ACVR2B、AMH、AMHR2、BMPR1A、BMPR1B、BMPR2、CCR1、CD40、CRLF2、CSF1R、CXCR3、IL18RAP、IL23R、LEP、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNFRSF1A、TNFRSF1B、TNFRSF21、TNFRSF8、TNFRSF9、XCR1。
f.急性期应答：AHSG、APCS、APOL2、CEBPB、CRP、F2、F8、FN1、IL22、IL6、INS、ITIH4、LBP、PAP、REG-III、SAA2、SAA3P、SAA4、SERPINA1、SERPINA3、SERP1NF2、SIGIRR、STATS。
g.炎性应答：ADORA1、AHSG、AIF1、ALOX5、ANXA1、APOA2、APOL3、ATRN、AZU1、BCL6、BDKRB1、BLNK、C3、C3AR1、C4A、CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CCR1、CCR2、CCR3、CCR4、CCR7、CD14、CD40、CD40LG、CD74、CD97、CEBPB、CHST1、CIAS1、CKLF、CRP、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL16、CXCL2、GXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL9、CYBB、DOCK2、EPHX2、F11R、FOS、FPR1、GPR88、HDAC4、HDAC5、HDAC7A、HDAC9、HRH1.ICEBERG、IFNA2、IL10、1L10RB、IL13、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18RAP、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1R1、IL1RAP、IL1RN、IL20、IL22、IL31RA、IL5、IL8、IL8RA、IL8RB、IL9、1RAK2、IRF7、ITCH、ITGAL、ITGB2、KNG1、LTA4H、LTB4R、LY64、LY75、LY86、LY96、MEFV、MGLL、MIF、MMP25、MYD88、NALP12、NCR3、NFAM1、NFATC3、NFATC4、NFE2L1、NFKB1、NFRKB、NFX1、NMI、NGS2A、NR3C1、OLR1、PAP、PARP4、PLA2G2D、PLA2G7、PRDX5、PREX1、PRG2、PRG3、PROCR、PROK2、PTAFR、PTGS2、PTPRA、PTX3、REG-III、RIPK2、S100A12、S100A8、SAA2、SCUBE1、SCYE1、SELE、SERPINA3、SFTPD、SN、SPACA3、SPP1、STAB1、SYK、TACR1、TIRAP、TLR1、TLR10、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TNF、TNFAIP8、TOLLIP、TPST1、VPS45A、XCR1。
h.激素免疫应答：BATF、BCL2、BF、BLNK、C1R、C2、C3、C4A、CCL16、CCL18、CCL2、CCL20、CCL22、CCL3、CCL7、CCR2、CCR6、CCR7、CCRL2、CCRL2、CD1B、CD1C、CD22、CD28、CD40、CD53、CD58、CD74、CD86、CLC、CR1、CRLF1、CSF1R、CSF2RB、CXCR3、CYBB、EB13、FADD、GPI、IL10、SL12A、IL12B、IL12RB1、IL13、IL18、IL1B、IL2、1L26、IL4、IL6、IL7、IL7R、IRF4、1TGB2、LTF、LY86、LY9、LY98、MAPK11、MAPK14、MCP、NFKB1、NR4A2、PAX5、POU2AF1、POU2F2、PTAFR、RFXANK、S100B、SERPING1、SFTPD、SLA2、TNFRSF7、XCL1、XCR1、YY1。
i.生长因子和相关分子：BMP1、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、BMP6、BMP7、BMP8、BMPR1A、CASR、CSF2(GM-CSF)、CSF3(G-CSF)、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT1、GDF10、IGF1、IGF1R、IGF2、MADH1、MADH2、MADH3、MADH4、MADH5、MADH6、MADH7、MADH9、MSX1、MSX2、NFKB1、PDGFA、RUNX2(CBFA1)、SOX9、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNF(TNFa)、TWIST、VDR、VEGF、VEGFB、VEGFC。
j.基质及其相关蛋白：ALPL、ANXA5、ARSE、BGLAP(骨钙素)、BGN、CD36、CD36L1、CD36L2、COL1A1、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2、COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL17A1、COL18A1、COL19A1、CTSK、DCN、FN1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP10、MMP13、SERPINH1(CBP1)、SERPINH2(CBP2)、SPARC、SPPI(骨桥蛋白)；或者
k.细胞附着分子：ICAM1、ITGA1、ITGA2、ITGA3、ITGAM、ITGAV、ITGB1、VCAM1。

在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物的装置和方法
相关申请
本申请涉及2007年1月3日提交的流水号为No.60/883,238的美国临时专利申请，该临时专利申请通过援引纳入本文，并依据35 USC 119要求以其作为优先权基础。
技术领域
本发明涉及在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的高效低强度电场网络介导的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物的装置和方法。
背景技术
另外，有80％以上的药物在细胞内起作用，或者通过调节胞内分子起作用。有效的基因疗法有赖于将核酸送递至细胞内来起效。siRNA或者shRNA全都需要被送递到细胞内来起效。缺乏高效的胞内基因、siRNA和shRNA载体方法是它们在临床上有效应用的主要障碍。迄今为止，仅病毒载体可有效用于基因转移，但是，病毒载体是有毒的，并且具有许多通常会妨碍其临床使用的副作用。迫切需要在临床上可行的安全有效的在体基因送递方法来重新打开基因疗法的希望之门。到目前为止，由于siRNA和shRNA被稳定有效地送递更加困难，因此尚且没有可行的方法用于这两个系列分子在动物或人的在体送递。
电穿孔是涉及到将短时高强度电场脉冲施加到细胞或者组织的技术。电刺激会使得膜不稳定，且随后会使得在细胞膜上形成纳米级的孔。在这种穿透状态下，膜可使得DNA、酶、抗体和其他大分子穿过进入细胞。电穿孔不仅具有用于基因治疗的潜能，而且具有用于其他领域例如经皮药物送递和增强的化学治疗的潜能。
自二十世纪八十年代早期以来，电穿孔已被用作将DNA、RNA、蛋白、其他大分子、脂质体、胶乳微球或者全病毒颗粒引入活细胞的研究工具。电穿孔可将外源基因有效地引入至活细胞内，但是该技术的使用被局限于仅培养细胞的悬浮液，原因在于电脉冲是在比色杯型电极中施加的。
电穿孔通常用于细胞系和原代培养物的体外基因转染，但已报道了在组织中的少量研究。在一项研究中，电穿孔介导的基因转染在大鼠脑瘤组织中得到证实。在组织被电穿孔之后随即将质粒DNA注射到动脉内。震荡处理后三天，在两个电极之间的电穿孔肿瘤组织而非邻近组织中检测到lacZ基因或人单核细胞趋化蛋白-1的表达。电穿孔还被用作大鼠肝脏组织中的靶向组织的基因送递法。该研究表明遗传标记β-半乳糖苷酶(β-gal)和荧光素酶的转移导致在48h时表达最大，约30-40％的电穿孔细胞表达β-gal，且荧光素酶活性达约2500pg/mg组织的峰水平。在另一项研究中，将对早期鸡胚的电穿孔与两种其他转染方法微米颗粒攻击和脂质转染进行了比较。在三种转染技术中，电穿孔产生了最强的基因表达强度，并且波及到的胚胎区域最大。近来，电穿孔导管已被用于将肝素送递至兔动脉壁，并且显著增强了药物送递效率。
中等强度电场的电脉冲可瞬时透化细胞膜(细胞放电)，这随后会在多种细胞类型包括细菌、酵母、动物和人细胞等中引起快速的遗传转化和操控。另一方面，高强度电场的电脉冲可引起永久性的细胞膜破裂(细胞裂解)。根据现有的所有知识，施加到任何组织上的电压必须高达100-200V/cm。若电穿孔是用于大动物或人的器官例如人的心脏，它必须以几千伏的数量级施加。这样的电压梯度会引起巨大的组织损害。因此，该技术尚且不能应用于临床上。
发明内容
本发明的示例性实施方案是在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：低压源，长脉冲串中的短脉冲(short duration pulses in long duration bursts，LSEN)；与电源偶联的电极网状系统(electrode mesh system)，用于在包括骨骼、软骨和相关组织在内的关节内形成分布的电场网络；以及用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染至关节内的工具。所述电极网状系统包括在能够被插入到关节腔内的第一阵列中交替排列的负正电极；以及正负电极交替排列的第二电极阵列或全部为负电极的第二电极阵列，所述第二电极阵列置于所述关节的外侧并与被覆皮肤直接接触。
在一个实施方案中，所述电极网状系统能够在长期治疗中得到应用。
在另一个实施方案中，该装置还包括放置于关节外侧的全部为负电极的第二电极阵列，并且用于转染的工具包括与所述第一电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或者其他工具。
在又一个实施方案中，在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置包括：低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；与电源偶联的电极网状系统，用于在脊柱内形成分布电场网络；和用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入脊柱中的工具。所述电极网状系统包括被插入与所述脊柱相关联的椎管中的第一阵列中的交替排列的正负电极。用于转染的工具包括与所述电极阵列偶联并同时用于分隔或隔离所述脊柱和所述电场网络的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。
在另一个实施方案中，在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的在体胞内转染的示例性装置，包括：低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；与电源偶联的电极网状系统，用于在颅骨或扁骨内形成分布电场网络；和用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述颅骨或扁骨中的工具。所述电极网状系统包括能够置于所述颅骨或扁骨之上的第一阵列中的交替排列的正负电极，或者施加于所述颅骨或扁骨外侧的全部为负电极的第二电极阵列；以及所述颅骨颅腔侧或所述扁骨内侧的全部为正电极的第一电极阵列。所述用于转染的工具包括用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具，其与所述第一电极阵列偶联，并在所述颅骨上使用的情况下同时用于分隔或隔离所述脑和所述电场网络。
在本发明的又一个实施方案中，在体胞内转染用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的装置，包括：低压源，长脉冲串中的短脉冲(LSEN)；与电源偶联的电极网状系统，用于在具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节内形成分布电场网络；和用于将所述基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子转染进入所述具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节中的工具。所述电极网状系统由第一阵列中的交替排列的正负电极和全部为负电极的第二电极阵列构成，所述第一阵列能够放置于所述骨骼和关节之中或之上所述所述螺钉、针、假体或其他人工材料将被插入的位置，所述第二电极阵列被放置于所述关节或长骨外侧。所述用于转染的工具包括与所述电极阵列偶联的用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具。
用于转染的装置包括所选可有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或者肽。
具体而言，所选可有效针对关节炎和其他整形外科疾病的分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或者肽包括以下至少一种：
细胞因子：
i.趋化因子：CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CKLF、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL8、CXCL9、CYP26B1、IL13、IL8、PF4V1、PPBP、PXMP2、XCL1。
ii.其他趋化因子：AREG、BMP1、BMP2、BMP3、BMP7、CAST、CD40LG、CER1、CKLFSF1、CKLFSF2、CLC、CSF1、CSF2、CSF3、CTF1、CXCL16、EB13、ECGF1、EDA、EPO、ERBB2、ERBB2IP、FAM3B、FASLG、FGF10、FGF12、FIGF、FLT3LG、GDF2、GDF3、GDF5、GDF6、GDF8、GDF9、GLMN、GPI、GREM1、GREM2、GRN、IFNA1、IFNA14、IFNA2、IFNA4、IFNA8、IFNB1、IFNE1、IFNG、IFNK、IFNW1、IFNWP2、IK、IL10、IL11、IL12A、IL12B、IL15、IL16、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18、IL19、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1F7、IL1F8、IL1F9、IL1RN、IL2、IL20、IL21、IL22、IL23A、IL24、IL26、IL27、IL28B、IL29、IL3、IL32、IL4、IL5、IL6、IL7、IL9、INHA、INHBA、INHBB、KITLG、LASS1、LEFTY1、LEFTY2、LIF、LTA、LTB、MDK、MIF、MUC4、NODAL、OSM、PBEF1、PDGFA、PDGFB、PRL、PTN、SCGB1A1、SCGB3A1、SCYE1、SDCBP、SECTM1、SIVA、SLCO1A2、SLURP1、SOCS2、SPP1、SPRED1、SRGAP1、THPO、TNF、TNFRSF11B、TNFSF10、TNFSF11、TNFSF13、TNFSF13B、TNFSF14、TNFSF15、TNFSF18、TNFSF4、TNFSF7、TNFSF8、TNFSF9、TRAP1、VEGF、VEGFB、YARS。
细胞因子受体：
i.细胞因子受体：CNTFR、CSF2RA、CSF2RB、CSF3R、EBI3、EPOR、F3、GFRA1、GFRA2、GHR、IFNAR1、IFNAR2、IFNGR1、IFNGR2、IL10RA、IL10RB、IL11RA、IL12B、IL12RB1、1L12RB2、IL13RA1、IL13RA2、IL15RA、IL17R、IL17RB、IL18R1、IL1R1、IL1R2、IL1RAP、IL1RAPL2、IL1RL1、IL1RL2、IL20RA、IL21R、IL22RA1、IL22RA2、IL28RA、IL2RA、IL2RB、IL2RG、IL31RA、IL3RA、1L4R、1L5RA、IL6R、IL6ST、IL7R、IL8RA、IL8RB、IL9R、LEPR、LIFR、MPL、OSMR、PRLR、TTN。
ii.趋化因子受体：BLR1、CCL13、CCR1、CCR10、CCR2、CCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CCR7、CCR8、CCR9、CCRL1、CCRL2、CX3CR1、CXCR3、CXCR4、CXCR6、IL8RA、IL8RB、XCR1.
细胞因子代谢：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、IRF4、NALP12、PRG3、S100B、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7、TNFSF15。
细胞因子产生：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、INS、IRF4、NALP12、NFAM1、NGX5、PRG3、S100B、SAA2、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7。
参与细胞因子-细胞因子受体相互作用的其他基因：ACVR1、ACVR1B、ACVR2、ACVR2B、AMH、AMHR2、BMPR1A、BMPR1B、BMPR2、CCR1、CD40、CRLF2、CSF1R、CXCR3、IL18RAP、IL23R、LEP、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNFRSF 1A、TNFRSF 1B、TNFRSF21、TNFRSF8、TNFRSF9、XCR1。
急性期应答：AHSG、APCS、APOL2、CEBPB、CRP、F2、F8、FN1、IL22、IL6、INS、ITIH4、LBP、PAP、REG-III、SAA2、SAA3P、SAA4、SERPINA1、SERPINA3、SERP1NF2、SIGIRR、STATS。
炎性应答：ADORA1、AHSG、AIF1、ALOX5、ANXA1、APOA2、APOL3、ATRN、AZU1、BCL6、BDKRB1、BLNK、C3、C3AR1、C4A、CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CCR1、CCR2、CCR3、CCR4、CCR7、CD14、CD40、CD40LG、CD74、CD97、CEBPB、CHST1、CIAS1、CKLF、CRP、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL16、CXCL2、GXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL9、CYBB、DOCK2、EPHX2、F11R、FOS、FPR1、GPR88、HDAC4、HDAC5、HDAC7A、HDAC9、HRH1.ICEBERG、IFNA2、IL10、1L10RB、IL13、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18RAP、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1R1、IL1RAP、IL1RN、IL20、IL22、IL31RA、IL5、IL8、IL8RA、IL8RB、IL9、1RAK2、IRF7、ITCH、ITGAL、ITGB2、KNG1、LTA4H、LTB4R、LY64、LY75、LY86、LY96、MEFV、MGLL、MIF、MMP25、MYD88、NALP12、NCR3、NFAM1、NFATC3、NFATC4、NFE2L1、NFKB1、NFRKB、NFX1、NMI、NGS2A、NR3C1、OLR1、PAP、PARP4、PLA2G2D、PLA2G7、PRDX5、PREX1、PRG2、PRG3、PROCR、PROK2、PTAFR、PTGS2、PTPRA、PTX3、REG-III、RIPK2、S100A12、S100A8、SAA2、SCUBE1、SCYE1、SELE、SERPINA3、SFTPD、SN、SPACA3、SPP1、STAB1、SYK、TACR1、TIRAP、TLR1、TLR10、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TNF、TNFAIP8、TOLLIP、TPST1、VPS45A、XCRl。
激素免疫应答：BATF、BCL2、BF、BLNK、C1R、C2、C3、C4A、CCL16、CCL18、CCL2、CCL20、CCL22、CCL3、CCL7、CCR2、CCR6、CCR7、CCRL2、CCRL2、CD1B、CD1C、CD22、CD28、CD40、CD53、CD58、CD74、CD86、CLC、CR1、CRLF1、CSF1R、CSF2RB、CXCR3、CYBB、EB13、FADD、GPI、IL10、SL12A、IL12B、IL12RB1、IL13、IL18、IL1B、IL2、1L26、IL4、IL6、IL7、IL7R、IRF4、1TGB2、LTF、LY86、LY9、LY98、MAPK11、MAPK14、MCP、NFKB1、NR4A2、PAX5、POU2AF1、POU2F2、PTAFR、RFXANK、S100B、SERPING1、SFTPD、SLA2、TNFRSF7、XCL1、XCR1、YY1。
生长因子和相关分子：BMP1、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、BMP6、BMP7、BMP8、BMPR1A、CASR、CSF2(GM-CSF)、CSF3(G-CSF)、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT1、GDF10、IGF1、IGF1R、IGF2、MADH1、MADH2、MADH3、MADH4、MADH5、MADH6、MADH7、MADH9、MSX1、MSX2、NFKB1、PDGFA、RUNX2(CBFA1)、SOX9、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNF(TNFa)、TWIST、VDR、VEGF、VEGFB、VEGFC。
基质及其相关蛋白：ALPL、ANXA5、ARSE、BGLAP(骨钙素)、BGN、CD36、CD36L1、CD36L2、COL1A1、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2、COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL17A1、COL18A1、COL19A1、CTSK、DCN、FN1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP10、MMP13、SERPINH1(CBP1)、SERPINH2(CBP2)、SPARC、SPPI(骨桥蛋白)；或者
细胞附着分子：ICAM1、ITGA1、ITGA2、ITGA3、ITGAM、ITGAV、ITGB1、VCAM1。
本发明的示例性实施方案还包括：用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物和分子利用上文所公开的装置和材料中的任何一种的在体胞内转染的方法。
尽管为文法通顺性已经或者将要采用功能性解释对该装置和方法进行(了)描述，但是应清楚地理解到，除非依据35USC 112条款明确地规定，否则权利要求不应该被解释为通过构词“手段”或者“步骤”限定以任何方式来作出必须的限定，而应该与在等价方案的司法判例下由权利要求所提供定义的含义和等同含义的完整范围相一致，并且对于依据35USC 112条款明确规定的情况下，权利要求应该与依据35 USC 112条款的完整法规等价方案相一致。现在可通过以下的附图来对本发明作出更好的展示，其中相同的元件由相同的数字标示。
附图说明
图1a为脊柱的侧切面，其中通过导管将网状系统插入其椎管中，并且施加LSEN场，释放生物材料。
图1b为通过图1a的切割线1b-1b所观察到的本发明网状系统的水平横切面图。
图2为本发明网状系统被置于颅骨的扁骨之下及之下的实施方案的剖面透视图。
图3a为本发明网状系统被放置于胸骨之上的胸骨正视图。
图3b为图3a胸骨施用的纵向侧截面模式图。
图4a为在具有人造材料的骨骼或关节内使用LSEN场的理想化平面图。在髋关节替换的实施例中(如最左侧视图所示)的第一步中，首先在大腿骨中形成一通道，并用来自植入所述通道内的网状系统的生物材料和LSEN场处理所述骨骼。之后如最右侧视图所示，植入了人造关节。
图4b为具有人造材料的骨骼或者关节内使用LSEN场的理想化平面图。在髋关节替换的实施例中(如最左侧视图所示)的第一步中，在大腿骨中形成一通道，并将人造关节、生物材料和网状系统植入该胸骨和髋臼(hip socket)内。之后如最右侧视图所示，将网状系统放置于与关节位置相邻的身体表面之外侧，并用具有生物材料的LSEN场处理该组织。
现通过以下对优选的实施方案进行的详尽描述，可对本发明及其各实施方案有着更好的理解，所述优选的实施方案通过对权利要求中限定的本发明的示例性实施例表示。应清楚地理解，权利要求所限定的发明其范围要比下文所述的示例性实施方案更宽。
具体实施方式
本发明的示例性实施方案包括：1)高效在体局部化胞内转染用于治疗关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的低强度电场网络介导的装置；2)在关节炎和其他整形外科疾病中使用低强度电场网络介导的两种或者多种基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的联合疗法的方法；以及3)可用于该方法中并采用本文公开的装置的示例性分子列表。
安全有效的药物送递是所公开的治疗方法中关键的因素。已知局部化药物送递不仅可以使得靶向组织和器官中药物浓度的显著升高并可以增强疗效，而且还会显著减少或者避免药物的全身性副作用。由于药物在靶向组织或者器官中的局部浓度大大升高，因此所给药物的剂量可得到极大降低，由此进一步减少任何可能的副作用，不管这样的作用是全身性的还是治疗位点局部化的。
近来，本发明人开发了一种新型的低强度电场网络(LSEN)介导的在大动物或人的组织和器官中使用的药物和基因送递方法。本发明人还设计了施用于关节和骨骼的装置。参见美国专利6,593,130、美国专利申请11/909,074(对应于PCT/US2006/011355)、美国专利申请2005/0119518、美国临时专利申请60/894,877和60/894,831，每份均通过援引纳入本文。
本发明包括用于关节和骨骼药物送递、尤其是用于图1a和1b所示脊柱药物送递的LSEN装置。本发明人还能够展示出siRNA和shRNA在关节(如图4a和4b所示)或者扁骨(如图2、3a和3b)的有效在体送递。本发明的示例性实施方案引入了在体胞内转染用于治疗大动物或者人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子的新方法。为了能够将低压、短脉冲和长脉冲串(LSEN脉冲)施加到包括骨骼、软骨和相关组织在内的关节内，从而形成分布更为均一的电场网络，下文公开了几种药物送递系统。有关所使用的LSEN脉冲以及网状电极系统的结构的细节在纳入申请和专利中有述，并且除非相关，否则不作进一步讨论。主要强调的是可采用这样的电极网状结构和LSEN法的新应用。可清楚地理解到，在不背离所公开的本发明的精神和范围的情况下，可采用电极网状结构和LSEN电压的许多不同的实施方案和等价排列方式。
应用包括LSEN介导的用于在大动物和/或人的关节中治疗关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体以及其他生物医学诊断和治疗药物和分子。
所公开的LSEN装置由阵列即阵列10a、10b中交替排列的正负电极构成，所述阵列通过导管或外科手术被插入到关节腔内，如图4a所示。在图示中，网状结构10a被放入在大腿骨中形成的通道中，网状结构10b被放入髋臼中。然后在生物材料药物或基因存在的情况下施加LSEN场，处理之后以常规方式植入假体12。图示示出在人造髋关节植入期间的使用，但是过程与关节被处理且没有假体植入的情况相似。
或者，如图4b所示，网状结构10a和10b可与正负电极交替排列的电极阵列或全部都只是负电极的电极阵列14联合植入，所述阵列被放置于关节外侧，与皮肤直接接触。然后使用网状结构10a、10b和14施加LSEN场。使用图4b的系统，本发明人可在关节中形成具有更好的基因转移效力的分布更为均一且密度更大的电场模式。该系统更适合于siRNA和shRNA送递，因为基因、siRNA和shRNA可被施加到关节腔内，并在此保持较长一段时间。使用该系统也可将LSEN施加较长一段时间，从而获得更好更稳定的转染以治疗关节炎和其他关节疾病的良机。
用于治疗大动物或者人的脊柱的关节炎和其他整形外科疾病的LSEN介导的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子如图1a和1b所示。
该脊柱系统包括在被插入到椎管16中的阵列即网状结构10中交替排列的正负电极。将用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具18固定至电极阵列10，并将其用于分隔或隔离电场和脊髓。因此，基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子可均一分布到靶向脊柱内。将分布均一的电场网络施加于靶向脊柱，并同时施加基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物于治疗脊柱疾病。
LSEN介导的用于治疗大动物或人颅骨或扁骨的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子如图2、3a和3b所示。
该颅骨系统由可被放置于颅骨22之上的阵列即网状结构10c中交替排列的正负电极构成。将用于释放药物的缓慢滴注药物袋或其他工具18固定在电极阵列10c之上。或者，通过导管将负电极阵列即网状结构10d施加在颅骨22外侧，并将正电极网状结构10c施加在颅骨22的颅腔侧。同样地，将用于释放药物的缓慢滴注药物袋或其他工具18固定在颅腔侧电极阵列10c之上，从而分隔或隔离脑与电场。因此，基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子可均一分布到靶向颅骨或者骨骼组织内。可将分布均一的电场网络施加到靶向骨骼，并同时施加基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物用于治疗颅骨或其他扁骨疾病。图3a示出施加于胸骨表面的网状结构10，且用于释放物质的缓慢滴注药物袋或其他工具18被置于网状结构10的外侧。纵向切面图图3b更为清晰地展示出了药物袋18相对于胸骨20和网状结构10的位置。
LSEN介导的用于治疗大动物和人具有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子。
所公开的系统旨在用于对放置有螺钉、针、假体或其他人造材料的长骨或关节进行治疗。所公开的LSEN装置由阵列即阵列10a、10b中交替排列的正负电极构成，所述阵列通过导管或外科手术被插入关节腔内，如与髋关节假体12有关的图4a所示。在该图示中，网状结构10a被放入在大腿骨中形成的通道中，从而与假体的一部分相接触，并且网状结构10b被放入髋臼中。然后在生物材料药物或基因存在的情况下施加LSEN场，并在处理之后以常规方式植入假体12。
或者，如图4b所示，网状结构10a和10b可与假体12一起、并与交替排列的正负电极阵列或者全部都只是负电极的电极阵列14联合植入，所述阵列被置于关节外面，与皮肤直接接触。然后使用网状结构10a、10b和14施加LSEN场。使用图4b的系统，本发明人可在关节中形成具有更好的基因转移效力的分布更为均一且密度更大的电场模式。该系统更适合于siRNA和shRNA送递，因为基因、siRNA和shRNA可被施加到关节腔内，并在此保持较长一段时间。使用该系统也可将LSEN施加较长一段时间，从而获得更好更稳定的转染以治疗关节炎和其他关节疾病的良机。
该整形外科系统由一个或多个阵列即网状结构10中交替排列的正负电极构成，所述阵列即网状结构10被放置于骨骼和关节中将要插入螺钉、针、假体或其他人工材料的位置。将用于释放物质的缓慢滴注药物袋或者其他工具18固定至电极阵列。将负电极阵列即网状结构14放置在关节或长骨外侧。因此，基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子可被均一送递至靶向关节或骨骼内。在放置螺钉、针、假体或者其他人工材料之前，可将分布均一的电场网络(LSEN)施加于靶向关节和长骨，并同时施加基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物用于治疗骨病。
下文给出了已知分子及与这些分子相关的它们的抑制剂、增强剂、调节剂、基因、siRNA、shRNA、抗原、抗体或肽的示例性列表，这些分子可针对关节炎和其他整形外科疾病用于所公开实施方案中。必须要理解，该列表并非穷举的，并且本发明被理解为包括当前已知并且随后可被设计来使用所公开实施方案通过电穿孔进入组织中的其他分子。
细胞因子：
a.趋化因子：CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CKLF、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL8、CXCL9、CYP26B1、IL13、IL8、PF4V1、PPBP、PXMP2、XCL1。
b.其他细胞因子：AREG、BMP1、BMP2、BMP3、BMP7、CAST、CD40LG、CER1、CKLFSF1、CKLFSF2、CLC、CSF1、CSF2、CSF3、CTF1、CXCL16、EB13、ECGF1、EDA、EPO、ERBB2、ERBB2IP、FAM3B、FASLG、FGF10、FGF12、FIGF、FLT3LG、GDF2、GDF3、GDF5、GDF6、GDF8、GDF9、GLMN、GPI、GREM1、GREM2、GRN、IFNA1、IFNA14、IFNA2、IFNA4、IFNA8、IFNB1、IFNE1、IFNG、IFNK、IFNW1、IFNWP2、IK、IL10、IL11、IL12A、IL12B、IL15、IL16、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18、IL19、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1F7、IL1F8、IL1F9、IL1RN、IL2、IL20、IL21、IL22、IL23A、IL24、IL26、IL27、IL28B、IL29、IL3、IL32、IL4、IL5、IL6、IL7、IL9、INHA、INHBA、INHBB、KITLG、LASS1、LEFTY1、LEFTY2、LIF、LTA、LTB、MDK、MIF、MUC4、NODAL、OSM、PBEF1、PDGFA、PDGFB、PRL、PTN、SCGB1A1、SCGB3A1、SCYE1、SDCBP、SECTM1、SlVA、SLCO1A2、SLURP1、SOCS2、SPP1、SPRED1、SRGAP1、THPO、TNF、TNFRSF11B、TNFSF10、TNFSF11、TNFSF13、TNFSF13B、TNFSF14、TNFSF15、TNFSF18、TNFSF4、TNFSF7、TNFSF8、TNFSF9、TRAP1、VEGF、VEGFB、YARS。
细胞因子受体：
a.细胞因子受体：CNTFR、CSF2RA、CSF2RB、CSF3R、EBI3、EPOR、F3、GFRA1、GFRA2、GHR、IFNAR1、IFNAR2、IFNGR1、IFNGR2、IL10RA、IL10RB、IL11RA、IL12B、IL12RB1、1L12RB2、IL13RA1、IL13RA2、IL15RA、IL17R、IL17RB、IL18R1、IL1R1、IL1R2、IL1RAP、IL1RAPL2、IL1RL1、IL1RL2、IL20RA、IL21R、IL22RA1、IL22RA2、IL28RA、IL2RA、IL2RB、IL2RG、IL31RA、IL3RA、1L4R、1L5RA、IL6R、IL6ST、IL7R、IL8RA、IL8RB、IL9R、LEPR、LIFR、MPL、OSMR、PRLR、TTN。
b.趋化因子受体：BLR1、CCL13、CCR1、CCR10、CCR2、CCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CCR7、CCR8、CCR9、CCRL1、CCRL2、CX3CR1、CXCR3、CXCR4、CXCR6、IL8RA、IL8RB、XCR1.
细胞因子代谢：APOA2、ASB1、AZU1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、IRF4、NALP12、PRG3、S100B、SFTPD、SlGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7、TNFSF15。
细胞因子产生：APOA2、ASB1、AZU 1、B7H3、CD28、CD4、CD80、CD86、EBI3、GLMN、IL10、1L12B、IL17F、IL18、IL21、IL27、IL4、INHA、INHBA、INHBB、INS、IRF4、NALP12、NFAM1、NGX5、PRG3、S100B、SAA2、SFTPD、SIGIRR、SPN、TLR1、TLR3、TLR4、TLR6、TNFRSF7。
参与细胞因子-细胞因子受体相互作用的其他基因：ACVR1、ACVR1B、ACVR2、ACVR2B、AMH、AMHR2、BMPR1A、BMPR1B、BMPR2、CCR1、CD40、CRLF2、CSF1R、CXCR3、IL18RAP、IL23R、LEP、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNFRSF1A、TNFRSF 1B、TNFRSF21、TNFRSF8、TNFRSF9、XCR1。
急性期应答：AHSG、APCS、APOL2、CEBPB、CRP、F2、F8、FN1、IL22、IL6、INS、ITIH4、LBP、PAP、REG-III、SAA2、SAA3P、SAA4、SERPINA1、SERPINA3、SERP1NF2、SIGIRR、STATS。
炎性应答：ADORA1、AHSG、AIF1、ALOX5、ANXA1、APOA2、APOL3、ATRN、AZU1、BCL6、BDKRB1、BLNK、C3、C3AR1、C4A、CCL1、CCL11、CCL13、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL2、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL3、CCL3L1、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CCR1、CCR2、CCR3、CCR4、CCR7、CD14、CD40、CD40LG、CD74、CD97、CEBPB、CHST1、CIAS1、CKLF、CRP、CX3CL1、CXCL1、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL16、CXCL2、GXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL9、CYBB、DOCK2、EPHX2、F11R、FOS、FPR1、GPR88、HDAC4、HDAC5、HDAC7A、HDAC9、HRH1.ICEBERG、IFNA2、IL10、1L10RB、IL13、IL17、IL17B、IL17C、IL17D、IL17E、IL17F、IL18RAP、IL1A、IL1B、IL1F10、IL1F5、IL1F6、IL1R1、IL1RAP、IL1RN、IL20、IL22、IL31RA、IL5、IL8、IL8RA、IL8RB、IL9、1RAK2、IRF7、ITCH、ITGAL、ITGB2、KNG1、LTA4H、LTB4R、LY64、LY75、LY86、LY96、MEFV、MGLL、MIF、MMP25、MYD88、NALP12、NCR3、NFAM1、NFATC3、NFATC4、NFE2L1、NFKB1、NFRKB、NFX1、NMI、NGS2A、NR3C1、OLR1、PAP、PARP4、PLA2G2D、PLA2G7、PRDX5、PREX1、PRG2、PRG3、PROCR、PROK2、PTAFR、PTGS2、PTPRA、PTX3、REG-III、RIPK2、S100A12、S100A8、SAA2、SCUBE1、SCYE1、SELE、SERPINA3、SFTPD、SN、SPACA3、SPP1、STAB1、SYK、TACR1、TIRAP、TLR1、TLR10、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TNF、TNFAIP8、TOLLIP、TPST1、VPS45A、XCRI。
激素免疫应答：BATF、BCL2、BF、BLNK、C1R、C2、C3、C4A、CCL16、CCL18、CCL2、CCL20、CCL22、CCL3、CCL7、CCR2、CCR6、CCR7、CCRL2、CCRL2、CD1B、CD1C、CD22、CD28、CD40、CD53、CD58、CD74、CD86、CLC、CR1、CRLF1、CSF1R、CSF2RB、CXCR3、CYBB、EB13、FADD、GPI、IL10、SL12A、IL12B、IL12RB1、IL13、IL18、IL1B、IL2、1L26、IL4、IL6、IL7、IL7R、IRF4、1TGB2、LTF、LY86、LY9、LY98、MAPK11、MAPK14、MCP、NFKB1、NR4A2、PAX5、POU2AF1、POU2F2、PTAFR、RFXANK、S100B、SERPING1、SFTPD、SLA2、TNFRSF7、XCL1、XCR1、YY1。
生长因子和相关分子：BMP1、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、BMP6、BMP7、BMP8、BMPR1A、CASR、CSF2(GM-CSF)、CSF3(G-CSF)、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT1、GDF10、IGF1、IGF1R、IGF2、MADH1、MADH2、MADH3、MADH4、MADH5、MADH6、MADH7、MADH9、MSX1、MSX2、NFKB1、PDGFA、RUNX2(CBFA1)、SOX9、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、TNF(TNFa)、TWIST、VDR、VEGF、VEGFB、VEGFC。
基质及其相关蛋白：ALPL、ANXA5、ARSE、BGLAP(骨钙素)、BGN、CD36、CD36L1、CD36L2、COL1A1、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2、COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL17A1、COL18A1、COL19A1、CTSK、DCN、FN1、MMP2、MMP8、MMP9、MMP10、MMP13、SERPINH1(CBP1)、SERPINH2(CBP2)、SPARC、SPP1(骨桥蛋白)。
细胞附着分子：ICAM1、ITGA1、ITGA2、ITGA3、ITGAM、ITGAV、ITGB1、VCAM1。
骨骼发育：
a.骨骼矿化：AHSG、AMBN、AMELY、BGLAP、ENAM、MGP、MINPP1、SPP1、STATH、TUFT1。
b.软骨缩聚：BMP1、COL11A1、MGP、SOX9。
c.骨化：ALPL、AMBN、AMELY、BGLAP、CALCR、CASR、CDH11、DMP1、DSPP、ENAM、IBSP、MGP、MINPP1、PHEX、RUNX2、SOST、SPARC、SPP1、STATH、TFIP11、TUFT1。
d.成骨细胞分化：BGLAP、TW1ST2。
e.参与骨骼发育的基因：ARSE、BMP2、BMP3、BIV1P4、BMP5、BMP6、BMP7、BMP8B、COL10A1、COL12A1、COL1A1、COL1A2、COL2A1、COL9A2、COMP、FGFR1、FGFR3、GDF10、IGF1、IGF2、MSX1、MSX2、TWIST1。
骨骼矿化代谢：
a.钙离子结合和稳态：ANXA5、ARSE、BGLAP、BMP1、CALCR、CASR、CDH11、COMP、DMP1、EGF、MGP、MMP13、MMP2、MMP8、SPARC、VDR。
b.磷酸盐运输：COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL17A1、COL18A1、COL19A1、COL1A1、COL1A2、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2。
细胞生长和分化：
a.细胞周期的调节：EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、IGF1R、IGF2、PDGFA、TGFB1、TGFB2、TGFB3、VEGF、VEGFB、VEGFC。
b.细胞增殖：COL18A1、COL4A3、CSF3、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FLT1、IGF1、IGF1R、IGF2、PDGFA、SMAD3、SPP1、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR2、VEGF、VEGFB、VEGFC。
c.生长因子和受体：BMP1、BMP2、BMP3、BMP4、ByP5、BMP6、BMP7、BMP8B、BMPR1A、CSF2、CSF3、EGF、EGFR、FGF1、FGF2、FGF3、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FLT1、GDF10、IGF1、IGF1R、IGF2、PDGFA、SPP1、TGFB1、TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、VEGF、VEGFB、VEGFC。
d.细胞分化：SPP1、TFIP11、TWIST1、TWIST2。
胞外基质(ECM)分子：
e.基膜组成：COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL7A1、SPARC。
f.胶原：COL10A1、COL11A1、COL12A1、COL14A1、COL15A1、COL16A1、COL18A1、COL19A1、COL1A1、COL1A2、COL2A1、COL3A1、COL4A3、COL4A4、COL4A5、COL5A1、COL7A1、COL9A2。
g.ECM蛋白酶抑制剂：AHSG、COL4A3、COL7A1、SERPINH1。ECM蛋白酶：BMP1、CTSK、MMP10、MMP13、MMP2、MMP8、MMP9、PHEX。
h.骨骼结构组成：BGLAP、COL1A1、COL1A2、MGP。
牙齿釉质的结构组成：AMBN、AMELY、ENAM、STATH、TUFT1。
其他ECM分子：BGN、BMP2、BMP8B、COL17A1、COMP、CSF2、CSF3、DCN、DSPP、EGF、FGF1、FGF2、FGF3、FLT1、GDF10、IBSP、IGF1、IGF2、PDGFA、SPP1、VEGF、VEGFB。
细胞附着分子：
a.细胞-细胞附着：CDH11、COL11A1、COL14A1、COL19A1、ICAM1、ITGB1、VCAM1。
b.细胞-基质附着：ITGA1、ITGA2、ITGA3、ITGAM、ITGAV、ITGB1、SPP1。
c.其他细胞附着分子：BGLAP、CD36、COL12A1、COL15A1、COL16A1、COL18A1、COL4A3、COL5A1、COL7A1、COMP、FN1、IBSP、SCARB1、TNF。
转录因子和调控子：MSX1、MSX2、NFKB1、RUNX2、SMAD1、SMAD2、SMAD3、SMAD4、SMAD5、SMAD6、SMAD7、SMAD9、SOX9、TNF、TWIST1、TW1ST2、VDR。
本发明为受到介导的用于治疗大动物和人的关节炎和其他整形外科疾病的基因、siRNA、shRNA载体和其他生物医学诊断和治疗药物和分子打开了一个新纪元。本发明人最新的数据示出了该技术的可利用性。现有的技术不能够应用到人用在体胞内基因、siRNA、shRNA载体转移。
在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明的普通技术人员可以作出多种改变和改进。因此，必须要理解，示例性实施方案给出的目的仅在于示例，并且不应将其认为是对由下面的发明及其各种实施方案限定的发明作出限制。
因此，必须要理解，示例性实施方案给出的目的仅在于示例，并且不应将其认为是对由以下权利要求限定的发明作出限制。例如，尽管一项权利要求的各元件以某一组合方式给出，但是必须要清楚地理解，本发明包括更少的、更多的或者不同的元件——这些元件已在上文被公开——的其他组合，即便最初并未以这样的组合形式要求保护。两个元件以要求保护的组合形式组合起来这一教导还应该被理解为同时也考虑到两个元件并没有彼此组合、而是可单独使用或者以其他组合方式组合的要求保护的组合。本发明任何公开元件的删减明确被认为在本发明范围内。
在本说明书中用来描述本发明及其各个实施方案的单词不仅应理解为其通常定义，还应理解为包括通过本说明书中的具体定义所限定的通常定义之外的结构、材料或者过程。因此，如果某一元件依据说明书的上下文可被理解为包括一种以上的含义，那么其在权利要求中的使用必须被理解为是得到说明书和该单词自身支持的所有可能的含义的上位含义。
因此，以下权利要求书的单词或者元件的定义在本说明书中被定义为不仅包括字面上给出的元件组合，还包括以基本相同的方式执行基本相同的功能从而获得基本相同的结果的全部等价的结构、材料或者过程。因此，在此层面上，应理解，可使用两个或多个元件对下面的权利要求书中的任何一个元件进行等价替代，或者使用单个元件替代某项权利要求中的两个或多个元件。尽管元件可描述为如上的某些组合形式的过程，乃至被描述为以相同形式最初要求得到保护，但是应明确地理解，要求保护组合的一个或者多个元件在某些情况下可自组合中删减，并且要求保护组合可涉及子组合或子组合的变化组合。
由本领域普通技术人员所见之与要求保护主题之间的略微差异(现已知或随后设计)明确地被认为等于在权利要求的范围内。因此，现已为本领域普通技术人员所知或随后为其所知的显而易见的替代方案被定义为在限定元件范围内。
因此，权利要求被理解为包括上文专门示例和描述的内容、概念上等价的内容、可被显而易见替代的内容以及基本纳入本发明基本理念的内容。