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一种向实体组织引入药剂并随后对其进行评价的方法，特别是向体内组织同时引入多种药剂。一种装置，其包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过该顶部区块的孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过该底部区块的孔。所述区块是基本上平行的，并且顶部孔和底部孔定位成允许针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔。

1.  一种装置，其包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过该顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过该底部区块的第二多个孔，其中该顶部区块和底部区块基本上平行布置，并且其中所述第一多个孔和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过该顶部区块和该底部区块中的孔。

2.  根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个可调节的支腿，其中所述至少一个可调节的支腿附接至所述底部区块。

3.  根据权利要求2所述的装置，其中有四个可调节的支腿。

4.  根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个支腿是可垂直和水平调节的。

5.  根据权利要求1所述的装置，其中所述底部区块是固定的。

6.  根据权利要求1所述的装置，其中所述顶部区块相对于所述底部区块垂直移动。

7.  根据权利要求6所述的装置，其中所述顶部区块沿附接至所述底部区块的导杆移动。

8.  根据权利要求6所述的装置，还包括用以控制所述顶部区块的垂直移动的系统。

9.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二多个孔以基本上平行的行布置。

10.  根据权利要求1所述的装置，还包括至少一根针。

11.  根据权利要求10所述的装置，其中控制附件附接至所述至少 一根针。

12.  根据权利要求11所述的装置，其中所述控制附件使所述至少一根针的插入停止，从而控制针插入到实体组织内的深度。

13.  根据权利要求2所述的装置，还包括至少一根弹簧，其中所述至少一根弹簧与所述可调节的支腿和所述底部区块实质性接触。

14.  根据权利要求1所述的装置，还包括穿透所述底部区块的导杆。

15.  根据权利要求14所述的装置，其中所述导杆被插入到实体组织内。

16.  根据权利要求14所述的装置，其中所述导杆将所述针定位在实体组织上。

17.  一种装置，其包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过该顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过该底部区块的第二多个孔，其中该顶部区块和底部区块基本上平行布置，并且其中所述第一多个孔和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过该顶部区块和该底部区块中的孔。

18.  一种操作根据权利要求1所述的装置的方法，包括：
a.将一根或多根针穿过所述顶部区块和所述底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针具有控制附件；
b.同时移动所述顶部区块远离所述底部区块并将至少一种药剂注射到所述实体组织内。

19.  根据权利要求18所述的方法，其中将所述至少一根针在体内插入到所述实体组织中。

20.  根据权利要求18所述的方法，其中所述实体组织是肿瘤。

21.  根据权利要求18所述的方法，其中所述控制附件控制针插入的深度。

22.  根据权利要求18所述的方法，其中将所述至少一种药剂注射到柱中。

23.  根据权利要求22所述的方法，其中所述柱的长度为1-10毫米。

24.  根据权利要求18所述的方法，其中所述一根或多根针包括至少两根针。

25.  根据权利要求18所述的方法，其中所述一根或多根针包括至少五根针。

26.  一种在实体组织中评价至少一种药剂的方法，包括：
a.将所述实体组织的至少一部分放置在权利要求1的装置之下；
b.将一根或多根针穿过所述顶部区块和所述底部区块插入到所述实体组织中，其中至少一根针具有控制附件；
c.同时移动所述顶部区块远离所述底部区块；
d.将至少一种药剂注射到所述实体组织内；和
e.评价所述至少一种药剂的效果。

27.  根据权利要求26所述的方法，其中所述实体组织来自人、小鼠或大鼠。

28.  根据权利要求26所述的方法，其中所述多种药剂包括选自蛋白质药剂、肽药剂、多肽药剂、拟肽药剂、抗体药剂、小分子药剂、编码小干扰RNA的多核苷酸、编码反义RNA的多核苷酸或编码核酶的多核苷酸的药剂。

29.  根据权利要求26所述的方法，其中所述至少一种药剂包括多 种药剂。

30.  根据权利要求26所述的方法，其中该方法在生物体中实施。

31.  根据权利要求30所述的方法，其中已经向所述生物体全身性地递送所述至少一种药剂。

32.  根据权利要求29所述的方法，其中所述多种药剂包括化疗剂。

33.  根据权利要求29所述的方法，其中所述多种药剂包括小分子药剂。

34.  根据权利要求29所述的方法，其中所述多种药剂包括干扰RNA活性的药剂。

35.  根据权利要求29所述的方法，其中所述多种药剂包括抗癌剂。

36.  根据权利要求29所述的方法，其中所述多种药剂还包括至少一种位置标记物。

37.  根据权利要求36所述的方法，其中所述至少一种位置标记物选自荧光染料、纳米颗粒、GCMS标签分子、阳性对照和阴性对照。

38.  根据权利要求36所述的方法，其中所述至少一种位置标记物包括荧光染料。

39.  根据权利要求26所述的方法，其中将至少两种药剂注入相同位置。

40.  根据权利要求26所述的方法，其中注射至少一种药剂的速率为至少0.1μl/min。

41.  根据权利要求26所述的方法，其中注射至少一种药剂的速率在约0.4至约4μl/min的范围内。

42.  根据权利要求26所述的方法，其中所述顶部区块的移动速率 为至少0.1mm/min。

43.  根据权利要求26所述的方法，其中所述顶部区块的移动速率在约0.5至约5mm/min的范围内。

44.  根据权利要求26所述的方法，其中所述实体组织是肿瘤。

45.  根据权利要求44所述的方法，其中所述肿瘤包含选自前列腺癌细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞和卵巢癌细胞的至少一种癌细胞。

46.  根据权利要求44所述的方法，其中所述肿瘤包括选自腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤和纤维肉瘤的癌。

47.  根据权利要求29所述的方法，其中向所述实体组织内的空间限定的位置递送所述多种药剂。

48.  根据权利要求29所述的方法，其中沿所述实体组织内的平行轴线递送所述多种药剂。

49.  根据权利要求29所述的方法，其中沿所述实体组织内的平行轴线向柱形区域递送所述多种药剂。

50.  根据权利要求26所述的方法，其中所述一根或多根针包括至少2根针。

51.  根据权利要求26所述的方法，其中所述一根或多根针包括至少5根针。

52.  根据权利要求26所述的方法，其中所述一根或多根针包括至少10根针。

53.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括检测所述实体组织的改变的生理学状态。

54.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括检测所述至少一种药剂对所述实体组织的活性或毒性。

55.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括对所述实体组织进行成像。

56.  根据权利要求55所述的方法，其中所述成像包括放射摄影成像、磁共振成像、正电子发射断层扫描或生物光子成像。

57.  根据权利要求55所述的方法，其中在引入所述至少一种药剂中的多种之前、期间或之后进行所述成像。

58.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括组织学切片。

59.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括确定至少两种药剂对所述实体组织的所述区域内的相同位置的效果。

60.  根据权利要求26所述的方法，其中所述评价包括确定至少两种药剂对所述实体组织的所述区域内的相邻位置的效果。

61.  根据权利要求50-52所述的方法，其中所述针是针阵列装置的一部分。

62.  一种用于向实体组织递送药剂的装置，包括：
a.多根针，其中所述多根针中的一根或多根针具有第一端和第二端；
b.贮器，其中所述贮器与所述一根或多根针的所述第一端流体连通；
c.柱塞，其中所述柱塞耦接至所述贮器；和
d.控制器，其中当所述一根或多根针自所述实体组织撤回时，所述控制器控制流体递送的速率。

63.  根据权利要求62所述的装置，还包括中央安置针。

64.  根据权利要求63所述的装置，其中所述安置针确定所述装置在所述肿瘤上的正确取向。

65.  根据权利要求63所述的装置，其中所述安置针与所述贮器流体连通。

66.  根据权利要求62所述的装置，其中所述控制器耦接至所述柱塞。

67.  根据权利要求62所述的装置，其中随着所述柱塞被锁定，向所述实体组织递送所述药剂。

68.  根据权利要求62所述的装置，还包括加载机构，其中所述加载机构流体地耦接至所述一根或多根针的所述第二端。

69.  根据权利要求68所述的装置，其中所述加载机构包括封闭系统传递装置(CSTD)。

70.  根据权利要求62所述的装置，其中所述装置是手持式的。

71.  根据权利要求62所述的装置，还包括深度控制机构。

72.  根据权利要求71所述的装置，其中所述深度控制机构控制针插入的深度。

73.  根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针包括2根或更多根针。

74.  根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针包括5根或更多根针。

75.  根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针包括10根或更多根针。

76.  根据权利要求73至75中任一项所述的装置，其中所述针是沿平行轴线布置的。

77.  根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针是端口针。

78.  根据权利要求62所述的装置，其中所述贮器包括2个或更多个贮器。

79.  根据权利要求62所述的装置，其中所述贮器包括5个或更多个贮器。

80.  根据权利要求62所述的装置，其中所述贮器包括10个或更多个贮器。

81.  根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针包括2根或更多根针且所述贮器包括2个或更多个贮器，并且其中所述2个或更多个贮器中的每一个与所述2根或更多根针中的不同的一根针流体连通。

82.  根据权利要求81所述的装置，其中所述2个或更多个贮器中的每一个包含不同的药剂。

83.  根据权利要求62所述的装置，还包括脱气机构。

84.  根据权利要求83所述的装置，其中在所述药剂的加载期间，所述脱气机构从所述贮器中除去至少一部分气泡。

85.  根据权利要求83所述的装置，其中所述脱气机构包括连接至所述贮器的至少一个隔室。

86.  根据权利要求85所述的装置，其中在所述药剂的加载期间，所述至少一个隔室提供排气及压力均化。

87.  根据权利要求86所述的装置，其中在药剂递送期间，所述至 少一个隔室是密封的。

88.  根据权利要求62所述的装置，还包括穿透所述底部区块的导杆。

89.  根据权利要求88所述的装置，其中所述导杆被插入到所述实体组织内。

90.  根据权利要求88所述的装置，其中所述导杆将所述针定位在所述实体组织上。

91.  一种向受试者的实体组织递送药剂的方法，包括：
a.将多根针插入到所述实体组织内；并
b.向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制。

92.  根据权利要求91所述的方法，其中所述递送是用根据权利要求62、67和83中任一项所述的装置进行的。

93.  根据权利要求91所述的方法，其中在针自所述实体组织撤回期间递送所述药剂。

94.  根据权利要求91所述的方法，其中仅在针自所述实体组织撤回期间递送所述药剂。

95.  根据权利要求91所述的方法，其中所述针是针阵列装置的一部分。

96.  根据权利要求95所述的方法，其中所述针阵列装置包括2根或更多根针。

97.  根据权利要求95所述的方法，其中所述针阵列装置包括5根或更多根针。

98.  根据权利要求95所述的方法，其中所述针阵列装置包括10根或更多根针。

99.  根据权利要求91所述的方法，其中沿所述实体组织内的轴线递送所述药剂。

100.  根据权利要求99所述的方法，其中所述轴线是多个平行轴线之一。

101.  根据权利要求91所述的方法，其中所述药剂包括抗癌剂。

102.  根据权利要求101所述的方法，其中所述抗癌剂是小分子药剂。

103.  根据权利要求91所述的方法，其中所述药剂包括位置标记物。

104.  根据权利要求91所述的方法，其中所述药剂包括阴性对照。

105.  根据权利要求91所述的方法，其中所述药剂包括阳性对照。

106.  根据权利要求96-98中任一项所述的方法，其中所述针中的每一根包含不同的药剂。

107.  根据权利要求96-98中任一项所述的方法，其中所述针中的至少两根包含不同浓度的相同药剂。

108.  根据权利要求91所述的方法，其中所述递送包括向所述实体组织递送两种药剂。

109.  根据权利要求108所述的方法，其中向所述实体组织内的相同区域递送所述两种药剂。

110.  根据权利要求108所述的方法，其中向所述实体组织内的不同区域递送所述两种药剂。

111.  根据权利要求91所述的方法，其中所述药剂以治疗有效的浓 度存在于所述实体组织中。

112.  根据权利要求111所述的方法，其中在所述实体组织之外，所述药剂以小于所述治疗有效浓度的约75％的浓度存在。

113.  根据权利要求111所述的方法，其中至少一种药剂以治疗有效的浓度存在于所述实体组织中，并且在所述实体组织之外，所述药剂以小于所述治疗有效浓度的约90％的浓度存在。

114.  根据权利要求111所述的方法，其中在所述实体组织之外检测不到所述药剂。

115.  根据权利要求91所述的方法，其中所述实体组织包括肿瘤。

116.  根据权利要求115所述的方法，其中所述肿瘤选自良性肿瘤和恶性肿瘤。

117.  根据权利要求115所述的方法，其中所述肿瘤选自原发性肿瘤、侵入性肿瘤和转移性肿瘤。

118.  根据权利要求115所述的方法，其中所述肿瘤包含选自以下的至少一种癌细胞：前列腺癌细胞、淋巴结细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞、黑素瘤细胞、肉瘤细胞和卵巢癌细胞，或它们的任意组合。

119.  根据权利要求115所述的方法，其中所述肿瘤包含选自以下的至少一种癌细胞：淋巴瘤细胞、乳腺癌细胞、黑素瘤细胞和肉瘤细胞，或它们的任意组合。

120.  根据权利要求115所述的方法，其中所述肿瘤包括选自腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤、淋巴瘤、肉瘤和纤维肉瘤的癌。

121.  根据权利要求115所述的方法，其中所述实体组织选自脑、肝、肺、肾、前列腺、卵巢、脾、淋巴结、甲状腺、胰腺、心脏、骨 骼肌、肠、喉、食管、皮肤和胃。

122.  根据权利要求91所述的方法，进一步包括评价所述药剂对所述实体组织的效果。

123.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价是在体外进行的。

124.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价是在体内进行的。

125.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价包括组织学切片。

126.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价包括对所述实体组织进行成像。

127.  根据权利要求126所述的方法，其中所述成像包括放射摄影成像、磁共振成像、正电子发射断层扫描或生物光子成像。

128.  根据权利要求126所述的方法，其中在引入所述药剂期间或之后进行所述成像。

129.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价包括收集并针对肿瘤细胞死亡、细胞信号变化或增殖/有丝分裂变化来分析至少一种生物标志物。

130.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价包括检测所述一种或多种药剂对所述实体组织的增殖梯度或多种微环境的效果。

131.  根据权利要求122所述的方法，其中所述评价包括采用质谱法检测至少一种生物标志物。

132.  根据权利要求131所述的方法，其中所述质谱法是成像质谱法。

133.  根据权利要求103所述的方法，其中所述位置标记物包括红外染料。

134.  根据权利要求103所述的方法，其中所述位置标记物包括荧光墨汁。

135.  根据权利要求103所述的方法，其中所述位置标记物包括新亚甲基蓝、异舒泛蓝或罗丹明WT。

用于药物递送的挤出方法和装置
技术领域
总体而言，所公开的实施方案涉及用于向实体组织引入药剂并随后进行评价的方法及装置，并且特别地涉及向体内组织同时引入多种药剂。
背景技术
据估计，新药开发从发现直到III期试验的成本介于8亿美元与17亿美元之间，并且该过程可能花费八至十年的时间。尽管传统的抗癌模型取得了成功，但许多癌症治疗剂未达到临床。许多候选药物在临床试验期间失败。据估计，超过90％的癌症相关治疗剂将无法通过I期或II期临床试验评价。III期试验的失败率几乎为50％。
本领域中需要用于递送和评价癌症治疗剂的改进方法及装置。本发明解决了这些问题和需求，并提供其它相关的优点。
发明内容
在一方面，本公开内容提供一种装置，其包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过该顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过该底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，并且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路 径穿过顶部区块和底部区块中的孔。在一些实施方案中，该装置还包括至少一个可调节的支腿(leg)，其中该至少一个可调节的支腿附接至底部区块。在一些实施方案中，有四个可调节的支腿。在一些实施方案中，该至少一个支腿是可垂直及水平调节的。在一些实施方案中，底部区块是固定的。在一些实施方案中，顶部区块相对于底部区块垂直移动。在一些实施方案中，顶部区块沿附接至底部区块的导杆移动。在一些实施方案中，该装置还包括用以控制顶部区块的垂直移动的系统。在一些实施方案中，第一和第二多个孔以基本上平行的行布置。在一些实施方案中，该装置还包括至少一根针。在一些实施方案中，控制附件附接至该至少一根针。在一些实施方案中，该控制附件使该至少一根针的插入停止，从而控制针插入到实体组织中的深度。在一些实施方案中，该装置还包括至少一根弹簧，其中该至少一根弹簧与可调节的支腿和底部区块实质性接触。在一些实施方案中，该装置还包括穿透底部区块的导杆。在一些实施方案中，该导杆被插入到实体组织内。在一些实施方案中，该导杆将针定位在实体组织上。
在一方面，本公开内容提供包括顶部区块和底部区块的装置，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔。
在一方面，本公开内容提供操作装置的方法，该装置包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔，所述方法包括：将一根或多根针穿过顶部区块和底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针 具有控制附件，并且同时移动顶部区块远离底部区块并将至少一种药剂注射到实体组织内。在一些实施方案中，将至少一根针插入到体内实体组织中。在一些实施方案中，该实体组织是肿瘤。在一些实施方案中，该控制附件控制针插入的深度。在一些实施方案中，将至少一种药剂注射到柱(column)中。在一些实施方案中，该柱的长度为1-10毫米。在一些实施方案中，所述一根或多根针包括至少两根针。在一些实施方案中，所述一根或多根针包括至少五根针。
在一方面，本公开内容提供在实体组织中评价至少一种药剂的方法，包括将实体组织的至少一部分放置在一种装置之下，该装置包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔；将一根或多根针穿过顶部区块和底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针具有控制附件；同时移动顶部区块远离底部区块；将至少一种药剂注射到实体组织内；和评价至少一种药剂的效果。在一些实施方案中，该实体组织来自人、小鼠或大鼠。在一些实施方案中，所述多种药剂包括选自蛋白质药剂、肽药剂、多肽药剂、拟肽药剂、抗体药剂、小分子药剂、编码小干扰RNA的多核苷酸、编码反义RNA的多核苷酸或编码核酶的多核苷酸的药剂。在一些实施方案中，所述至少一种药剂包括多种药剂。在一些实施方案中，该方法是在生物体中进行的。在一些实施方案中，已经向生物体全身性地递送所述至少一种药剂。在一些实施方案中，所述多种药剂包括化疗剂。在一些实施方案中，所述多种药剂包括小分子药剂。在一些实施方案中，所述多种药剂包括干扰RNA活性的药剂。在一些实施方案中，所述多种药剂包括抗癌剂。在一些实施方案中，所述多种药剂还包括至少一种位置标记物。在一些实施方案中，所述至少一种位置标记物选自荧光染料、纳米颗粒、GCMS 标签分子、阳性对照和阴性对照。在一些实施方案中，所述至少一种位置标记物包括荧光染料。在一些实施方案中，将至少两种药剂注入相同位置。在一些实施方案中，注射至少一种药剂的速率为至少0.1μl/min。在一些实施方案中，注射至少一种药剂的速率在约0.4至约4μl/min的范围内。在一些实施方案中，顶部区块的移动速率为至少0.1mm/min。在一些实施方案中，顶部区块的移动速率在约0.5至约5mm/min的范围内。在一些实施方案中，所述实体组织是肿瘤。在一些实施方案中，该肿瘤包含选自前列腺癌细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞和卵巢癌细胞的至少一种癌细胞。在一些实施方案中，该肿瘤包括选自腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤和纤维肉瘤的癌。在一些实施方案中，向实体组织内的空间限定的位置递送所述多种药剂。在一些实施方案中，沿实体组织内的平行轴线递送所述多种药剂。在一些实施方案中，沿实体组织内的平行轴线向柱形区域递送所述多种药剂。在一些实施方案中，其中所述一根或多根针包括至少2根针。在一些实施方案中，其中所述一根或多根针包括至少5根针。在一些实施方案中，其中所述一根或多根针包括至少10根针。在一些实施方案中，所述评价包括检测实体组织的改变的生理学状态。在一些实施方案中，所述评价包括检测所述至少一种药剂对实体组织的活性或毒性。在一些实施方案中，所述评价包括对实体组织进行成像。在一些实施方案中，该成像包括放射摄影成像、磁共振成像、正电子发射断层扫描或生物光子成像。在一些实施方案中，在引入所述至少一种药剂中的多种之前、期间或之后进行成像。在一些实施方案中，所述评价包括组织学切片。在一些实施方案中，所述评价包括确定至少两种药剂对实体组织的区域内的相同位置的效果。在一些实施方案中，所述评价包括确定至少两种药剂对实体组织的区域内的相邻位置的效果。
在一方面，本公开内容提供在实体组织中评价至少一种药剂的方法，包括将实体组织的至少一部分放置在一种装置之下，该装置包 括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔；将一根或多根针穿过顶部区块和底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针具有控制附件；同时移动顶部区块远离底部区块；将至少一种药剂注射到实体组织内；和评价至少一种药剂的效果，其中所述一根或多根针包括至少2根针，其中所述针为针阵列装置的一部分。
在一方面，本公开内容提供在实体组织中评价至少一种药剂的方法，包括将实体组织的至少一部分放置在一种装置之下，该装置包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔；将一根或多根针穿过顶部区块和底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针具有控制附件；同时移动顶部区块远离底部区块；将至少一种药剂注射到实体组织内；和评价至少一种药剂的效果，其中所述一根或多根针包括至少5根针，其中所述针为针阵列装置的一部分。
在一方面，本公开内容提供在实体组织中评价至少一种药剂的方法，包括将实体组织的至少一部分放置在一种装置之下，该装置包括顶部区块和底部区块，该顶部区块具有尺寸设定成允许针穿过顶部区块的第一多个孔，该底部区块具有尺寸设定成允许针穿过底部区块的第二多个孔，其中该顶部和底部区块基本上平行布置，且其中第一和第二多个孔被定位成允许一根或多根针沿基本上垂直于这两个区块的平面的路径穿过顶部区块和底部区块中的孔；将一根或多根针穿过顶部区块和底部区块插入到实体组织中，其中至少一根针具有控制 附件；同时移动顶部区块远离底部区块；将至少一种药剂注射到实体组织内；和评价至少一种药剂的效果，其中所述一根或多根针包括至少10根针，其中所述针为针阵列装置的一部分。
在一方面，本公开内容提供用于向实体组织递送药剂的装置，其包括：多根针，其中所述多根针中的一根或多根针具有第一端和第二端；贮器，其中所述贮器与所述一根或多根针的所述第一端流体连通；柱塞，其中所述柱塞耦接至所述贮器；和控制器，其中当所述一根或多根针自所述实体组织撤回时，所述控制器控制流体递送的速率。在一些实施方案中，该装置还包括中央安置针。在一些实施方案中，该安置针确定该装置在肿瘤上的正确取向。在一些实施方案中，该安置针与贮器流体连通。在一些实施方案中，该控制器耦接至所述柱塞。在一些实施方案中，随着所述柱塞被锁定(locked)，向所述实体组织递送药剂。在一些实施方案中，该装置还包括加载机构，其中所述加载机构流体地耦接至所述一根或多根针的第二端。在一些实施方案中，该加载机构包括封闭系统传递装置(CSTD)。在一些实施方案中，该装置是手持式的。在一些实施方案中，该装置还包括深度控制机构。在一些实施方案中，该深度控制机构控制针插入的深度。在一些实施方案中，所述一根或多根针包括2根或更多根针。在一些实施方案中，所述一根或多根针包括5根或更多根针。在一些实施方案中，所述一根或多根针包括10根或更多根针。在一些实施方案中，该针是沿平行轴线布置的。在一些实施方案中，所述一根或多根针是端口针(end-port needle)。在一些实施方案中，所述贮器包括2个或更多个贮器。在一些实施方案中，所述贮器包括5个或更多个贮器。在一些实施方案中，所述贮器包括10个或更多个贮器。在一些实施方案中，根据权利要求62所述的装置，其中所述一根或多根针包括2根或更多根针且所述贮器包括2个或更多个贮器，并且其中所述2个或更多个贮器中的每一个与所述2根或更多根针中的不同的一根针流体连通。在一些实施方案中，所述2个或更多个贮器中的每一个包含不同的药 剂。在一些实施方案中，该装置还包括脱气(deairification)机构。在一些实施方案中，在所述药剂的加载期间，该脱气机构从所述贮器中除去至少一部分空气泡。在一些实施方案中，该脱气机构包括连接至所述贮器的至少一个隔室。在一些实施方案中，在所述药剂的加载期间，所述至少一个隔室提供排气及压力均化。在一些实施方案中，在药剂递送期间，所述至少一个隔室是密封的。在一些实施方案中，该装置还包括穿透底部区块的导杆。在一些实施方案中，该导杆被插入到实体组织内。在一些实施方案中，该导杆将针定位在实体组织上。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中，并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制。在一些实施方案中，该递送是用这样的装置进行的，该装置包括：多根针，其中所述多根针中的一根或多根针具有第一端和第二端；贮器，其中所述贮器与所述一根或多根针的所述第一端流体连通；柱塞，其中所述柱塞耦接至所述贮器；和控制器，其中当所述一根或多根针自所述实体组织撤回时，所述控制器控制流体递送的速率。在一些实施方案中，该递送是用这样的装置进行的，该装置包括：多根针，其中所述多根针中的一根或多根针具有第一端和第二端；贮器，其中所述贮器与所述一根或多根针的所述第一端流体连通；柱塞，其中所述柱塞耦接至所述贮器；和控制器，其中当所述一根或多根针自所述实体组织撤回时，所述控制器控制流体递送的速率，其中随着所述柱塞被锁定，向所述实体组织递送药剂。在一些实施方案中，该递送是用这样的装置进行的，该装置包括：多根针，其中所述多根针中的一根或多根针具有第一端和第二端；贮器，其中所述贮器与所述一根或多根针的所述第一端流体连通；柱塞，其中所述柱塞耦接至所述贮器；和控制器，其中当所述一根或多根针自所述实体组织撤回时，所述控制器控制流体递送的速率，其中该装置还包括脱气机构。在一些实施方案中，在针自所述实体组织撤回期间递送药剂。在一些实施方案中， 仅在针自所述实体组织撤回期间递送药剂。在一些实施方案中，所述针是针阵列装置的一部分。在一些实施方案中，该针阵列装置包括2根或更多根针。在一些实施方案中，该针阵列装置包括5根或更多根针。在一些实施方案中，该针阵列装置包括10根或更多根针。在一些实施方案中，沿所述实体组织内的轴线递送药剂。在一些实施方案中，该轴线是多个平行轴线之一。在一些实施方案中，该药剂包括抗癌剂。在一些实施方案中，该抗癌剂是小分子药剂。在一些实施方案中，该药剂包括位置标记物。在一些实施方案中，该药剂包括阴性对照。在一些实施方案中，该药剂包括阳性对照。在一些实施方案中，该递送包括向所述实体组织递送两种药剂。在一些实施方案中，向所述实体组织内的相同区域递送两种药剂。在一些实施方案中，向所述实体组织内的不同区域递送两种药剂。在一些实施方案中，该药剂以治疗有效的浓度存在于所述实体组织中。在一些实施方案中，在所述实体组织之外，所述药剂以小于治疗有效浓度的约75％的浓度存在。在一些实施方案中，至少一种药剂以治疗有效的浓度存在于所述实体组织中，并且在所述实体组织之外，所述药剂以小于治疗有效浓度的约90％的浓度存在。在一些实施方案中，在所述实体组织之外检测不到药剂。在一些实施方案中，所述实体组织包括肿瘤。在一些实施方案中，该肿瘤选自良性肿瘤和恶性肿瘤。在一些实施方案中，该肿瘤选自原发性肿瘤、侵入性肿瘤和转移性肿瘤。在一些实施方案中，该肿瘤包含选自以下的至少一种癌细胞：前列腺癌细胞、淋巴结细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞、黑素瘤细胞、肉瘤细胞和卵巢癌细胞，或它们的任意组合。在一些实施方案中，该肿瘤包含选自以下的至少一种癌细胞：淋巴瘤细胞、乳腺癌细胞、黑素瘤细胞和肉瘤细胞，或它们的任意组合。在一些实施方案中，该肿瘤包括选自腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤、淋巴瘤、肉瘤和纤维肉瘤的癌。在一些实施方案中，该实体组织选自脑、肝、肺、肾、前列腺、卵巢、脾、淋巴结、甲状腺、胰腺、心脏、骨骼肌、肠、喉、食管、皮肤和胃。在一些实 施方案中，该方法进一步包括评价所述药剂对所述实体组织的效果。在一些实施方案中，该评价是在体外进行的。在一些实施方案中，该评价是在体内进行的。在一些实施方案中，该评价包括组织学切片。在一些实施方案中，该评价包括对所述实体组织进行成像。在一些实施方案中，该成像包括放射摄影成像、磁共振成像、正电子发射断层扫描或生物光子成像。在一些实施方案中，在引入所述药剂期间或之后进行成像。在一些实施方案中，该评价包括收集并针对肿瘤细胞死亡、细胞信号变化或增殖/有丝分裂变化来分析至少一种生物标志物。在一些实施方案中，该评价包括检测所述一种或多种药剂对所述实体组织的增殖梯度或多种微环境的效果。在一些实施方案中，该评价包括采用质谱法检测至少一种生物标志物。在一些实施方案中，该质谱法是成像质谱法。在一些实施方案中，该位置标记物包括红外染料。在一些实施方案中，该位置标记物包括荧光墨汁。在一些实施方案中，该位置标记物包括新亚甲基蓝、异舒泛蓝(isosulfan blue)或罗丹明WT。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括2根或更多根针，其中所述针中的每一根包含不同的药剂。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括5根或更多根针，其中所述针中的每一根包含不同的药剂。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括 10根或更多根针，其中所述针中的每一根包含不同的药剂。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括2根或更多根针，其中所述针中的至少两根包含不同浓度的相同药剂。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括5根或更多根针，其中所述针中的至少两根包含不同浓度的相同药剂。
在一方面，本公开内容提供向受试者的实体组织递送药剂的方法，其包括将多根针插入到所述实体组织中；并向所述实体组织递送所述药剂，其中药剂递送的速率基本上由针自所述实体组织撤回的速率所控制，其中所述针是针阵列装置的一部分，其中所述针阵列装置包括10根或更多根针，其中所述针中的至少两根包含不同浓度的相同药剂。
援引并入
本说明书中提到的所有出版物、专利及专利申请均以引用的方式并入本文，其程度如同具体且个别地指出将每一单独的出版物、专利或专利申请以引用的方式并入一样。
附图说明
图1显示若干低效实验的荧光显微镜图像。
图2显示平台变异性(platform variability)的潜在来源。
图3显示体现本发明原理的示例装置的图示。
图4显示体现本发明原理的、使用弹簧的肿瘤稳定化平台的例子。
图5显示体现本发明原理的、带有控制附件的针的俯视图。
图6显示体现本发明原理的、带有用于控制顶部区块的垂直移动的系统的示例性装置。
图7显示示例性的针阵列装置。
图8显示将药剂递送至针的示例性系统及方法。
图9显示用简化的实验系统评价不同注射方法的结果。
图10描述三种不同注射方法的荧光显微镜图像。
图11显示标准注射方法和挤出方法在功效、肿瘤内信号均一性和柱长度方面的结果。
图12显示三种不同注射方法的每个切片的阳性区域平均数目。
图13显示三种不同注射方法的切片内的平均方差。
图14描述体现本发明原理的手持式装置的示意图。
图15示出使用药物递送装置向实体瘤的注射。
图16示出体现本发明原理描述的、用于将一种或多种药剂加载到药物递送装置中的传递组件。
图17描述药剂向压力室中的加载。
图18示出本公开内容的示例性实施方案。
图19描述所述装置的传递容器。
具体实施方式
一般性概述
本公开内容的装置可用于在一种或多种组织中筛选治疗剂。装置可包括多根针。本公开内容的装置可具有多种配置。
本公开内容提供用于向实体组织递送至少一种药剂的装置，其包括基本上平行布置的一个底部区块和一个顶部区块，该一个底部区块和一个顶部区块各自具有多个孔。底部和顶部区块中的多个孔可引导针的插入。在一些情况下，可控制孔的尺寸以允许某一尺寸的针穿过。该装置可导致提高的针插入精确度以及对向实体组织递送至少一种药剂的精巧控制。在一些实施方案中，所述配置可包括两个区块，其中在用多根针注射之前将组织放置在这两个区块之间。
在一些实施方案中，所述配置为手持式装置，其中使用者能将治疗剂注入组织内。
本公开内容的装置可减少平台变异性的潜在来源。例如，图1显示若干实验的荧光显微镜图像。图1A显示具有注射点缺失的实验的荧光显微镜图像(在点3和4处没有注射)。图1B显示具有不相等的试剂沉积的实验的荧光显微镜图像。最终，沉积的过量试剂可导致交叉污染。图1C显示具有不稳定的样品生物分布的实验的荧光显微镜图像。
不受任何理论解释的限制，平台变异性的潜在来源可包括：(a)肿瘤环境；(b)注射系统；(c)操作者技术。本公开内容的方法旨在减少注射系统和/或操作者技术的变异性。这两方面的改进可导致方法的改进(例如，递送至少一种药剂的精度提高及窄生物分布)。
本文描述的实例和装置旨在进行说明而不是要限制本发明的范围。
区块装置
图3描述了体现本发明原理的一种装置类型。该装置组件可包括：导杆301、带有控制附件的针302、顶部区块303、底部区块304、平台308、带有支脚(feet)305的支腿305以及顶部区块和底部区块中的孔307。顶部区块303和底部区块304可基本上平行布置。顶部区块303和底部区块304可由一种或多种材料制成。顶部区块303和底部区块304可由不同的材料制成。区块材料可以是固体。能用于制造顶部或底部区块的固体材料可以包括但不限于：金属、塑料、玻璃或其任意组合。顶部和/或底部区块的材料可以是透明的。
顶部和/或底部区块的材料可具有一定范围的厚度。该区块可以是大约：0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、1cm、1.2cm、1.5cm、1.75cm或2cm厚。在一些实施方案中，该区块不到0.5mm厚。在一些实施方案中，该区块超过2cm厚。顶部区块303可以与底部区块304具有不同的厚度。顶部区块303与底部区块304可以具有相同的厚度。
每个区块可具有多个孔307。每个区块中的孔307可具有多种布置。在一些实施方案中，每个区块内的孔307形成基本上平行的行。在其它实施方案中，孔307可以按其它配置布置。区块中孔的数目可对应于将要插入的针的数目。每个区块中的孔的数目可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、35、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400或500个。在一些实施方案中，孔的数目可超过1000个或超过2000个。
所述区块中的孔的尺寸可以不同。所述区块中的孔的尺寸可以是适应针穿过的尺寸。一些非限制性的实例可以包括：直径大于4.572mm以适应7号针的孔；直径大于4.191mm以适应8号针的孔；直径大于3.759mm以适应9号针的孔；直径大于3.404mm以适应10号针的孔；直径大于3.048mm以适应11号针的孔；直径大于2.769mm以适应12号针的孔；直径大于2.413mm以适应13号针的孔；直径 大于2.108mm以适应14号针的孔；直径大于1.829mm以适应15号针的孔；直径大于1.473mm以适应17号针的孔；直径大于1.270mm以适应18号针的孔；直径大于1.067mm以适应19号针的孔；直径大于0.9081mm以适应20号针的孔；直径大于0.8192mm以适应21号针的孔；直径大于0.7176mm以适应22号针的孔；直径大于0.7176mm以适应22s号针的孔；直径大于0.6414mm以适应23号针的孔；直径大于0.5652mm以适应24号针的孔；直径大于0.5144mm以适应25号针的孔；直径大于0.4636mm以适应26号针的孔；直径大于0.4737mm以适应26s号针的孔；直径大于0.4128mm以适应27号针的孔；直径大于0.3620mm以适应28号针的孔；直径大于0.3366mm以适应29号针的孔；直径大于0.3112mm以适应30号针的孔；直径大于0.2604mm以适应31号针的孔；直径大于0.2350mm以适应32号针的孔；直径大于0.2096mm以适应33号针的孔；直径大于0.1842mm以适应34号针的孔。
在一些实施方案中，所述装置可以被配置成与任意和/或所有标准尺寸的针一起使用。可以将孔307的尺寸设计成允许特定规格的针穿过其中。可以独立地控制孔307的尺寸以允许特定规格的针穿过其中。一般地，可以按这样的方式将顶部区块303和底部区块304中的孔307对齐，该方式使得针的插入轨迹可基本上垂直于该区块的平面。在一些情况下，限定插入轨迹的两个孔307(一个在顶部区块303中，一个在底部区块304中)可以是相同尺寸的。区块内的孔307的尺寸可以是均一的或不同的。在一些实施方案中，当孔的尺寸基本均一时，可以使用相同尺寸的针。在一些实施方案中，当孔的尺寸不同时，可以使用不同尺寸的针。
导杆可用于引导区块的移动。可以有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个导杆。图3描述了其中导杆301可用于引导顶部区块303的移动的示例性实施方案。导杆可以附接至底部区块304。导杆301可以永久性地附接至底部区块304。 导杆301可穿透底部区块304并且插入到实体组织中，并且作为导引件用于针302的随后定位。导杆301可控制顶部区块303的移动轨迹。导杆301可基本上垂直于底部区块304和/或顶部区块303。导杆可基本上彼此平行。在一些情况下，顶部区块303可移动得更接近以及更远离底部区块304(例如，垂直地)。导杆301可以永久性地附接至区块，如图3中所示出的那样。
在其它实施方案中，导杆可以不永久性地附接至区块。例如，非限制性地，可经由夹具将导杆附接至底部区块，该夹具可以永久性地附接至底部区块的侧部，从而允许装置的拆卸。
可以将装置的区块放置在平台上。平台可以是可调节的。平台可以对区块提供支撑。在一些实施方案中，平台可以是任选的。平台可具有多种形状或配置。图3描述了其中平台正支撑底部区块的示例性实施方案。平台306可以在底部区块304的下面。平台306可对固定的底部区块304提供支撑。在图3中，平台包括各自附接至底部区块304的一侧的4条支腿305。然而，可设想带有1、2、3、5、6、7、8、9、10、11、12条或更多条支腿的其它支腿配置。
支腿305的另一端可附接至支撑表面308。支腿可以为不同形状的(例如圆柱形、矩形或正方形)。支腿可以为任意形状的。支腿可以是可垂直调节的。支腿可以是可水平调节的。支腿可以是可水平及垂直调节的。在将实体组织或受试者放置在该装置中之后，可调节的平台可以允许在插入针并注射至少一种药剂期间实质性地改善组织和/或受试者的稳定化。不囿于特定的理论，可调节的平台可导致较高的插入精度、较窄的生物分布和/或较少的样品交叉污染。
本公开内容的一些实施方案还包括弹簧。区块可以与弹簧相接触。支腿可以与弹簧相接触。图4描述了包括弹簧的配置。弹簧401可以与一条或多条支腿405实质性接触。弹簧可以与区块404相接触。在一些实施方案中，将实体组织或受试者放置在该装置中，来自弹簧的 张力可限制实体组织或受试者的移动。移动的限制可发生在针插入和/或药剂注射期间。
控制附件可控制区块的移动。图5描述了与区块503相接触的控制附件502的俯视图。控制附件502可以是基本上方形的，并且可以附接在针的周围。在接触顶部区块503中的孔的上表面时，控制附件502可阻止针的进一步插入。控制附件502与针的附接位置可控制插入深度。控制附件的功能可以是用以限制针的插入。控制附件可以是可调节的。
图6描述了体现本发明原理的装置的一种特定类型。除了图3中概述的部件外，还示出了用于控制顶部区块603的垂直移动的系统601。不受特定理论的限制，系统601可用来：(1)在针插入之前设定顶部区块603的位置；(2)以可控的速度远离实体组织或受试者撤回顶部区块603和针。
系统601可设定顶部区块603的位置。为了确定顶部区块603的合适位置，可考虑多种因素，包括针的长度、底部区块604的高度、实体组织的尺寸和预定插入的深度。对顶部区块603与底部区块604之间的距离可以没有特别限制。该距离可以是0或至少0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、15或20mm。该距离可小于0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、15或20mm。或者，该距离可以是约0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、15或20mm。顶部区块603可与底部区块604直接接触。在这种实施方案中，两个区块之间的距离可以是零。在设定顶部区块的位置之后，系统601可 保持顶部区块固定。可以将实体组织或受试者放置在底部区块604下面。可以将实体组织或受试者基本上放置在由全部支腿设定的边界内。可以将实体组织或受试者的一侧抵靠支腿605的底部和/或支撑底盘608放置。另一侧可以通过调节支腿605而抵靠底部区块604放置。实体组织或受试者的放置可在设定顶部区块603的合适位置之前或之后进行。可调节该平台以提供实体组织或受试者的合适的稳定化。可以将针穿过顶部区块603和底部区块604中的孔插入。可通过孔来引导针插入的路径。在一些情况下，针可以是针阵列装置的一部分。
可采用多种类型或形状的针阵列。在一些实施方案中，针阵列可以基本上或精确地匹配由顶部区块和底部区块限定的孔的配置。此外，本发明不限制将要使用的针的类型。可以将控制附件配置成附接至针。
在一些实施方案中，针可以是多种尺寸的。在其它实施方案中，针具有特定的尺寸以适合区块孔。针尺寸可以是例如2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30、31、32、33或34号的规格。针可以比34号小。针可以是标准市售针。针可以是端口针(end-port needle)。针可以是多孔针。针可以是端口和多孔针。一根或多根针可以是相同规格的。一根或多根针可以附接至装置。可以将多根针以阵列形式定位。
可以调节顶部区块603远离底部区块604。可以按选定的速度进行调节。该速度可以通过系统601来控制。在一些实施方案中，可以从顶部区块调节底部区块。
可以注射一种或多种药剂。在一些实施方案中，通过一根或多根针注射相同的药剂。在一些实施方案中，通过一根或多根针注射不同的药剂。在一些实施方案中，提到一种或多种药剂可表示不同浓度的相同药剂。
可以通过针进行药剂的注射。可以将药剂注入组织内的位置。药剂的注射可以与顶部或底部区块的移动同时进行。可以独立地控制抬 升所述区块603的速率和注射的速率。在一些实施方案中，区块的移动与针的移动联动。各速率的选择可取决于多种因素，例如实体组织的类型、针的尺寸、溶剂的粘度和至少一种药剂的渗透性。在一些实施方案中，区块的移动速率可以为至少0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10、11、12、13、14、15、18或20mm/min。在一些实施方案中，区块的移动速率小于0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10、11、12、13、14、15、18或20mm/min。在一些实施方案中，区块的移动速率为约0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10、11、12、13、14、15、18或20mm/min。
在一些实施方案中，注射至少一种药剂的速率为至少0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50μl/min或甚至更高。在另一些情况下，注射至少一种药剂的速率低于0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50μl/min。在另一些情况下，注射至少一种药剂的速率为约0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50μl/min。
可以在递送一种或多种药剂后立即切除用本文描述的装置阵列 处理过的组织。或者，在切除组织的区域之前可将其留在其原生环境中一段时间。例如，在递送后可将组织留在其原生环境中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、30、36、42、48、54、60、66、72、76、82、88、94、100小时或更长时间，这被认为对于肿瘤通常足以显示出可检测到的响应。在其它情况下，等待时段可以是数分钟、数小时、数天或数周。
在针插入之前可采用已知的方法对组织进行成像以精确地定位组织的靶区域。在向组织的区域递送多种药剂之前和之后可反复地对该区域进行成像。重复的次数可为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20次或甚至更多次。
根据一些实施方案，随后可将已向其中递送了至少一种药剂的实体组织自受试者切除并对其进行评价。例如，在靶组织是癌性肿瘤的情况下，向其中注入的多种药剂可包括正在研究其对这类肿瘤的效力或效果的一些药剂。通过体内注射多种药剂，然后在移除肿瘤之前等待一段选定的时间，可研究药剂对原位肿瘤的效果。这可以保持肿瘤微环境，并且可以将这种方法与目前的离体或体外治疗评价方法区别开来。假设所用的针被配置成沿其长度在任意给定的位置递送基本上等量的药剂，则由每根针递送的药剂可以沿着递送轴线被均匀地分配给周围的组织；在向实体组织递送药剂期间，相应的针所定位在所述递送轴线上。随着时间的推移，每种药剂可以以或大或小的程度从其递送轴线向外渗透，这取决于诸如周围组织的密度、药剂的粘度和组成、相应药剂对组织的润湿性等因素。通常，药剂扩散进入的组织部分可以是与相应的递送轴线共轴的、大致为柱形的区域。
针阵列装置及注射方法
本公开内容涉及将药剂注射到实体组织内的新方法，其包括：(a)将至少一根针插入到实体组织中；以及(b)同时将至少一种药剂注射到 实体组织内和自实体组织撤回针。本文描述的方法可以被称为“挤出方法”。本文所用的术语“标准注射方法”通常可以指其中在药剂的注射期间没有针的实质性回缩的注射方法。
针阵列装置可以与两个平行的区块一起使用。本发明可以不限制针阵列的类型或形状，只要针阵列的形状匹配顶部区块和底部区块中的孔的配置即可。此外，本发明可以不限制所用针的类型，只要控制附件附接至针即可。非限制性地，针阵列装置的一个实例示于图7中。
参考图7，示出了针阵列组件700，其包括多根针712、多个贮器714、多个递送致动器(如在本例中，柱塞716)和控制器702。多根针712中的每一根可相对于多根针中的其它针固定就位，并且可同样地可操作地耦接柱塞以便将其固定就位且同时是可致动的。多根针712中的每一根可与多个贮器714中相应的一个贮器流体连通，并且多个柱塞中的每一个可以包括位于多个贮器714中相应一个中的第一端。控制器702可以可操作地耦接至多个柱塞716中的每一个的第二端。控制器702可以被配置成在速度、距离和移动方向方面控制柱塞在贮器内的致动。
可以将针同时地插入到组织中。可以将针单独地或个别地插入到组织中。不受特定理论或方法的约束，可相对于彼此在略微不同的时间将针插入以防止组织的变形。在一些实施方案中，当伴随地或同时地插入针时，来自针插入的压力可能会引起组织的压迫并导致变形。
本发明可以不受向贮器加载药剂的方式的限制。在如图7中所示的一些情况下，多个柱塞716在第一方向上的移动可在相应的贮器714中产生负压，经由相应的针712将药剂或其它流体吸入贮器中，从而给贮器装料。每个贮器714可包含不同的药剂，或者一些或所有的贮器可包含相同的药剂。多个柱塞716在第二方向上的移动可在相应的贮器714中产生正压或过压，从而迫使该贮器的内容物经由相应的针712逸出。在这种配置中，可以直接地向实体组织706的区域同 时递送相对少量的多种药剂以供评价和分析。在一些实施方案中，每根针向组织递送的药剂量可小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25或30μl。对组织706的评价和向其递送的不同药剂的效力可用来例如筛选用于后续临床试验的潜在药剂，或者用来基于药剂在组织706中的相对效力而作出针对患者的治疗决定。
可以从针的相对端将药剂加载到贮器中。可以通过移液管等加载药剂。在一些实施方案中，可以在负压或正压下加载药剂。在一些实施方案中，可以用泵加载药剂。
图8显示了向针递送药剂的示例性系统及方法。系统800可包括贮器810、溶剂管线820、泵830和针840。贮器810可至少容纳与至少一种溶剂和/或其它赋形剂混合的药剂。溶剂管线可以是任意管状结构，内部具有中空结构用于输送贮器中的内容物。其可由金属或塑料制成。在一些情况下，泵830可以是蠕动泵。当泵830开启时，贮器中的内容物可以被从贮器810通过管线泵830输送，并最终递送到针840。泵830可直接连接至针840。或者，可以有连接泵830和针840的溶剂管线。
根据各种实施方案，可以使用任意数目的针。例如，可以使用少至一根、两根、三根、四根、五根、六根、七根、八根、九根或十根针，并且根据一些实施方案，可以使用超过一千根针。在一些实施方案中，每根针可包括沿针的长度布置的多个口(ports)或孔(apertures)。针口可以成对位于针的相对侧，成对的针口沿其长度均匀地间隔开。此外，每对针口可沿着针的长度相对于相邻的成对针口旋转90度。或者，针口可以是这样配置，即它们在靠近针的尖端部最大，并且多个针口中的每一个的相对尺寸可以与相应的针口距离针的尖端部的距离呈反相关。另一种可能的配置是，最接近针的尖端部的针口间隔最紧密，而随着距离尖端部的距离增加，针口之间的间距变得越来越大。又一种可能的针口配置是，针口形成为螺旋图案，每个针口相对 于相邻的针口旋转90度。
在一些实施方案中，本公开内容的装置可包括安置针。安置针可以与该装置的贮器流体连通。安置针可确定装置在肿瘤上的取向。装置在肿瘤上的正确取向的确定可以在注射一种或多种药剂之前、期间或之后进行。
一些实施方案可设想在低流速下以低剪切力直接向实体组织递送药物，这种低剪切力可消除或减少对组织的机械化学损伤，同时允许将精确靶向的药剂递送到限定的病灶部位。这些及相关实施方案可允许以治疗有效量向体内实体组织选择性递送药剂，而在一些情况下，药剂在实体组织之外可能是检测不到的或者以小于最小剂量的量存在。因此，可以克服与为了在所需实体组织中获得治疗有效浓度而施用过高的全身浓度相关的问题(例如，毒性、有害的副作用等)。
通过采用本文描述的方法，该方法可以某方式包括多根针的配置(例如，通过将至少一种位置标记物置于一个或多个已知位置)，该方式允许方便地确认从组织位置处的特定针中释放的内容物在特定位置处(如果有的话)的效果，这些及相关的实施方案因而设想同时递送很多候选药剂并比较它们的相对治疗效力和/或毒性的方法。这类应用可用于药物筛选和药物发现，如在临床前动物模型中，以确认和功能性地表征潜在的新治疗剂。比如，可施用多种siRNA，并且可以比较它们降低期望的靶基因的表达的相对能力。其它类似的实施方案可用于临床环境中，例如用于取消选择对特定肿瘤没有效果的已知药剂，或将其排除在考虑之外，从而通过避免可能与施用无效治疗方案相关的时间损失和不期望的副作用而有利地推进对受试者的治疗管理。
手持式装置
本发明在如本文描述的某些实施方案中可涉及用于向实体组织递送流体的装置及方法，并且在具体的实施方案中，涉及使用手持式装置向实体瘤递送流体的装置及方法。
图14描述了用于向实体组织递送至少一种药剂的递送装置1401，其包括一个或多个柄杆(knobs)或者一个或多个杠杆(levers)1402和区块1403；所述一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1402自递送装置1401的一端的一侧或多侧突出，用于控制一根或多根针1404的移动，所述区块1403可包括多个孔1403，针可以在该装置的相对端穿过这些孔。一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1402可耦接至递送装置1401内的一根或多根针1404。一根或多根针1404可耦接至该装置内的壳体1408。一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1402可耦接至壳体1408，该壳体1408耦接至一根或多根针1404。在一些实施方案中可以有两个柄杆或杠杆，其中每个柄杆或杠杆可耦接至一根或多根针1404，使得柄杆或杠杆1402中的一者或两者的移动控制一根或多根针1404的移动。一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1402可耦接至壳体1408，其中耦接了一根或多根针，使得一个或多个柄杆1402的移动导致壳体1408的移动，并因此导致一根或多根针1404的移动。在一些实施方案中，该装置可以是手持式的。在其它实施方案中，可以将该装置配置成搁置在实体表面或接触实体表面的设备(如三脚架)上。
区块1403中的多个孔可引导针1404的插入。可控制孔的尺寸以允许一定尺寸的针穿过。可以将孔布置成阵列，其中可以沿基本上平行的轴线布置孔。每根针可具有多个口，并且可以将针口布置成沿着其长度在任意给定的位置递送基本上等量的流体。每根针可以是仅有一个口的端口针。每根针可以被保持在镗孔(bore)1405中。镗孔1405可支撑每根针1404，并且可提供针移动的轨道。保持在镗孔1405中的针可耦接至柱塞结构1406，该柱塞结构1406可方便一根或多根针1404向肿瘤中的注射，并且也可方便一根或多根针1404从实体组织中的撤出。
流体递送装置可包括一根或多根针，每根均与相应的贮器1407流体连通。一根或多根针1404可各自包括能连接至相应贮器1407的 一端和通过其可加载一种或多种药剂的第二端。在另一方面，可以将一根或多根针的第二端插入到实体组织中。在又一方面，一根或多根针的近端可与相应的贮器1407流体连通，且一根或多根针的远端可用于加载一种或多种药剂和/或可以被插入到实体组织中。一个或多个相应的柱塞1406可耦接至相应的贮器1407，以便可操作以驱动流体经过针口离开贮器。柱塞1406可耦接至每个贮器1407，以便可操作以驱动流体同时离开每个贮器。一次可推进一根、两根、三根、四根、五根、六根、七根、八根、九根、十根或更多根针1404，以便最小化累积插入力；在同时把多根针插入到实体组织中时将会需要该累积插入力。可通过自流体递送装置的一侧或多侧突出的一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1402控制一个或多个柱塞1406的移动。
图15描述了向肿瘤递送药剂的示例性方法。可以为该装置加载一种或多种药剂。可以将装置插入到实体组织1505中。一种或多种药剂的注射可通过将针1504回缩而得以进行，这一过程可以将药剂沉积到组织1505中。每一步均可由一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502控制。一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502可以被安放在轨道1503中，该轨道1503可允许沿轨道1503的长度在多个位置之间移动一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502。可以将一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502沿轨道移动到可将该一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502锁定在特定位置1503的位置处。可以将一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502沿轨道1503移动到可允许该一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502在轨道1503内自由移动的位置处。可以将一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502移动到轨道1503中的锁定位置处，同时将一种或多种药剂加载到装置中并移动到轨道1503的非锁定位置处，用于将一种或多种药剂递送到靶组织内。在将一种或多种药剂加载到装置内期间以及在将一根或多根针1504插入到靶组织1505中期间，一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502可处于锁定位置，然后一旦已经将一根或多根针1504插 入到靶组织1505中，就将其移动到非锁定位置。当一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502处于锁定位置时，一根或多根针可充分伸展。当一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502处于非锁定位置时，一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502可以在轨道1503内进一步移动，这可引起一根或多根针1504回缩。在将装置的一根或多根针1504插入到靶组织中之后，可以将一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502移动到非锁定位置并进一步在轨道1503内移动，这可引起一根或多根针1504回缩。在一方面，一根或多根针1504的回缩可引起在该一根或多根针1504的回缩期间从该一根或多根针沿着组织内的相应轴线或柱同时递送一种或多种药剂。一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆1502的移动可用于选择性地控制流体穿过针1504的速率和体积。
本发明的流体递送装置可以进一步包括控制器。控制器可与连接至一根或多根针的一个或多个贮器进行通信。控制器可与一个或多个柱塞进行通信。控制器可耦接至一个或多个柱塞。控制器可控制一根或多根针的移动。控制器可以是耦接至一个或多个柱塞的一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆。控制器可耦接至一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆，该一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆耦接至一个或多个柱塞。控制器可控制耦接至一个或多个柱塞的一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆的移动。控制器可控制一根或多根针的撤回速率。控制器可控制一种或多种药剂的递送速率。控制器可通过控制一根或多根针的移动来控制一种或多种药剂的递送速率。控制器可通过控制一根或多根针的撤回来控制一种或多种药剂的递送速率。控制器可包括马达。控制器可包括单独操作本发明的装置。控制器可包括电子装置。电子装置可以是计算机。控制器可以是步进马达。该步进马达可以与导螺杆进行通信。
本发明的流体递送装置可任选地进一步包括一个或多个附加腔室，该附加腔室可与连接至一根或多根针的一个或多个贮器连通，并 且可用作排气机构。该排气机构可以是脱气机构。一个或多个附加腔室可促进在向贮器加载一种或多种药剂的同时从连接至一根或多根针的一个或多个贮器中释放泡。该泡可以是气泡。可使用本文描述的排气机构，使得连接至一根或多根针的一个或多个贮器中的每一个均可含有显著减少的泡量。可使用本文描述的排气机构，使得连接至一根或多根针的一个或多个贮器中的每一个均可不含泡。本文描述的排气机构是封闭系统。该封闭系统均化传递组件中的压力。
本发明的流体递送装置可以进一步包括一个或多个深度控制机构1501。该深度控制机构可包括细长件，该细长件可与该装置的包括多个孔的端部耦接，一根或多根针穿过所述多个孔。该细长件可包括多个孔，这些孔可与递送装置端部上的多个孔直接耦接，使得一根或多根针1504可穿过该装置端部上的多个孔以及穿过该细长件中的多个孔。该细长件可起到延伸装置的长度的作用。在这方面，细长件可用于限制一根或多根针能插入到实体组织中的长度。该装置可沿体内实体组织中的相应轴线同时递送多种流体药剂。该装置可包括冲程体积，该冲程体积可控制多种流体药剂的递送柱的尺寸。冲程体积可允许药剂的递送柱为0.1至100毫米(mm)。冲程体积可允许药剂的递送柱为至少约0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100毫米。冲程体积可允许药剂的递送柱为至多约0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100毫米。在一些情况下，冲程体积可允许药剂的递送柱为约1-10mm。
细长件可以与实体组织1505或实体组织之上的皮肤相接触。在另一实施方案中，深度控制机构1501可包括夹子，该夹子可沿递送装置的主体的长度被插在自装置的侧部突出的一个或多个柄杆或者一个或多个杠杆与装置的包括多个孔的端部之间，一根或多根针穿过所述多个孔。在这方面，夹子用来延长装置的主体，使得自包括多个孔的端部的端部突出的一根或多根针的长度减小。在又一实施方案中， 深度控制机构包括本文描述的细长件和夹子。在这方面，相比于本文描述的单独使用的细长件或夹子的使用，可进一步缩短自装置的端部突出的一根或多根针的长度。
在又一方面，本发明的流体递送装置包括深度控制1501机构，其中可单独地控制一根或多根针1504能插入到实体组织中的长度。在这方面，深度控制机构可用于改变1根针、2根针、3根针、4根针、5根针、6根针、7根针、8根针、9根针、10根针、50根针、100根针、500根针或1000根针的长度。深度控制机构可用于改变任意1根针、任意2根针、任意3根针、任意4根针、任意5根针、任意6根针、任意7根针、任意8根针、任意9根针、任意10根针、任意50根针、任意100根针、任意500根针或任意1000根针的长度。在一些情况下可以改变针深度，使得一根或多根针插入不同的深度。
本发明不限制将要使用的针的类型。针可以穿过包括多个孔的递送装置的端部中的多个孔之一，并且可以牢固地耦接至递送装置内的一个或多个贮器。可独立地控制多个孔的尺寸以允许特定规格的针穿过其中。当孔的尺寸均一时，使用相同尺寸的针。当孔的尺寸不同时，使用不同尺寸的针。在进一步的方面，包括多个孔的装置的端部中的孔可具有多种布置方式。孔可形成基本上平行的行。可以控制孔的数目以允许插入特定数目的针。孔的数目可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多。孔的数目可等于针的数目。孔的数目可大于10个。孔的数目可大于100个。孔的数目可大于500个。孔的数目可以为6个。孔的数目可以为10个。递送装置内的贮器的数目可等于孔的数目。贮器的数目可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多。贮器的数目可等于针的数目，并且可大于10个。贮器的数目可大于100个。贮器的数目可大于500个。贮器的数目可以为6个。贮器的数目可以为10个。任一根针可独立地选自2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、16、18、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、 30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、49、50号或更大号规格。针可以是端口针或多孔针。针可以是端口针。针可以是多孔针。针可以是端口针和多孔针的混合。在一些情况下，所有的针都是25号规格。在一些实施方案中，所有的针都是端口针。
可以按本领域中已知用于将药剂加载到包括针的注射器中的任何方式来实现一种或多种药剂向本发明的流体递送装置的一根或多根针中的加载。在一方面，可以将一种或多种药剂加载到一根或多根针的第二端或远端。可以为流体递送装置的一根或多根针加载相同的药剂。可以为流体递送装置的一根或多根针加载不同浓度的相同药剂。可以为流体递送装置的一根或多根针加载不同的药剂。可以将不同的药剂加载到流体递送装置的两根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。可以将相同的药剂加载到流体递送装置的两根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。在一个实施方案中，将不同药剂的组合加载到不同的针中。在一个实施方案中，可以将不同浓度的相同药剂加载到流体递送装置的两根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。
可通过使用加载机构来实现一种或多种药剂向本发明的流体递送装置的一根或多根针中的加载。该加载机构可包括传递组件301。该传递组件可用于为流体递送装置的一根或多根针加载相同的药剂。该传递组件可用于为流体递送装置的一根或多根针加载不同浓度的相同药剂。该传递组件可用于为流体递送装置的一根或多根针加载不同的药剂。该传递组件可用于将不同的药剂加载到流体递送装置的两 根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。该传递组件可用于将相同的药剂加载到流体递送装置的两根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。在一个实施方案中，该传递组件可用于将不同浓度的相同药剂加载到流体递送装置的两根或更多根、三根或更多根、四根或更多根、五根或更多根、六根或更多根、七根或更多根、八根或更多根、九根或更多根、十根或更多根、100根或更多根、500根或更多根或者1000根或更多根针中。
传递组件1601可包括升高的平台1607。升高的平台可包括中央贮器1608。中央贮器1608可以在将药剂加载到针1604中期间稳定装置的主体。中央贮器1608可以进一步包括一个或多个针贮器1609，用于安放一根或多根针1604。每个针贮器1609可围绕装置的一根或多根针1604。传递组件1601可包括一个中央贮器1608和用于本发明的流体递送装置中存在的每根针1604的针贮器1609，使得每个针贮器1609可安放一根针1604。在一方面，可以为传递组件的每个针贮器同时加载药剂。可以为传递组件的每个针贮器单独地加载药剂。每个针贮器可用于促进将药剂递送到安放在针贮器内的针中。
每个针贮器可包括用于接纳针的第一端和可与通道1610流体连通的第二端。每个通道可与每个针贮器1609的端部流体连通。每个通道可与中央贮器1608流体连通。与针贮器1609的第二端流体连通的通道1610可用于向针贮器递送药剂。该通道可包括管道。可以将流体递送装置的一根或多根针中的每一根插入到针贮器中，使得所述一根或多根针的第二端或远端可以被安放在针贮器的第二端，并因此可以与可用于向针贮器递送药剂的通道流体连通。在本实施方案的另一方面，可以为安放在针贮器中的针加载通过与针贮器的第二端流体 连通的通道向针贮器递送的药剂。
每个通道可耦接至适配器1605。该适配器可连接通道1610和针贮器1609，使得它们可保持彼此流体连通。适配器1605可以是鲁尔(luer)适配器。适配器1605可包括封闭系统传递装置(CSTD)，其中公鲁尔适配器可耦接驱动器和与针贮器流体连通的通道以创建封闭系统。在这方面，CSTD在驱动器与同针贮器流体连通的通道之间创建出封闭通道，使得在CSTD连接至与针贮器流体连通的通道以前没有药剂可被驱动器释放。可以通过鲁尔锁将药剂加载到装置的一根或多根针中。
鲁尔锁可连接至可通过通道向针贮器递送药剂的驱动器。该驱动器可产生压力，该压力可用于驱动药剂穿过与针贮器流体连通的通道进入到安放在针贮器内的针中。在另一方面，每个针贮器可连接至不同的驱动器。该驱动器可以与同针贮器流体连通的通道流体连通。该驱动器可以是注射器。该驱动器可包括贮器空间，如可包含药剂的注射器的中央柱筒。该驱动器的贮器可填充有药剂并且可用于驱动药剂穿过与可以是传递组件的一部分的针贮器流体连通的通道，使得药剂可以被从针贮器进一步驱动到本发明的流体递送装置的针中。通过驱动器产生的压力可用来在用本文描述的传递组件将药剂加载到一根或多根针中期间将泡驱出流体递送装置的一根或多根针。
通过驱动器产生的压力可促进药剂向针中的装入。图17描述了本公开内容的示例性针贮器和药剂加载机构。针贮器可包括两个腔室，即上腔室1705和下腔室1715。所述腔室可由室间通路1710连接。下腔室可包括止回阀1720，止回阀1720可用作药剂加载点。可使用驱动器通过止回阀将药剂加载到下腔室中。通过驱动器注射药剂的压力可能足以迫使药剂移动到针中、向上穿过室间通路并进入到上腔室1730中。
在一些实施方案中，可以将装置减压以产生真空。真空可具有 负压。真空的负压可促进药剂向针贮器中的加载。在一些情况下，真空是部分真空。可以通过止回阀1720加载药剂。不受理论的约束，在一些情况下，被下腔室中的药剂置换的空气会被压缩，这可导致下腔室中压力较高。较高的压力将导致空气膨胀，这可迫使药剂进入上腔室，从而将药剂加载到针中。
图18显示了本公开内容的手持式装置1875的示例性实施方案。该装置包括柱塞1805、柱塞帽1810和垫圈1815。该装置包括在传递容器1845顶部上的注射器主体1830。该装置还可包括针组件1850。该装置还可包括护针器1835。该装置还可包括针止动环1855。该装置还可包括滑动锁定环1860。该装置还可包括杆密封保持器1870。该装置可包括装置盖1880。该装置还可包括锁1890。该装置还可包括促进药剂向装置中的加载的适配器1899。
图19描述了本公开内容的装置的另一示例性实施方案。该装置可包括传递容器导针器1905。该装置可包括传递容器主体1915顶部上的隔膜1910。通道1920连接至传递容器主体。通道可连接至适配器1930。适配器可包括microclave ID套环1925。可以通过能安放在传递容器基座1940中的带螺纹的保持器1925稳定该装置。
根据一些实施方案，随后将已向其中递送了至少一种药剂的实体组织自受试者切除并对其进行评价。例如，在靶组织是癌性肿瘤的情况下，向其中注射的多种药剂可包括正在研究其对这类肿瘤的效力或效果的一些药剂。所述多种药剂可包括微剂量的非FDA批准的药剂或研究用药剂。通过体内注射多种药剂，然后在移除肿瘤之前等待一段选定的时间，可研究药剂对原位肿瘤的效果。这样保持了肿瘤微环境，并且将这种方法与目前的离体或体外治疗评价方法区别开来。假设所用的针被配置成沿其长度在任意给定的位置递送基本上等量的药剂，则由每根针递送的药剂沿着在向实体组织递送药剂期间相应的针所定位在其上的递送轴线被均匀地分配给周围的组织。随着时间的推移，每种药剂以或大或小的程度从其递送轴线向外渗透，这取决 于诸如周围组织的密度、药剂的粘度、极性、疏水性和组成、相应药剂对组织的润湿性等因素。通常，药剂扩散进入的组织部分是与相应的递送轴线共轴的、大致为柱形的区域。
根据各种实施方案，将组织的区域在被切除之前留在原位一段时间。例如，可以在递送后1至72小时切除肿瘤。在其它情况下，等待时段可以是数分钟、数小时、数天或数周。在一些情况下，递送后24小时对于肿瘤足以显示出可检测到的响应。此外，在针插入之前可采用已知的方法对组织区域进行成像以精确地定位组织的靶区域。在向组织的区域递送多种药剂之前和之后可反复地对该区域进行成像。重复的次数可为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20次或甚至更多次。
本文描述的流体递送装置可用于精确控制针插入的深度，并且还提供对向实体组织递送至少一种药剂的精巧控制。在优选的实施方案中，该装置导致将多种药剂直接精确地微注射到实体瘤中。如果此后切除，则可以对组织进行切片，以用于评价每种药剂对该组织的效果，并基于该评价来为临床试验或治疗选择、取消选择或优先排列候选药剂，并为临床试验或治疗性处理选择、取消选择或优先排列受试者。
药剂
在某些其它实施方案中，药剂包括选自以下的药剂：(a)基因治疗剂；(b)化疗剂；(c)小分子；(d)抗体；(e)蛋白质；(f)小干扰RNA及其编码多核苷酸之一；(g)反义RNA及其编码多核苷酸之一，(h)核酶及其编码多核苷酸之一；(i)可检测标记物；(j)治疗性蛋白质、多肽和拟肽之一；(k)和抗体-药物偶联物。在某些进一步的实施方案中，可检测标记选自放射性标记、射线不透性标记、荧光标记、比色标记、染料、酶标记、GCMS标签、抗生物素蛋白和生物素。在某些实施方案中，药剂选自(i)包含至少一个可操作地连接的启动子的基因治疗剂， (ii)包含至少一个可操作地连接的启动子的编码小干扰RNA的多核苷酸；(iii)包含至少一个可操作地连接的启动子的编码反义RNA的多核苷酸；和(iv)包含至少一个可操作地连接的启动子的编码核酶的多核苷酸。在某些进一步的实施方案中，可操作地连接的启动子选自组成型启动子和调节型启动子。在某些又进一步的实施方案中，调节型启动子选自诱导型启动子、严格调节的启动子和组织特异性启动子。在某些又进一步的实施方案中，调节型启动子选自诱导型启动子、严格调节的启动子和组织特异性启动子。抗血管生成剂的实例包括但不限于贝伐珠单抗及开发中的其它药剂。表观遗传修饰剂(epigenetic modifier)的实例包括但不限于阿扎胞苷(azacitididne)和地西他滨及开发中的其它药剂。药剂可以是具有显著细胞毒性的小分子药剂。药剂可包括泛素活化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂，如硼替佐米和柠檬酸ixazomib(ixazomib citrate)。
可以将药剂溶解或悬浮在水溶液中作为可以递送至实体组织的混合物或胶体。当用于指通过针递送的药剂时，术语药剂要广义地理解为任何能够通过针递送的物质，包括液体、气体、胶体、悬浮固体等。
在一些实施方案中，药剂是市售的抗癌药。市售的抗癌药包括但不限于洛莫司汀、卡莫司汀、链佐星、氮芥、美法仑、尿嘧啶氮芥、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、异环磷酰胺、顺铂、卡铂、丝裂霉素、噻替哌、达卡巴嗪、丙卡巴肼、六甲基蜜胺、三亚乙基蜜胺、白消安、哌泊溴烷、米托坦、甲氨喋呤、三甲曲沙、喷司他丁、阿糖胞苷、Ara-CMP、磷酸氟达拉滨、羟脲、氟尿嘧啶、氟尿苷、氯脱氧腺苷、吉西他滨、硫鸟嘌呤、6-巯基嘌呤、博来霉素、托泊替康、伊立替康、喜树碱钠盐、柔红霉素、多柔比星、伊达比星、米托蒽醌、替尼泊苷、依托泊苷、更生霉素、光辉霉素、长春碱、长春新碱、诺维本、紫杉醇、多西他赛。在一些实施方案中，药剂是候选肿瘤药剂。候选肿瘤药剂可以选自公开了研究性治疗剂列表的来源，比如美国国立卫生研究院 (Bethesda,MD)，其在其“ClinicalTrials.gov”网站上维护正在进行的和计划进行的临床试验的数据库。
药剂是指可递送至靶组织的水溶液、混合物或胶体中的任何流体或分子。当用于指通过针递送的药剂时，术语药剂要广义地理解为任何能够流过这样的微透析探针或针的物质，包括液体、气体、胶体、悬浮固体等。
在一些实施方案中，药剂为前药的活性形式。前药通常可通过自然代谢过程被转化成其活性形式。前药可以被分类为I型或II型。I型前药在细胞内被活化。I型前药可包括核苷类似物、碘苷(idoxurine)、5-氟尿嘧啶、5-氟胞嘧啶、更昔洛韦、阿昔洛韦、三氟胸苷、阿糖腺苷溴乙烯去氧尿苷(adenine arabinoside bromovinyldeoxyuridine)、喷昔洛韦、二磷酸己烯雌酚、环磷酰胺、左旋多巴、6-巯基嘌呤、丝裂霉素C、齐多夫定、卡马西平、卡托普利、卡立普多、海洛因、吗多明、帕利哌酮、非那西丁、扑米酮、裸盖菇素、舒林酸和呋喃硫胺、MTX-α-肽。II型前药在细胞外被活化。II型前药可包括利右苯丙胺(Lisdexamfetamine)、氧洛哌丁胺、酚丁、柳氮磺胺吡啶、乙酰水杨酸盐、巴氨西林、班布特罗、琥珀酸氯霉素、二氢吡啶解磷定、地匹福林和磷苯妥英。化疗前药治疗可包括抗体导向酶前药治疗(ADEPT)、病毒导向酶前药治疗(VDEPT)、基因导向酶前药治疗(GDEPT)、梭菌导向酶前药治疗(CDEPT)。前药可连接至纳米颗粒或脂质体。
供筛选方法和针对开发为治疗剂对候选药剂进行评级的方法中使用的药剂可以作为化合物、组合物或分子的“文库”或集合而提供。这类分子通常包括本领域中被称为“小分子”且分子量小于10⁵道尔顿、小于10⁴道尔顿或小于10³道尔顿的化合物。
例如，可将测试化合物文库的多个成员作为治疗剂引入具有已知肿瘤类型的肿瘤的每个或多个受试者中已知肿瘤类型的实体瘤区域，这通过将每种治疗剂分配到沿每个受试者中该区域内的轴线多个 位置来实现，并且在一段选定的时间(例如，一定范围的时间、最短时间段或特定时间段)后，可对已引入候选药剂的实体瘤的区域进行成像或将其从每个受试者中移除，并且通过以下方式比较每个区域：检测每种药剂对该区域内的相应位置的效果(如果有的话)，例如，确定与用本文所提供的对照药剂处理的该区域内的位置相比是否存在如本文所提供的改变的生理状态，该对照药剂将不产生效果(阴性对照)或产生易检测到的效果(阳性对照)。
药剂进一步可以作为组合文库的成员来提供，该组合文库可包含按照在多个反应容器中进行的多个预定化学反应而制备的合成药剂。例如，可采用固相合成、记载的随机混合方法和记载的反应裂分(reaction split)技术(其允许给定成分可示踪地经历反应条件的多种排列和/或组合)中的一种或多种来制备各种起始化合物。所得到的产物包括可进行筛查、随后进行反复选择及合成程序的文库，如肽或其它可包括小分子的组合物的合成组合文库。本领域普通技术人员将会理解，根据本公开内容，可按照已确立的程序制备各种不同的此类文库，并测试它们对线粒体功能变化的指示物的影响。其它药剂可以是蛋白质(包括治疗性蛋白质)、肽、拟肽、多肽和基因治疗剂(例如，含有治疗性基因或编码治疗性产物的多核苷酸(包括小干扰RNA(siRNA)、核酶和反义RNA的编码序列)的质粒、病毒载体、人工染色体等)，在某些进一步的实施方案中，该基因治疗剂可包含可操作地连接的启动子，如组成型启动子或调节型启动子如诱导型启动子(例如，IPTG诱导型)、严格调节的启动子(例如，在缺乏其相关诱导物或去阻遏物(depressor)的情况下不允许或几乎不允许可检测的转录发生的启动子)或组织特异性启动子。制备、测试和使用这些及相关药剂的方法是本领域中已知的。
在一些实施方案中，该药剂是小分子药剂。如本文所用的，术语“小分子药剂”是指具有小于约1000道尔顿、小于约800道尔顿或小于约500道尔顿的分子量的药剂。在一些进一步的实施方案中，该 小分子药剂是抗癌剂。该抗癌剂可以是目前市场上的已批准的抗癌药、目前处于临床试验中的抗癌药、由于毒性或缺乏效力而退出临床试验或市场的抗癌药或处于开发中的早期抗癌药。
用于治疗性应用的药学上可接受的载体是药学领域中熟知的。例如，可使用生理pH下的无菌盐水和磷酸盐缓冲盐水。在药物组合物中可提供防腐剂、稳定剂、染料和其它辅助剂。例如，可添加苯甲酸钠、山梨酸和对羟基苯甲酸的酯作为防腐剂。此外，可使用抗氧化剂和悬浮剂。“药学上可接受的盐”是指药物化合物与有机酸或无机酸(酸加成盐)或有机碱或无机碱(碱加成盐)相组合而产生的该化合物的盐。考虑供此处使用的药剂(包括药物)可以以游离碱或盐的形式使用，这两种形式都被认为涵盖在本发明某些实施方案的范围内。
其它药剂可以是抗体，包括天然存在的、免疫引发的、嵌合的、人源化的、重组的和其它工程化的抗原特异性免疫球蛋白以及人工生成的抗原结合片段及其衍生物，如单链抗体、微抗体、Fab片段、双特异性抗体等。
含有一种或多种药剂的药物组合物可以是允许将该组合物施用至受试者的任何形式。根据一些实施方案，该组合物会是液体形式，并且其给药途径包括如本文所述向实体组织施用。如本文使用的术语肠胃外包括经皮或皮下注射，以及肌肉内、髓内、胸骨内(intrastemal)技术。
将药物组合物配制成使其中所含的活性成分在向受试者如人类受试者施用该组合物时是可生物利用的。将要向受试者施用的组合物可采取一个或多个剂量或剂量单位的形式，其中例如预先测量的流体体积可包含单个剂量单位，并且一种或多种液体形式的组合物(例如药物)的容器可容纳多个剂量单位。药剂的剂量包括特定药剂的治疗有效量的全部或一部分，该药剂会以足以达到或维持所需的药剂浓度范围(例如，实体组织中紧邻递送微透析探针或针处的药剂的所需浓 度范围)的方式和时间进行施用，并且其中包含一个剂量的药剂的绝对量会根据药剂、受试者、实体组织和熟练从业者基于医学和药学及相关领域的状况会是熟悉的其它标准而不同。在某些实施方案中，可施用药剂的至少两个剂量，而在某些其它的实施方案中，可施用3、4、5、6、7、8、9、10个或更多的剂量。
如本文使用的液体药物组合物，无论是溶液形式、悬浮液形式还是其它类似的形式，均可包含一种或多种以下助剂：无菌稀释剂，如注射用水、盐溶液、生理盐水、林格氏溶液、盐水溶液(例如，生理盐水，或等渗、低渗或高渗的氯化钠)，可充当溶剂或悬浮介质的非挥发油如合成的甘油单酯或甘油二酯，聚乙二醇、甘油、丙二醇或其它溶剂；抗菌剂，如苄醇或对羟基苯甲酸甲酯；抗氧化剂，如抗坏血酸或亚硫酸氢钠；螯合剂，如乙二胺四乙酸；缓冲液，如醋酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐；和用于调节张力的试剂，如氯化钠或右旋糖。肠胃外制剂可封装于由玻璃或塑料制成的多剂量小瓶、一次性注射器或安瓿中。在一些实施方案中，生理盐水是助剂。可注射的药物组合物可以是无菌的。也可期望在制剂中包含其它组分，如递送载体，包括但不限于铝盐、油包水型乳剂、生物可降解的油状载体、水包油型乳剂、生物可降解的微胶囊、水凝胶和脂质体。
虽然本发明的药物组合物中可使用本领域普通技术人员已知的任何合适的载体，但载体的类型会根据给药方式以及是否还需要常规的持续药物释放而不同。对于肠胃外给药，如药物的补充注射，载体可包含水、盐水、醇、脂肪、蜡或缓冲液。生物可降解的微球(例如，聚乳酸半乳糖交酯(polylactic galactide))也可用作本发明药物组合物的载体(carders)。在一些实施方案中，微球大于约25微米，而其它实施方案并非如此限定，而是考虑其它尺寸。
药物组合物还可以含有：稀释剂，如缓冲液；抗氧化剂，如抗坏血酸；低分子量(少于约10个残基)的多肽；蛋白质；氨基酸；碳水化合物，包括葡萄糖、蔗糖或糊精；螯合剂；如EDTA；谷胱甘肽； 及其它稳定剂和赋形剂。中性缓冲盐水或与非特异性血清白蛋白混合的盐水是合适的示例性稀释剂。在一些实施方案中，采用合适的赋形剂溶液(例如，蔗糖)作为稀释剂将药剂(例如，治疗性药物或候选药物)制备成冻干物。
取向
因为所注射的药剂可以在空间上限定于肿瘤中，所以肿瘤取向对于药剂的评价来说可能是重要的。取向的缺失可能会不利于评价过程，因为可能会不清楚哪个注射位置对应于哪种注射的药剂。可通过拍摄肿瘤照片并对皮肤作记号以显示肿瘤在注射期间如何定向来保持肿瘤取向。也可以通过注射一些近红外染料来在视觉上保持取向。红外染料可检测注射阵列的不对称性。也可以通过注射包括荧光纹身墨汁、指甲花(Henna)、印度墨汁、新亚甲基蓝、异舒泛蓝染料和罗丹明WT在内的其它染色剂和墨汁来在视觉上保持取向。在手术期间可使用便携光源来检测肿瘤取向和所注射的染料。
位置标记物
某些实施方案考虑将多种药剂、候选药物、显像剂、位置标记物、效力指示剂和适当的对照组合物沿实体组织如实体瘤中的平行轴线直接递送到多个空间限定的位置，在期望的时间间隔后接着切除经处理的组织，并评价或分析该组织的治疗效果。效力指示剂可以是，例如，可检测的指示化合物、纳米颗粒、纳米结构或其它包含提供指示细胞生理状态的可检测信号的报道分子的组合物，如活体染料(例如，台盼蓝)、比色pH指示剂、可根据多种细胞生理参数(例如，pH、细胞内Ca²⁺浓度或其它生理学相关的离子浓度、线粒体膜电位、质膜电位等)中的任一种显示出独特荧光的荧光化合物、酶底物、特异性寡核苷酸探针、报道基因等。对照组合物可以是，例如，先前已证明不会导致统计学上显著的生理状态变化的阴性对照，如假注射液、盐水、DMSO或其它载体或缓冲液对照、非活性对映体、混杂肽或核苷 酸等；和先前已证明会导致统计学上显著的生理状态变化的阳性对照，如经FDA批准的治疗性化合物。
在一些实施方案中，药物制剂还包含染料。可以在向动物组织施用药物组合物之后对染料进行成像，以观察存在于该药物组合物中的药剂的分布及活性。在一些实施方案中，该染料为荧光染料。在一些实施方案中，该染料为放射性染料。
在一些实施方案中，可沿着基本垂直(例如，垂直或偏离垂线达1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35度或更多)于平行轴线的平行平面将切下的组织切成多个连续的组织切片，以便通过多种已知的组织学、组织化学、免疫组织学、组织病理学、显微检查(包括形态测定分析和/或三维重建)、细胞学、生物化学、药理学、分子生物学、免疫化学、成像或其它分析技术中的任一种进行分析，这些技术是相关领域技术人员已知的。可以在将分配器针插入到实体组织中之前、期间或之后进行成像。位置标记物是已知的，并且作为非限制性的实例，包括金属或塑料夹、荧光量子点、印度墨汁、金属珠或塑料珠、染料、染色剂、肿瘤涂料或其它位置标记物，并且可以在所需位置处引入。标记物可包括任何随后可定位的可检测信号源，该可检测信号可以是可视信号、光学信号、比色信号、染料、酶信号、GCMS标签、抗生物素蛋白、生物素、放射性(包括放射性的放射性标记和射线不透的)信号、荧光信号或其它可检测的信号。
可检测的标记物因此包含独特的且易于鉴别的气相色谱/质谱(GCMS)标签分子。许多这样的GCMS标签分子是本领域已知的，并且可选择作为可检测的标识部分单独或组合使用。举例说明而非限制，可将一种、两种或更多种此类GCMS标签的各种不同组合添加到本文描述的装置的单独贮器中，其添加方式允许基于独特的GCMS“签名”而鉴别每个贮器的内容物，从而允许随后从注射区域回收的任何样品能追溯至其起始针以用于鉴别目的。GCMS标签的实例包括α,α,α-三 氟甲苯、α-甲基苯乙烯、邻茴香胺、多种不同的可卡因类似物中的任一种，或在限定条件下具有容易识别的GCMS签名的其它GCMS标签化合物，例如，如从SPEX CertiPrep Inc.(Metuchen,NJ)或SigmaAldrich(St.Louis,MO)获得的，包括在2005气相色谱目录中描述的并可从SigmaAldrich获得的产品。
生物标志物
本公开内容举例说明了通过测量由细胞分泌的生物标志物来评价肿瘤细胞或致瘤细胞的生理状态变化的方法。细胞可通过分泌生物标志物而与生理信号进行通信或响应于生理信号，该生物标志物可以是可溶性因子，包括自分泌物、旁分泌物或内分泌物。肿瘤细胞或致瘤细胞可在生理状态变化之前、期间或之后分泌医学领域已知的多种生物标志物。该生物标志物可以是蛋白质、肽、氨基酸、RNA、DNA、核酸、蛋白聚糖、脂质、有机小分子、无机小分子或离子。在一些实施方案中，可作为基因表达在转录水平上或在蛋白质水平上测量生物标志物。通过随时间推移测量和检测本文所述的生物标志物，并且将该测量结果与医学领域已知的生物标记物相关联，由此可以确定肿瘤细胞或致瘤细胞的生理状态或生理状态的变化，如细胞死亡、细胞增殖、细胞信号传导过程或细胞响应。
肿瘤细胞或致瘤细胞的死亡可以经由细胞凋亡或坏死而发生。细胞凋亡是程序性细胞死亡的过程，并且可以通过死亡受体介导的外源途径或线粒体引导的内源途径而激活。可在基因表达或蛋白质水平上测量的细胞凋亡的生物标志物的非限制性实例包括：激活的胱天蛋白酶家族，如胱天蛋白酶2、3、7、8、9和10；肿瘤蛋白53(p53)、磷酸-p53、p73、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1(p21-waf1)和磷酸-H2AX/Ser 139(pH2AX)；B细胞淋巴瘤2(Bcl-2)家族成员，如Bcl-2、B细胞淋巴瘤-超大型(Bcl-XL)、Bcl-xs、Bcl-W和诱导的髓样白血病细胞分化蛋白(Mcl-1)；促细胞凋亡蛋白家族，如Bcl-2相关的X蛋白(Bax)和Bcl-2同源拮抗剂/杀伤剂(Bak)；Bcl-2同源(BH)结构域家族， 如BH1、BH2、BH3、BH4、Bcl-2相关死亡促进剂(Bad)、p53上调的细胞凋亡调节剂(PUMA)、NOXA、Bcl-2修饰因子(Bmf)、Bcl-2相互作用杀伤剂(Bik)、Bcl-2相关卵巢杀伤剂(Bok)、Bcl-2相互作用细胞死亡调节剂(Bim)和BH3相互作用结构域死亡激动剂(Bid)；细胞凋亡蛋白质的调节剂，如细胞凋亡蛋白酶激活因子1(APAF-1)、细胞凋亡诱导因子(AIF)、细胞凋亡抑制剂(IAP)如cIAP1、cIAP2、Cp-IAP、Op-IAP、XIAP、NAIP、存活蛋白和第二线粒体源性胱天蛋白酶激活剂(SMAC)；用于测量DNA氧化损伤程度的标志物，如8-羟基-2-脱氧鸟苷和3-硝基酪氨酸；与细胞凋亡相关的其它生物标志物，如细胞色素c、N-羟基-L-精氨酸(NOHA)、14-3-3蛋白质、肿瘤坏死因子(TNF)相关细胞凋亡诱导配体(TRAIL)、活性氧物种(ROS)、外化磷脂酰丝氨酸、细胞角蛋白、聚(ADP-核糖)聚合酶、核小体DNA、细胞凋亡抗原1(Apo-1)、TNF受体超家族成员6(Fas)、Fas配体(FasL)、Fas相关死亡结构域蛋白(FADD)、磷酸化-FADD、谷胱甘肽-S-转移酶-同工酶π(Gst-π)、β-半乳糖苷酶、磷酸化视网膜母细胞瘤抑制蛋白等。
坏死是细胞或组织的过早死亡，并且可由细胞或组织外部的因素引起。坏死可触发细胞的其它生理学事件如炎症反应。可以在基因表达或蛋白质水平上测量的与肿瘤细胞或致瘤细胞坏死相关的生物标志物的非限制性实例包括肿瘤坏死因子(TNF)，恶质素(cachexin)，恶液质素(cachectin)，淋巴毒素，亲环蛋白A，白细胞介素-1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16和17，α1-抗胰蛋白酶，和肽素(copeptin)，髓过氧化物酶，FLICE样抑制蛋白(FLIP)，转录的转导物和激活剂(STAT)，肿瘤坏死因子受体超家族成员19(TROY)，环加氧酶(COX)-1，COX-2，细胞死亡因子，巨噬细胞炎性蛋白质，巨噬细胞激活因子，巨噬细胞迁移抑制因子，神经白介素，免疫抑制因子，转移因子，制癌蛋白，骨桥蛋白，I型干扰素，干扰素γ，白细胞介素1受体拮抗蛋白，CD70，CD30，CD40，4-1BB配体，外胚层发育异常蛋白，B细胞活化因子，核因子κ-B配体的受体 激活剂(RANKL)，淋巴毒素，等等。
除了测量可能与细胞死亡相关的生物标志物之外，本公开内容进一步提供测量可在基因表达或蛋白质水平上进行测量以与肿瘤细胞或致瘤细胞的增殖/生长或有丝分裂活性相关联的生物标志物的方法。本文描述的生物标志物的非限制性实例包括Akt蛋白激酶B，肾母细胞瘤标志物，视网膜母细胞瘤(Rb)，Ki-67，增殖细胞核抗原(PCNA)，丝氨酸/苏氨酸激酶，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，神经营养蛋白，蛋白质Mis18β，肌生成抑制蛋白，细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk)1、2、4和6，细胞周期蛋白依赖性激酶复合体2(Cdc2p34)，细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白D2、细胞周期蛋白D3、细胞周期蛋白E、细胞周期蛋白A，生长分化因子1、2、3、5、6、9、10和15，等等。
细胞的生理状态可通过多种信号转导途径来严格调节。当细胞外信号分子或配体结合并进一步激活细胞表面受体时，发生信号转导，从而改变细胞内分子，产生响应。在一些优选方面，可以在基因表达或蛋白质水平上测量与肿瘤细胞或致瘤细胞的信号转导变化相关的生物标志物。本文描述的生物标志物可作为生长因子、酶、信号传导因子、配体、在生物途径中产生的中间分子、激素、营养物、跨膜蛋白、细胞外基质蛋白、细胞内组分、蛋白质磷酸化的下游因子等参与信号传导途径。信号转导生物标志物的非限制性实例包括人表皮生长因子受体(HER)家族分子，如HER1、3和4；磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号传导途径分子，如PI3K/AKT、微管相关蛋白激酶(MAPK)/细胞外信号调节激酶(ERK)途径分子如MAPK、促分裂原活化蛋白激酶(MEK)、Ras、原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶(RAF)、ERK1和2；刺猬(hedgehog)途径蛋白如音猬因子(sonic hedgehog)、沙漠刺猬因子(desert hedgehog)、印度刺猬因子(indian hedgehog)、刺猬因子-相互作用蛋白、smoothened蛋白(SMO)、Gli-1、Gli-2、Gli-3和叉头框(forkhead box)O(FoxO)-1；Wnt信号转导途径调节剂，如Wnt1、 2、2B、3、3A、4、5A、5B、6、7A、7B、8A、8B、9A、9B、10A、10B、11、16、Wnt1诱导型信号传导途径蛋白1(Wisp-1)、Wisp-2和β-联蛋白；甲状旁腺激素相关蛋白，如恶性肿瘤的高钙血激素、甲状旁腺激素样肿瘤因子；磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(SGK3)、真核翻译起始因子4E-结合蛋白1(4E-BP1)、胸苷(thymidine)激酶、生长激素、丙酮酸脱氢酶硫辛酰胺激酶同工酶1(PDK1)、柠檬酸盐、一氧化氮、P70S6激酶、糖原合酶激酶3(GSK-3)、含有Src同源2结构域(SHC)的转化蛋白1、CD117、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)-α、PDGFR-β、血管内皮生长因子受体-2(VEGFR-2)、表皮生长因子受体(EGFR)、基质金属蛋白酶(MMP)-1、CD9、角蛋白7、p27、parafibromin、BMI1多梳环指癌基因(Bmi-1)、14-3-3σ、半胱氨酸蛋白酶抑制剂-SA、附睾分泌蛋白E4、乳清酸性蛋白(WAP)四-二硫键核结构域蛋白2(WFDC2)、脂连蛋白、瘦蛋白、抵抗素、刺鼠信号蛋白、刺鼠相关蛋白、血管生成素、血管生成抑制蛋白、富含半胱氨酸的蛋白61、肾母细胞瘤过度表达的蛋白、肽PHI、肽YY、胰岛素、葡萄糖、垂体激素、胎盘激素、松弛素、分泌素、尿皮素、尿紧张肽、血管活性肠肽、自分泌活动因子、β-血小板球蛋白、白血病抑制因子、白细胞迁移抑制因子、淋巴毒素-α、内皮素、肝配蛋白(enphrin)、缓激肽、激肽原、速激肽、趋化因子如趋化因子C、CC、CXC、CX3C等。
在某些方面，能够触发信号转导途径、继而改变细胞响应的生物标志物可以是生长因子。可在基因表达或蛋白质水平上进行测量以便将肿瘤细胞或致瘤细胞与生理状态相关联的生长因子的非限制性实例包括红细胞生成素(EPO)、血管生成素(Ang)、干细胞因子(SCF)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、神经生长因子(NGF)、造血细胞生长因子、肝细胞生长因子、肝细胞瘤衍生的生长因子、迁移刺激因子、自分泌活动因子、表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、转化生长因子(TGF)、软骨生长因子(CGF)、 角质形成细胞生长因子(KGF)、骨骼生长因子(SGF)、成骨细胞衍生的生长因子(BDGF)、cytoline生长因子(CGF)、集落刺激因子(CSF)、整联蛋白调节因子(IMF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、钙调蛋白、骨形态形成蛋白(BMP)、组织抑制剂基质金属蛋白酶(TIMP)等。
在某些实施方案中，生物标志物为免疫组织化学(IHC)标志物。可测量的IHC标志物的非限制性实例包括造血标志物、乳腺标志物、癌或间皮标志物、结肠标志物、中枢神经系统标志物、传染病标志物、角蛋白或上皮标志物、肺标志物、黑素细胞标志物、神经内分泌标志物/其它激素、其它器官相关标志物、其它预后性标志物、前列腺标志物、基质标志物或肿瘤标志物。造血标志物包括但不限于：膜联蛋白A1、BCL2滤泡性淋巴瘤标志物、BCL6滤泡中心B细胞标志物、CD10、CD20、CD23、CD79a、细胞周期蛋白D1、毛细胞白血病标志物、多发性骨髓瘤癌基因1、PAX-g B细胞转录因子、ZAP 70、CD34、CD68、CD99、CD117、血型糖蛋白-A、髓过氧化物酶、末端脱氧核苷酰转移酶、von willebrand因子VIII、间变性淋巴瘤激酶-1、CD15、CD30、肌成束蛋白、CD45、CD138、κ免疫球蛋白轻链、λ免疫球蛋白轻链、浆细胞p63、CD1a、CD2、CD3、CD4、CD5、CD7、CD8、CD43、CD56、CD57和粒酶B。乳腺标志物包括但不限于：Akt蛋白激酶、细胞角蛋白5、p63、上皮抗原、组织蛋白酶D、细胞角蛋白8、高分子量HMW细胞角蛋白、细胞角蛋白5/6、细胞角蛋白7、细胞角蛋白19、细胞角蛋白20、E-钙黏蛋白、雌激素受体、HER2/neu、Ki67细胞增殖标志物、p53肿瘤抑制基因蛋白、孕酮受体和平滑肌肌动蛋白。癌或间皮标志物包括但不限于：BER-EP4上皮抗原、钙网膜蛋白、ERA上皮相关抗原、宫颈或妇科标志物、p16肿瘤抑制基因蛋白、ProEx C生物标志物、TAG72和肾母细胞瘤标志物。结肠标志物包括但不限于：表皮生长因子受体、CDX2、微卫星不稳性标志物如MLH1、MSH2、MSH6、PMS2和p53。CNS标志物包括但不限于：人胶质原纤维酸性蛋白质和神经丝。传染病标志物包括但不限于：巨细胞病毒、单纯疱 疹病毒I型、II型、幽门H(pylori H)和水痘带状疱疹病毒。角蛋白和上皮组织标志物包括但不限于：细胞角蛋白5/6、细胞角蛋白7、细胞角蛋白8/18、细胞角蛋白19、细胞角蛋白20、高分子量细胞角蛋白、平滑肌钙调结合蛋白、p63、胶原蛋白9、平滑肌肌球蛋白、细胞角蛋白混合物和上皮膜抗原。肺标志物包括但不限于：34BE12、高分子量HMW细胞角蛋白、切除修复交叉补充多肽、突触囊泡蛋白和甲状腺转录因子-1。黑素细胞标志物包括但不限于：HMB黑素瘤相关标志物45、黑素瘤混合物、黑素瘤相关标志物1、s100蛋白和酪氨酸酶。神经内分泌标志物和其它激素包括但不限于：雄激素受体、降钙素、嗜铬粒蛋白A、G细胞窦幽门粘膜、神经元特异性烯醇化酶、促生长素抑制素和突触囊泡蛋白。其它器官相关标志物包括但不限于：CEA癌胚抗原、钙凝集素-3、总囊肿疾病流体蛋白15、肝细胞抗原、肾上腺皮质抑制素和肾细胞癌标志物。前列腺标志物包括但不限于：PIN2混合物、PIN4混合物、前列腺特异性抗原、前列腺酸性磷酸酶和p504s基因产物。基质标志物包括但不限于：CD31、平足蛋白、来源于GIST1的DOG1、结蛋白丝蛋白、纤维组织细胞因子XIIIa、8型人疱疹病毒、肌肉特异性肌动蛋白、成肌蛋白肌肉标志物、心脏肌球蛋白和骨骼标志物、s100蛋白、平滑肌肌动蛋白、平滑肌肌球蛋白和波形蛋白。肿瘤标志物包括但不限于：甲胎蛋白(αdetoprotein)、Ca 19-9CI、Ca-125恶性上皮瘤标志物和存活蛋白。
在一些实施方案中，可在基因表达或蛋白质水平上测量的生物标志物是代谢物或代谢生物标志物。代谢物或代谢生物标志物的非限制性实例包括：三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、单磷酸腺苷(AMP)、环单磷酸腺苷(cAMP)、鸟苷-5'-三磷酸(GTP)、鸟苷-5'-二磷酸(GDP)、鸟苷-5'-单磷酸(GMP)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)、NADPH、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、NADH、增殖细胞核抗原、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、果糖-6-磷酸、果糖1,6-b磷酸、核糖-5-磷酸、赤藓糖-4-磷酸、木酮糖5-磷酸、甘油醛-3-磷酸、景天庚酮糖7-磷酸、 3核酮糖-5-磷酸、1核糖-5-磷酸、磷酸烯醇丙酮酸、2-磷酸甘油酸、3-磷酸甘油酸、1,3-磷酸甘油酸、二羟丙酮磷酸、苹果酸、草酰乙酸、酮戊二酸、乳酸、谷胺酰胺、丙氨酸、谷氨酸、丙酮酸、脂肪酸、乙酰辅酶A、柠檬酸、甘油、尿酸、胆固醇、类花生酸、糖脂、磷脂、鞘磷脂(shpingolipids)、类固醇、三酰甘油、白蛋白、胰岛素、二醇类、Ros、NO、胆红素、磷-肌酸、酮体、L-鸟氨酸、精氨琥珀酸、延胡索酸、L-精氨酸、尿素、氨甲酰磷酸、鸟氨酸、瓜氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、丝氨酸、牛磺酸、酪氨酸、柠檬酸等。
在一些实施方案中，生物标志物可以是离子。非限制性实例包括氢、钾、钠、钙、氯、镁、碳酸氢根、磷酸根、氢氧根、碘、铜、铁、锌、硫酸根等。
药剂可以包含多种药剂。该多种药剂可包含阴性对照组合物和阳性对照组合物中的至少一种。该多种药剂可包含至少一种位置标记物。该多种药剂中的至少一种可以是候选有效药剂。该多种药剂中的至少一种可包含效力指示剂，其在某些进一步的实施方案中可包含纳米颗粒、纳米结构和指示剂染料中的至少一种。可基于相应药剂在临床上显示出的效力来选择该药剂中的至少一种。本公开内容的方法可包括针对该多种药剂中的至少一种来评估药剂的效力、活性和毒性中的至少一项。
靶组织
在一些实施方案中，本发明举例说明了一种用于在实体组织中筛选药剂的方法。实体组织是医学领域公知的，并且可包括任何凝聚性的(cohesive)、空间上离散的、非流体限定的解剖学区室，该区室实质上是多细胞、细胞间、组织和/或器官结构的产物，例如这样的三维限定的区室：该区室可包含结构完整性或者由相关联的结缔组织产生 其结构完整性，并且可通过薄膜(例如，脑膜、围心膜、胸膜、粘膜、基底膜、网膜、器官包覆膜等)与其它身体区域隔开。实体组织的非限制性实例可包括脑、肝、肺、肾、前列腺、卵巢、脾脏、淋巴结(包括扁桃体)、甲状腺、胰腺、心脏、骨骼肌、肠、喉、食管和胃。这些及其它实体组织的解剖学位置、形态学性质、组织学特征及其有创和/或无创获取对熟悉相关技术的人员来说都是熟知的。在一些实施方案中，组织是或疑似是癌性的、发炎的、感染的、萎缩的、麻木的、癫痫的或凝集的。在一些实施方案中，组织是或疑似是癌性的。在一些实施方案中，组织是癌性的。
在一些实施方案中，本方法针对癌症，并且靶组织包括可以是良性或恶性的肿瘤，并且包含至少一种选自前列腺癌细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞和卵巢癌细胞的癌细胞。在某些实施方案中，该肿瘤包括选自淋巴瘤、腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤和纤维肉瘤的癌。在某些实施方案中，选定的组织区域是受试者中的肿瘤的一部分，而在某些进一步的实施方案中，受试者是临床前模型或人类患者之一。
某些优选的实施方案涉及本身为人类受试者的受试者或生物来源，例如已被诊断为患有癌症或者有发展成癌症或罹患癌症的危险的患者。某些实施方案涉及根据此类标准已知没有患有、发展或罹患癌症的危险的人类受试者。
某些其它实施方案涉及非人类受试者或生物来源，例如非人灵长类动物，如猕猴、黑猩猩、大猩猩、长尾黑颚猴、猩猩、狒狒，或其它非人灵长类动物，包括可能是本领域已知作为临床前模型(包括实体瘤和/或其它癌症的临床前模型)的非人类受试者。某些其它实施方案涉及本身为哺乳动物的非人类受试者，例如小鼠、大鼠、兔、猪、绵羊、马、牛、山羊、沙鼠、仓鼠、豚鼠或其它哺乳动物；许多此类哺乳动物可以是本领域已知作为某些疾病或病症(包括实体瘤和/或其它癌症)的临床前模型的受试者。然而，并非意在如此限制实施方案 的范围，也考虑其它实施方案，其中受试者或生物来源可以是非哺乳类脊椎动物，例如另一种高等脊椎动物，或禽类、两栖动物或爬行类物种，或另一种受试者或生物来源。转基因动物是非人类动物，其中该动物的一种或多种细胞包含非内源性的(即异源性的)并且作为染色体外元件存在于其细胞的一部分中或稳定地整合到其种系DNA中(即，其大多数或全部细胞的基因组序列中)的核酸。在本发明的某些实施方案中，可以针对转基因动物的组织。
本发明的方法适用于向多种动物组织施用药剂；因此这些方法具有医学和兽医学用途。在一些实施方案中，该动物组织是软组织。软组织的非限制性实例包括肌肉、脂肪、皮肤、肌腱、韧带、血液和神经组织。在一些实施方案中，该动物是爬行动物、两栖动物、鸟类或哺乳动物。在一些实施方案中，该动物是哺乳动物。在一些实施方案中，该动物是小鼠。在一些实施方案中，该动物是人。在一些实施方案中，该动物是宠物、陪伴动物、守护动物、役用动物、种畜、服务动物、竞技动物、农场动物、放牧动物或实验动物。
在一些实施方案中，靶组织不表现出疾病的特征，但是可以用于评价单个组织对一种或多种化合物的响应。在一些情况下，可以施用一种或多种化合物以在组织内产生改变的生理状态。改变的生理状态可以是与实体组织中(在一些实施方案中是实体瘤中)(包括区域或生物样品中)的状况、过程、途径、动态结构、状态或其它活性直接相关的任何可检测的参数，该生物样品允许检测来自受试者或生物来源的生物样品中改变的(例如，相对于适当的对照以统计学显著的方式可测量地改变的)结构或功能。本发明的方法因此部分地涉及这样的相关性，其中改变的生理状态的指示物可以是，例如细胞或生物化学活性，作为进一步的非限制性实例，包括细胞活力、细胞增殖、细胞凋亡、细胞对于抗生长信号的抗性、细胞运动性、结缔组织降解酶的细胞表达或加工、血管发生的细胞募集或本文提供的其它标准。
组织可以是肿瘤。在一些实施方案中，肿瘤对治疗(例如，化疗) 有抗性。肿瘤可能最初对治疗有反应，但会突然或逐渐产生抗性。抗药性的产生可能有多种原因，包括：(1)细胞突变。未被化疗杀死的细胞可能会突变并成为对药物具有抗性的。它们的增殖可能会产生比对化疗敏感的细胞更多的抗性细胞；(2)基因扩增。癌细胞可产生数百个特定基因的拷贝。这种基因可触发蛋白质的过度产生，其使抗癌药失效；(3)P-gp介导的流出。癌细胞可利用被称为p-糖蛋白的分子将药物泵出细胞；和(4)转运物抑制。癌细胞可停止吸收药物，因为跨过细胞壁转运药物的蛋白质停止工作。
改变的生理状态可进一步指任何状况或功能，其中与实体组织功能直接或间接相关的任何结构或活性已经相对于对照或标准以统计学显著的方式发生变化，并且可能源于实体组织成分与引入的药剂之间的直接或间接的相互作用，或源于因可能由于此类相互作用而形成的中间体(包括代谢物、分解代谢物、底物、前体、辅因子等)之间的相互作用而发生的结构或功能变化。此外，改变的生理状态可包括在受试者或生物来源的一些或全部细胞或组织中、在一些实施方案中在实体组织的一些或全部细胞中以及在一些实施方案中在肿瘤(如实体组织中的实体瘤)的一些或全部细胞中的改变的信号转导、呼吸、代谢、遗传、生物合成或其它生物化学或生物物理学活性。作为非限制性实例，改变的生物信号转导、细胞活力、细胞增殖、细胞凋亡、细胞对于抗生长信号的抗性、细胞运动性、结缔组织降解酶的细胞表达或加工、血管发生的细胞募集或其它标准，包括凋亡途径的诱导以及细胞内非典型化学和生物化学交联物质的形成，无论是通过酶机制还是通过非酶机制形成的，都可被视为指示改变的生理状态。
方法
可提供用于确定多种药剂对于治疗受试者的相对效力的方法，包括将多种候选有效药剂中的每一种注入到受试者实体组织中的注射部位中的相应位置；自受试者至少切除该实体组织的注射部位；并对切除的注射部位针对在各相应位置处的变化的生理状态进行评价， 并且确定多种药剂的相对效力。切除可包括在注射后至少48小时切除、在注射后至少72小时切除、在注射后72至96小时切除和在注射后至少一周切除中的一种。
本公开内容提供使用本公开内容的装置结合对实体组织微剂量给药而全身性递送多种药剂的方法。在一些情况下，多种药剂的全身递送可以在生物体中进行。生物体可以是受试者或患者。生物体可以是哺乳动物(例如，人、大鼠、牛、狗、小鼠、猫、马、非人灵长类动物(例如，黑猩猩、猴、猿)、脊椎动物(例如，爬行动物、鱼、鸟、两栖动物)或无脊椎动物(例如，软体动物、棘皮动物、蛛形纲动物、昆虫、甲壳类动物)。生物体可以是宠物、陪伴动物、守护动物、役用动物、种畜、服务动物、竞技动物、农场动物、放牧动物或实验动物。
在一些实施方案中，将药剂(或多种药剂)全身性地引入到生物体中，接着在实体组织中进行药剂(或多种药剂)的局部微剂量给药。在一些情况下，实体组织的局部微剂量给药在全身性给药之前进行。在一些情况下，实体组织的局部微剂量给药与全身性给药同时进行。全身性给药的药剂和局部微剂量给药的药剂可以是相同的。全身性给药的药剂和局部微剂量给药的药剂可以是不同的。一些全身性给药的药剂可以与局部微剂量给药的药剂相同，而一些可以是不同的。全身性药剂和微剂量给药的药剂可协同地或拮抗地起作用。
本文还提供确定癌症治疗方案的效力的方法，包括向受试者体内实体瘤中的多个位置同时引入药剂；自受试者移除肿瘤；并在体外评价药剂对肿瘤的效果。药剂可包括多种药剂，并且引入可包括将多种药剂中的每一种分配给肿瘤中的多个位置中相应的一个位置。在另一实施方案中提供一种方法，其包括通过以下方式向受试者中的实体组织的区域引入药剂，即在体内沿着实体组织的该区域内的轴线将药剂分配给多个位置；自受试者移除实体组织的该区域；并在体外评价药剂对实体组织的该区域的效果。在进一步的实施方案中，实体组织 的区域包括肿瘤。
轴线可以是实体组织的区域中的多条平行轴线之一，并且引入可包括沿多条平行轴线中的每一条分配药剂。引入可包括沿多条平行轴线中的每一条同时分配药剂，并且可以将多条平行轴线布置成阵列。所述方法可包括沿多条平行轴线中相应的一条向实体组织的区域引入至少两种位置标记物，并且引入至少两种位置标记物可包括沿实体组织的区域内的相应平行轴线分配至少两种位置标记物。所述至少两种位置标记物各自可包含选自放射性标记、射线不透性标记、荧光标记、比色标记、染料、酶标记、GCMS标签、抗生物素蛋白和生物素的可检测标记。
在所述方法的某些其它实施方案中，药剂可以是多种药剂中的一种，并且轴线可以是在实体组织的区域中布置成阵列的多条平行轴线中的一条，并且其中引入可包括沿多条平行轴线中的相应的一条向多个位置分配多种药剂中的每一种。所述方法可包括在引入之前对实体组织进行成像、在引入的同时对实体组织进行成像和在引入之后对实体组织进行成像。评价可包括垂直于平行轴线将实体组织的区域切成多个切片。评价可包括检测实体组织内由多种药剂中的至少一种造成的改变的生理状态。检测可包括针对多种药剂中的至少一种进行以下检测中的至少一项：检测药剂穿过实体组织渗透的程度，检测药剂对组织的物理化学效果，和检测药剂对组织的药理学效果。评价可包括确定多种药剂中的至少两种对实体组织的区域内的相同位置的效果。评价可包括确定多种药剂中的至少两种对实体组织的区域内的相邻位置的效果。
评价可包括根据实体组织的不同切片的不同特征区别多种药剂中的至少一种对实体组织的不同切片的效果程度。评价可包括比较多种药剂中的至少第一种对实体组织的第一效果与多种药剂中的至少第二种对实体组织的第二效果。评价可包括针对多种药剂中的至少一种来评价对实体组织区域的效力、活性和毒性中的至少一种。在某 些其它实施方案中，该方法包括基于该评价取消对多种药剂中的至少一种的选择。在某些其它实施方案中，该方法包括基于所述评价选择至少一种药剂。在某些其它实施方案中，该方法包括基于该评价对多种药剂中的至少两种进行优先排序。在某些其它实施方案中，该方法包括各自沿着多个受试体中每一个内的实体组织区域中的多条平行轴线中的相应一条来向多个位置分配多种药剂。在某些进一步的实施方案中，该方法包括以下之一：(i)基于该评价选择多种药剂中的至少一种，(ii)基于该评价取消对多种药剂中的至少一种的选择，和(iii)基于该评价对多种药剂中的至少两种进行优先排序。在某些其它实施方案中，该方法包括以下之一：(i)基于该评价选择多个受试者中的至少一个，(ii)基于该评价取消对多个受试者中的至少一个的选择，和(iii)基于该评价对多个受试者中的至少两个进行优先排序。在某些其它实施方案中，该评价包括确定接近多条平行轴线中的至少一条的实体组织的改变的生理状态水平。
在某些实施方案中，提供了一种针对参与一种或多种药剂的临床试验的资格来筛选受试者的方法，其包括(a)通过将所述药剂中的每一种沿着每个受试者中区域内的轴线分配至多个位置而将一种或多种药剂引入一个或多个受试者中的实体组织的区域；(b)从每个受试者中移除该实体组织区域；和(c)对(b)中移除的每个区域评价每种药剂对沿着该区域内的轴线的相应位置的效果，其中(i)对于任何给定的一种或多种药剂，所述一种或多种药剂对来自受试者的实体组织区域存在可检测的效果表明该受试者有资格参与一种或多种药剂的临床试验，(ii)对于任何给定的一种或多种药剂，所述一种或多种药剂对来自受试者的实体组织区域缺乏可检测的效果表明该受试者没有资格参与一种或多种药剂的临床试验，或(iii)(i)和(ii)兼具。
在某些实施方案中，提供了一种针对开发为用于治疗实体瘤的治疗剂而对候选药剂进行评级的方法，其包括(a)通过将所述候选药剂中的每一种沿每个受试者中的区域内的轴线分配至多个位置而将一 种或多种候选药剂引入具有已知肿瘤类型的肿瘤的每一个或多个受试者中已知肿瘤类型的实体瘤区域；(b)从每个所述受试者中移除该实体瘤区域；和(c)对(b)中移除的每个区域比较每种候选药剂对沿着该区域内的轴线的相应位置的效果，其中当引入肿瘤时产生较大有益效果的药剂对于开发为用于治疗实体瘤的治疗剂而言得到较高的评级，而当引入肿瘤时产生较小有益效果的药剂对于开发为用于治疗实体瘤的治疗剂而言得到较低的评级。
本发明提供了对于受试者或受试者群体的分类和/或分层有用的装置和方法，包括用于药物发现和药物基因组学。在这些以及相关的实施方案中，改变的生理状态的一种或多种指标与实体瘤中已引入给定候选药剂的位置的相关性可用于测量受试者对特定治疗性处理的响应性或特定治疗性处理的潜在效力；相关实施方案考虑这种方法用于“取消选择”在肿瘤中的引入部位未检测到生理状态改变的证据的候选药剂或将其从作为潜在治疗的考虑中排除。
如本文所述，对生理状态改变的至少一种指示物的水平的测定还可用于针对参与临床试验的资格对受试者群体进行分层。这些和相关的实施方案预计有效地提供与在比现有情况更早的开发阶段评价候选治疗性化合物相关的优点。例如，在III期研究之前确立生物标志物参数(其可作为排除受试者的基础)不是目前标准的临床试验实践，而本文所述的实施方案可提供有用的结果，即使在缺乏已确立的生物标志物标准的情况下，例如，在II期。因此，预期通过实施某些本文公开的实施方案，可比以前的情况更早地在实体瘤肿瘤学药物开发计划中获得关于候选药剂性质的相关信息，包括采用以下方式：该方式能够时间有效地和成本有效地允许从临床试验中排除基于特定候选药剂无响应者结果能够预期无响应或无受益的受试者。
例如，根据如本文所述测定的、改变的生理状态的至少一种指示物的水平对受试者群体进行分层，可提供有用的标记物，该标记物用于与在癌症受试者中使用的任何药剂的效力相关联，和/或用于将受 试者分类为响应者、无响应者或可能的响应者。
检测
在一些实施方案中，考虑可使用已知技术对实体组织中的靶区域进行成像以评价药剂的效果。成像可以通过任何合适的过程或方法进行，包括，例如，放射摄影成像、磁共振成像、正电子发射断层扫描、生物光子成像等。在一些实施方案中，可在递送过程之前、期间或之后反复对靶区域进行成像。
成像后，可对报告信号的水平进行量化。报告信号的观测和/或量化结果可用于作出有关药剂的应用和效力的知情同意研究和卫生保健决定。可基于此类观测结果作出的决定的非限制性实例包括流体体积质量控制、位置追踪和药物生物分布。可在低等哺乳动物例如小鼠中进行此类实验，以提供可用于作出关于潜在药剂在人体内的活性的知情预测的报告信号。该类型的动物研究可用于避免由于在受控环境而非天然环境中进行细胞内药效研究而引起的内在不确定性和不准确性。
可以对荧光信号进行量化。可将荧光信号与标准或对照进行比较以确定生物途径的上调或下调。此类观测结果可用于作出关于候选药物的治疗价值的预测。
某些实施方案涉及向受试者的实体组织中引入药剂，和/或从受试者中切除实体组织的全部或一部分，和/或从可能在受试者中的实体组织获得一种或多种生物样品，和/或针对临床试验资格筛选一个或多个受试者，和/或可能涉及受试者(包括受试者或生物来源)的任何数目的其它方法。
受试者或生物来源可以是人或非人类动物、转基因的或克隆的或组织工程化(包括通过使用干细胞)的生物体、原代细胞培养物或培养适应的细胞系，包括但不限于可包含染色体整合的或附加型的重组 核酸序列的遗传工程细胞系、已永生化或可永生化的细胞系、体细胞杂合细胞系、已分化或可分化的细胞系、转化的细胞系等。受试者或生物来源可能疑似患有恶性病症或具有患恶性病症的危险。可能已知受试者或生物来源没有罹患此类疾病的危险或不存在此类疾病。
一些实施方案可涉及将流体相药剂选择性递送至实体组织的方法。如同上面所提到的，这种选择性递送可避免为了在期望的实体组织中获得治疗有效浓度而需要治疗剂或候选药剂的过量全身浓度，从而避免了对未累及的组织的临床有害毒性，还避免了不期望的副作用。相关实施方案考虑通过这种向实体组织的选择性递送来测试目前尚未批准的候选药剂。不希望被任何理论所束缚，根据这些实施方案，可通过体内施用，然后对切下的组织进行离体分析，来评价候选药剂对实体组织(例如，实体瘤)的直接效果，而不危及受试者的健康，因为直接施用至实体组织内所用的剂量可远低于以其它方式全身施用的最小剂量。(最小剂量可以是药剂将在受试者中产生期望的生理效应的最小量。)根据本公开内容可选择性施用至实体组织的药剂可能在实体组织外检测不到，或者如果在实体组织外可检测到，则该药剂可以小于(以统计学显著的方式)最小剂量的量存在。
这样的考虑因素适合于相关的实施方案，其中在引入一种药剂或多种药剂后对实体组织中改变的生理状态的检测可包括检测药剂通过实体组织渗透的程度，检测药剂在组织中的吸收的程度，检测药剂对组织的物理化学效应，和/或检测药剂对组织的药理学效应。可根据本公开内容进一步设计对药物在实体组织中的渗透或透过的测定(包括荧光测定)，例如，通过检测组织学连续切片中在切除和切片之前已经与目标药剂共同施用到实体组织中的可检测标记。
在这样的实施方案中，渗透或透过可涉及实体组织中紧邻用于引入(不包括灌注(进入任何血管和经由任何血管分散))药剂的针的药剂滞留区域，并且可包括药剂在细胞外隙或胞外基质中的滞留，或药剂与细胞膜相结合或在细胞内的滞留。渗透可与物理化学效应不同， 后者可以是指由针插入或流体注射本身所引起的或由药剂所致的非生物学机械或化学组织破坏所引起的、经显微镜检查可检测到的对组织的机械破坏(例如，对细胞膜的损伤或细胞-细胞接合的瓦解)。药理学效应可包括作为药剂的分子作用机理的结果而可检测的、细胞或组织生理状态的统计学显著的改变，例如，细胞骨架重组、细胞过程的延长或撤销，或生物信号转导的证据，如使用多种已知的细胞学、生物化学、分子生物学或其它读取技术中的任一种可检测到的。对连续切片的比较可允许区分在组织学上检测到的效果的性质。
实体组织可包括肿瘤，其中可对实体瘤进行药剂递送，和/或可从实体瘤进行样品采集。肿瘤的选定区域可包括本文所述装置的针所插入、引入或以其它方式接触肿瘤的部位。该区域可基于任何数目的方式进行选择，包括基于可在针插入、引入或接触步骤之前、期间或之后进行的成像，或基于在从受试者中切除实体组织之前、期间或之后进行的成像，或基于其它标准，包括但不限于解剖学位置、外科手术过程中的可及性、血管化程度或其它标准。
实体瘤可以是任何类型的。实体瘤可以是良性肿瘤或恶性肿瘤，其可以进一步是原发性肿瘤、侵袭性肿瘤或转移性肿瘤。实体瘤可包含前列腺癌细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、脑癌细胞和卵巢癌细胞，但是本发明并非意在如此受到限制，而可以使用其它实体瘤类型和癌细胞类型。例如，该肿瘤可包括选自腺瘤、腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、小细胞癌、大细胞未分化癌、软骨肉瘤和纤维肉瘤等的癌。
根据某些本发明设想的实施方案，可通过检测如本文提供的改变的生理状态，包括通过评估癌细胞所特有的许多生物学参数中的任一种，来确认药剂的效力。这类生物学参数可包括确定候选药剂对癌细胞所展现的一种或多种性状的效果，确定以下中的一项或多项：(i)规避细胞凋亡的能力，(ii)生长信号自给能力的获得，(iii)对生长抑制信号的不敏感性，(iv)组织侵入和转移表型的获得，(v)无限复制潜能， 和(vi)持续的血管生成。可以采用用于检测是否存在这些生理状态的改变的多种方法，并且可使这些方法适于特定切除的肿瘤系统。为了确认改变的生理状态而可以测定的参数的非限制性实例包括对细胞活力、细胞分裂、细胞凋亡、坏死、细胞表面标记物表达、细胞激活状态、胞外基质(ECM)组分或ECM降解酶的细胞加工、形态测定分析、细胞过程的延长或撤销、细胞骨架重组、改变的基因表达进行的测定，例如通过免疫组织化学的原位杂交等。
质谱法
本发明提供用质谱法对药剂进行多重评价的方法。常见的质谱仪配置和技术包括基质辅助激光解析/电离源与飞行时间质量分析仪(MALDI-TOF)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、加速器质谱法(AMS)、热电离质谱法(TIMS)和火花源质谱法(SSMS)。在一些实施方案中，用MALDI成像质谱法分析样品。
为了通过质谱法进行评价，可采用若干方案制备组织样品。在一些实施方案中，可以自受试者移除实体组织并在低温下冷冻。然后可以对组织进行组织学切片。切片的平面可以大致垂直于药剂递送的轴线。在一些其它实施方案中，通过激光捕获显微解剖或组织在膜靶标上的接触印迹来分离单个细胞或细胞簇。在一些其它实施方案中，可以通过活检获得组织样品。
可以将组织样品安放于诸如不锈钢板的板上。可以将基质的溶液涂覆到样品上。基质的溶液可有助于组织样品中的多种分子的离子化。该溶液可包含有机酸，例如芥子酸。可以在通过质谱法进行分析之前对样品进行干燥。为进行质谱分析，可以在组织的表面上照射具有连续激光光斑的光栅。激光光斑可具有约10-100μm范围内的直径。在一些实施方案中，直径为约25μm。可以固定激光位置，而样品板可以被重新定位以获得组织样品的质量图像。
照射之后，可以分析所关注的原子质量窗口以确定特定生物标 志物的空间布置。可以通过沿样品的X轴和Y轴对生物标志物的质量作图来以图形的方式描绘特定生物标志物的空间布置。此外，可以沿Z轴(例如用于递送药剂的轴线)以图形的方式描绘生物标志物的质量，如此以三维图提供图形。例如，已知实体瘤在性质上是异质的，除了其它差异之外，具有不活动的内区和增殖性外区。药剂对内区和增殖性外区可具有不同的效果。靶向实体瘤的增殖区以评估靶向有丝分裂和有丝分裂检查点和/或在增殖区中更为活跃的途径(例如，C-Met和AKT)的药物可能是重要的。因此，本文描述的方法允许在整个实体瘤中评价治疗剂。
虽然本文已显示和描述了本发明的优选实施方案，但对本领域技术人员来说显而易见的是，这类实施方案仅是通过举例的方式提供的。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员现在将会想到许多变化、更改和替换。应当理解，在实施本发明时可采用本文描述的本发明实施方案的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同方案。
实施例
实施例1：用于评价不同注射方法的简化实验系统
流体动力学模拟
使用Comsol多重物理流体动力学软件进行模拟。控制诸如流速、孔径、孔数目、针长度、流体粘度等变量以确定对针外流体沉积的效果。
向凝胶平板内的注射的实时可视化
实时进行注射，并用使用Canon EF-S 60mm微距透镜的Canon EOS Rebel T3i进行可视化。注射的染料均为现有的标准食物颜料(例如，FD&C蓝1号、亮蓝FCF、EU#E133、FD&C绿3号、固绿FCF、EU#E143、FD&C红3号、赤藓红、EU#E127)
用于注射的明胶通常被称为“弹道凝胶”，并且被设计用于模拟动物组织。注射条件为：
流速为0.70μL/min至17mL/min，垂直回缩速率为0.5mm/min至1mm/20sec，以及不回缩，并且注射体积为3-5微升。
测试的针设计包括得自BD Biosciences的25号端口针、得自BD Biosciences的23号端口针、带有5mm多孔区的26号多孔针、带有3mm多孔区的26号多孔针。改变的和/或评估的其它因素有通过阵列施加到凝胶顶部上面的压力量。各自重复注射至少5次，并且针对沿垂直柱向下的一致性和均匀流体分布进行视觉评估。
方法1为使用得自BD Biosciences的25号端口针的挤出方法。方法2为使用带有mm长多孔区的26号多孔针的挤出方法。方法3为使用带有mm长多孔区的26号多孔针的标准注射方法。这些挤出方法在流体流速为0.70μL/min、垂直回缩速率为1mm/min且注射体积为5微升下进行。标准注射方法是流体流速为0.70μL/min并且注射体积为5微升，而没有垂直回缩。
实施例2：三种不同注射方法的荧光显微镜图像
前两行是从使用得自BD Biosciences的25号端口针的挤出方法获得的图像。第三和第四行是从使用带有mm长多孔区的26号多孔针的挤出方法获得的图像。第五和第六行是从使用带有mm长多孔区的26号多孔针的标准注射方法获得的图像。这些挤出方法在流体流速为0.70μL/min、垂直回缩速率为1mm/min且注射体积为5微升下进行。标准注射方法是流体流速为0.70uL/min且注射体积为5微升，而没有垂直回缩。
实施例3：标准注射方法和挤出方法的结果的比较
针对功效、肿瘤内信号均一性和柱长度，对标准注射方法和挤出方法的结果进行比较。此处提到的“新方法”是挤出方法。此处提到 的“标准方法”或“先前方法”是标准注射方法。
“标准方法”的实验细节
带有5mm长多孔区的26号多孔针
流速为0.70μL/min
没有垂直回缩
5微升注射体积
“新方法”的实验细节
得自BD Biosciences的25号端口针<
流速为0.70μL/min
垂直回缩速率为1mm/min
5微升注射体积
实施例4：每个切片的阳性区域平均数目的比较
本实施例显示每个切片的阳性区域平均数目的比较，并显示三种不同注射方法的切片内的平均方差。
挤出方法的实验细节
“Open-POM”＝“挤出方法”
得自BD Biosciences的25号端口针<
流速为0.70μL/min
垂直回缩速率为1mm/min
“PNA-POM”＝“采用多孔针的挤出方法”
带有3mm长多孔区的26号多孔针
流速为0.70μL/min
垂直回缩速率为1mm/min
5微升注射体积
“PNA-Standard”＝“采用多孔针的标准注射方法”
带有5mm长多孔区的26号多孔针
流速为0.70μL/min
没有垂直回缩
5微升注射体积
虽然本文已显示和描述了本发明的一些实施方案，但对本领域技术人员来说显而易见的是，这类实施方案仅是以举例的方式提供的。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员现在将会想到许多变化、改动和替换。应当理解，可采用本文描述的本发明实施方案的各种替代方案来实施本发明。以下的权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同方案。