用于测量和诱发细胞间通信的方法、装置和组合物及其治疗性用途与流程

本发明涉及在不必直接用可以引起生物改变的试剂治疗的介质中诱发生物改变的方法。

背景技术：

1、从深穿透辐射(例如，x射线)到光催化辐射(例如，uv或ir)的光调制为激活哺乳动物体内的各种生物治疗剂提供了可能性。其它可能性包含在介质中激活光催化剂以进行聚合链和聚合物基粘合剂中的交联反应。这些实例只是多种可能性的两个示例，其可以被更广泛地描述为使用转换材料将深穿透的起始辐射转换为具有促进基于光的化学反应能力的另一有用辐射。光化学是在各种类型的介质内部驱动的，这些介质包含有机介质、无机介质或由有机和无机材料合成的介质。

2、不需要部位线(line of site)的光激活可以在体内和离体完成，例如在细胞培养中进行的那些。反过来，选择生物治疗剂(以及可想象到的一次不止一种试剂)的光激活可能导致期望化学反应或一系列反应的发生，进而导致有益的治疗性转归。作为一个实例，补骨脂素化合物与dna通过形成单加合物和/或交联加合物的结合是所熟知的，如果进行得当，会产生免疫响应。

3、作为本发明可以解决的物理和生物结构的背景，以下是存在于以下公开的本发明的技术可以应用于的受试者中的各种解剖细胞结构的概述。解剖结构的另外的细节可以在美国专利第9,295,835号中找到(其全部内容通过引用并入本文)。

4、如'835专利中所述，人类和动物是由细胞构造的。细胞是生命的最小基本单位。细胞被认为是能够进行定义生命的所有过程的最小生命结构。人体由代表约300种细胞类型的约100万亿个细胞组成。每种细胞类型进行特定功能，例如运作肌肉、腺体和重要器官。此外，由被称为神经元的通信细胞构成的神经提供电调节信号，以运作和调整整个身体的大量功能活性，以维持稳态(生命平衡)。

5、图1是示出了示例性细胞100的各种细胞组分的示意图。图1种示出的描绘例如示出了细胞组分，例如线粒体、核糖体、中心体、中心粒、细胞核等。

6、图2示出了图1中示出的细胞100的质膜100的结构的示意图。

7、已知细胞具有在本领域中被称为质膜的复杂细胞壁，图2中示出了其实例。图2示出了相对于细胞100的质膜的一部分200。质膜将内部结构和运作细胞器与细胞的外部环境分开。它容纳并保护细胞的内容物。它由附接或嵌入的双层磷脂和各种蛋白质构成。

8、质膜是半渗透性结构，其允许营养素、离子、水和其它材料传递到细胞中。它还为废品和多种分子的功能性双向传递提供了出口通路，以调整细胞化学。细胞膜的主要目的是提供屏障，所述屏障含有活细胞内的所有过程和组分，并同时排斥不希望的物质侵袭或进入细胞。

9、在质膜中有大约300种类型的离子孔，用于输送细胞用来生存和履行其职责的原料。

10、质膜可以具有相对少量的离子通道，多至大约200到400个分子通道或更多，并且具有不同的尺寸，营养物和电解离子可以通过所述通道进入细胞。质膜的厚度估计为约7-8纳米。此外，所选择的离子通道可以在被称为自噬的过程中去除各个细胞中的废物，以输送、排泄废物或负责将废物从细胞内部逐出到细胞外空间中。

11、质膜内的分子通道具有用于细胞外离子和细胞所需的其它营养物或材料的不同分子的分子大小的开口。细胞期望通过这些通道输送的材料的一个实例包含但不限于钠、钾、镁、钙离子和水。开口例如由特定大小的孔提供，离子可通过这些孔在细胞外空间和细胞内部之间移动。所述通道通常对一个离子是具有特异性的(选择性的)；例如，大多数钾通道的特征是钾离子对钠离子的选择性比为1000:1，尽管钾离子和钠离子具有相同的电荷，并且仅半径略有不同。通道孔通常很小，使得离子必须以单行顺序通过。

12、通道可能具有几种不同的状态(对应于蛋白质的不同构象)，其中每种状态都被认为是开放的或关闭的。通常，关闭状态要么对应于孔的收缩(使其无法通过离子)，要么对应于蛋白质的单独部分，从而堵塞孔。例如，电压依赖性钠通道发生失活，其中蛋白质的一部分摆入孔中，从而将其密封。这种失活切断了钠电流。

13、离子通道也可以根据通道对其环境的响应方式进行分类。例如，与动作电位有关的离子通道是电压敏感通道。它们响应于跨膜的电压而开放和关闭。配体门控通道形成另一个重要的类别；这些离子通道响应于配体分子(例如，神经递质)的结合而开放和关闭。其它离子通道通过机械力开放和关闭。另外的离子通道(例如，感觉神经元的那些)会响应于其它刺激(例如，光、温度或压力)开放和关闭。因此，证明了光(电磁辐射)能够触发某些细胞功能。

14、离子通过细胞膜的传递参与、生成和/或产生电流在膜内和/或质膜的内表面上的流动。在细胞骨架、中间丝或微丝附接于质膜的点处，这些点允许“信号”进入到细胞骨架上，以能够充当在细胞周围输送信号的通路。此类信号可以移动以触发或调整化学反应区域，并移动到各种细胞器和细胞核以触发反应并至少传递细胞通信指令。因此，证明了细胞配备有用于感知刺激(包含电和电磁刺激)并对其作出反应的有利基础结构。

15、由于细胞本质上是电化学的，因此质膜是用于生成用于代谢和其它运作的细胞电信号并用作与其它细胞(尤其是类似类型的细胞)通信、中继和接收信号的手段的部位。细胞核和质膜与电信号通信。细胞核确定细胞的运行方式，并确定细胞及其内容物的架构。质膜使用电信号转导来开放路径和离子通道，以允许化学物质的摄入以及细胞废物的流出。电信号转导借助于电位梯度和细胞内以及生物体内的细胞之间存在的电流的建立而存在。带电物种的位移涵盖电子、离子、阴离子、低、中和高分子量生物聚合物(其进而包含但不限于蛋白质)。众所周知，在与运动有关的瞬态期间，带电物种的位移(电流)几乎总是伴随着磁场的建立。

16、细胞膜的外部包被有防御性糖萼，其由细胞设计和产生，以保护其并使其被识别。细胞核已经参与了膜防御特性的构建。糖萼可以在癌细胞中产生负表面电荷，以排斥人体的免疫系统。

17、细胞膜调节材料流入和流出细胞的流动。而且，它可以检测外部信号并介导其它细胞之间的相互作用。安装在外表面的膜碳水化合物起着细胞标志物的作用，以使其自身与其它细胞区分开。

18、这种质膜含有产生电能并形成细胞通信信号的部位。这些信号通过细胞骨架(所述细胞骨架的作用就像导线一样)传输，以调节和触发细胞内的代谢和功能过程。细胞核与位于细胞内的所有细胞器和运作结构通信。例如，图3示出了肿瘤细胞之间的附件的连接视图300。

19、图4示出了细胞(例如，图1中示出的细胞100)的内部框架400的示意图。

20、细胞中的细胞骨架从内部维持所有细胞的形状。它就像一个网格状结构，为电化学定时反应提供强度和内部区域。值得注意的是，细胞骨架延伸到其它细胞中并与其细胞骨架相连，以维持并形成进入相邻细胞的通信连接。本结构由中空微管、固体微丝和固体中间丝的网络构成。细胞骨架锚定到质膜，并作为“线”来传输细胞通信信号。细胞环境高度联网，并且由于这种互连性，化学和电信息的传输将变得更加高效。

21、细胞骨架由肌动蛋白和肌球蛋白构成，所述肌动蛋白和肌球蛋白也在于肌肉结构中发现。细胞骨架还控制细胞溶质的循环，所述细胞溶质是悬浮细胞器的流体和半流体。细胞器是细胞的功能实体，其制造和分配细胞生存所需的细胞产物和过程。

22、细胞中的细胞质是流体，可能相当像凝胶，其围绕着细胞核(所述细胞核被认为是细胞器)。细胞核含有dna遗传信息，并且因此既控制细胞的活性，又控制其结构性质。细胞核是球形的并且被双膜(核膜和包膜)围绕，其带有大量的孔，所述孔允许与细胞的细胞质以及另外的外部潮湿环境交换材料和物质，所述外部潮湿环境含有供给细胞的离子矿物质和化学物质并提供必要的水。

23、细胞中的细胞核是带电体，其含有细胞的dna并携带运作其电信号以及细胞质膜的壁中的通道的开放和关闭的程序。细胞核还含有细胞自杀的凋亡程序。取决于细胞的职责，一些使用以电运行的离子通道，而另一些则受到其从细胞外介质获得的化学物质的影响。离子泵和离子通道在电气上等效于插入膜壁中的一组电池和电阻器，并且因此会在膜的内侧和外侧之间产生电压差。电气值的这种差异的范围为-40mv到-80mv。因为细胞充当电池，所以它提供了运作质膜中嵌入的分子装置的电力。如'835专利中所述，电活动发送与肿瘤的邻接细胞通信的信号，以将癌症作为圣杯内(intra grail)生命体进行调节。

24、细胞中重要的细胞器是线粒体，它是细胞的电力站。线粒体是杆形或椭圆形结构，其用于细胞的呼吸。许多线粒体分布在细胞质内并根据其流动而移动。作为生物燃料产生的产品被称为三磷酸腺苷(atp)。atp的制造来自整个克雷布斯循环中的蛋白质、脂肪和碳水化合物的加工。一旦产生，atp会被分布到需要这种生物燃料以提供所需加工能量的其它细胞器。

25、能量产生的机制被称为氧化磷酸化。活生物细胞的膜和线粒体的膜类似于板状电容器，其限定电容与生物介质的表面积、电容率有关，并且与表面之间的距离成反比。离子泵送到膜间空间中会导致电压升高，所述过程类似于具有限定电压梯度的代谢泵，因此类似于驱动电动势的电源。

26、细胞中的内质网(er)是膜的网络，其形成利用其管状和泡状结构贯穿细胞质的通道以制造各种分子。膜的网络上点缀有被称为核糖体(用于合成蛋白质)的小颗粒结构。核糖体是微小的球形细胞器，大量分布在细胞周围以合成细胞蛋白质。它们还产生用于蛋白质制造的氨基酸链。核糖体在核仁内以核仁的水平产生，然后释放到细胞质中。

27、光滑的er会产生脂肪化合物，并使某些化学物质(例如，醇)或检测到的不期望的化学物质(例如，农药)失活。粗糙的er可能会产生和修饰蛋白质并存储它们，直到细胞通信系统通知将其发送到需要所述物质的细胞器。除红细胞(红血细胞)外，人类中的细胞均配备有内质网。

28、高尔基器由高尔基体构成，其位于靠近细胞核的位置并且由彼此堆叠的扁平膜片构成(像一叠盘子)。高尔基器分类和修饰由er产生的蛋白质和脂肪，然后将它们围绕并包装在膜状囊泡中，以便它们可以根据需要在细胞周围移动。类似地，存在包装细胞废物以经由质膜中的孔口从细胞逐出到细胞外空间中的过程。

29、溶酶体是细胞的消化系统。它们含有大量的酸、酶和磷酸盐，以分解已进入细胞的微生物和其它不期望的物质。它们还消化并回收磨损的细胞器，以制造新的细胞结构或部分。

30、如'835专利中所述，细胞骨架由中等大小的丝构成和构造，所述丝实际上充当维持细胞形状的内部结构。丝状结构用于为电信号提供移动到化学过程部位的高速路(highway)，所述化学过程部位位于细胞内的通过细胞骨架组装构造的架子上。中间丝由类似于肌肉结构的化合物构成，它们具有其自己的电性质。根据需要，移动通过细胞骨架或在细胞骨架上移动的电信号最有可能引发和中止化学反应。再次基于某种定期或定时或响应于某一事件或指令，电信号可以跳过并沿着丝状网络的表面而不是在中心框架内移动。通过位于各个细胞内的电信号，可以通过细胞核运作可及细胞内的所有系统。

31、如'835专利中所述，细胞在癌变过程中会变得更具负电性。癌细胞似乎重构了细胞膜可及孔口，以允许输入比相同大小的非癌细胞更多的钠和糖。质膜的内层和外层之间的电势用作电生成器，以供应电力来运作各个癌细胞。

32、细胞骨架中间丝被认为在整个细胞内部中的其连接点处与某种“魔术贴(velcro)”钩在一起，以允许整个细胞结构发生某种弯曲。重要的是，中间细丝继续通过桥粒突出，从而允许与邻接癌细胞连接。这种桥粒内的细胞壁的穿透被认为是解释如何从邻接细胞发送和接收信号的一种方式。在细胞壁(质膜)的不同方面可以存在多个桥粒连接，以便在例如给定的癌细胞上方、下方和旁边连接到细胞，从而提供用于通信的连接网络。在替代方案中，其它类型的用于信号转导或传输的细胞附接也是可能的。

33、正常细胞通过经历细胞周期而繁殖，所述细胞周期通过有丝分裂过程导致相似细胞的繁殖，所述有丝分裂过程是指单个细胞分裂，然后分裂成两个子细胞(它们是母细胞的精确复制)。正常细胞它们可以通过有丝分裂繁殖的次数是有限的，这可能不超过70次。

34、癌症发生在正常细胞中，在所述正常细胞中，出生缺陷的染色体畸变和异常基因会导致缺陷细胞的形成，这表现出严重的有丝分裂(细胞分裂)紊乱。癌变细胞的重点在于通过在整个生命过程中不受控制地分裂成相似的子细胞来连续繁殖。一些种类的癌细胞可以每30分钟连续繁殖，而另一些种类的癌细胞则需要24小时或更长时间来繁殖。

35、癌细胞通过以下来继续繁殖：分裂(包含细胞核)成两个子细胞，所述子细胞自身分裂并生长为成年癌细胞，然后再在恶性肿瘤的一生中接连不断地分裂。这种被称为有丝分裂的细胞分裂过程仅产生子细胞，所述子细胞会扩大为大量的细胞，其被称为肿瘤。肿瘤的外缘上的指定癌细胞可以被释放，并通过被称为转移的过程移动到其它远处部位。一旦这种转移过程继续进行，癌症就会扩散到关键的身体部位，并通常预示着患者的总体转归很差。癌细胞通常是不受调节的、杂乱无章的，并且参与极快速的有丝分裂。当产生足够多的癌细胞时，它们会形成更大的肿瘤，这会干扰附近正常细胞的职责和营养。

36、癌症以复杂的方式造成损害，包含勒死或扭曲器官、血管和神经，以及以其自身方式侵入骨骼、大脑和肌肉。癌细胞不进行以任何方式促进机稳态(生命平衡)的功能。

37、如'835专利中所述，癌细胞已经开发出了通过多种手段来排斥或阻断人体免疫系统的方式，包含在质膜的外表面上竖立由癌细胞自身产生的电屏蔽。这种薄的电屏蔽被称为糖萼，并且生成负电荷以对抗动物或人类免疫系统(其也带负电)。两个负体相互排斥，在癌症的情况下，这意味着免疫系统无法攻击肿瘤而对其进行破坏。人体的天然免疫系统不能有效攻击癌症，就像其在攻击侵袭的细菌或病毒甚至是已受损的功能失常细胞(通常带正电)时一样。带正电的微生物或生病细胞容易受到杀伤t细胞和其它免疫系统攻击，因为带负电的免疫防御可以成功地接近其靶标。

38、另外，存在被称为凋亡的编程性细胞死亡。凋亡是生物医学术语，其指示存在天然或诱发的细胞重编程状态，使其进入自杀模式，从而使细胞死亡而没有任何炎性过程。此后，无生命的细胞被免疫系统的巨噬细胞吞噬并去除。凋亡可以作为去除机体中的不良细胞或缺陷细胞的一种方法在许多类型的细胞(例如，红细胞)中发生。通常，癌细胞被认为没有太多机会发生预编程性细胞死亡，因为那些细胞具有以适合癌化细胞的目的的方式继续繁殖和重新组织其细胞电化学系统的永生能力。

39、大约200个离子通道或更多离子通道遍布细胞质膜的所有侧面，这掩盖并遮蔽了癌细胞的内部运作。细胞(包含恶性细胞)被认为具有内部信号转导机制，以使它们能够运作细胞并保持生命，并参与更多癌细胞的不断繁殖的肿瘤生命过程。

40、还据信，肿瘤的细胞之间的信号转导使得可以知道何时释放成年细胞(使得它们可以转移到其它区域并开始新的肿瘤集落)。转移性癌细胞在血管或淋巴系统内移动，或跨器官、神经、腺体或肌肉推动自身以播种新的肿瘤部位。为了使各个癌细胞在其自身之间通信，它们似乎必须与邻近细胞建立连接。各个相邻癌细胞之间的这些连接特异性地相互关联，以允许信号的共享。通常，癌细胞不会与正常细胞进行通信，并且无法以任何方式影响健康的正常细胞，因此使未受影响的正常细胞免于受到任何直接运作攻击。

41、起始癌细胞从正常细胞开始，但发展成染色体和/或遗传混乱，这驱动了向恶性肿瘤的转化。普遍的癌症理论指责重要调节基因中的突变破坏了对注定会变为恶性的细胞的正常控制。这种理论不能归因于所有癌细胞中可见的实际染色体的损坏性改变。染色体畸变、断裂或弯曲可能使数千个基因失衡，并据信足以触发细胞不稳定，这可能导致严重的基因中断，从而将所谓的正常细胞转化为恶性细胞。尽管癌细胞可以保留其为正常细胞时所存在的其电化学信号转导和运作系统，但似乎发生了改变，以以新的方式重新布置其细胞机制，从而最终断开其与相邻正常细胞的通信能力并开始更多癌细胞的快速繁殖。

42、如'835专利中所述，与正常未受影响的细胞相邻的第一批癌细胞有时不会“连线到”到肿瘤的其余部分。也许这些第一批细胞仅仅是恶性与正常的分界线，而不必参与细胞通信系统。后来的细胞确实发展了桥核互连通信系统，所述系统允许每个细胞与其相邻邻近细胞进行通话。除桥粒外，癌细胞之间的其它通信手段是间隙连接、直接细胞连接和紧密连接。各个连接点与中间细丝相连，以提供在各种癌细胞之间传输信息的通路。

43、据信，正常细胞和恶性细胞都不能在没有功能电信号转导机制的情况下存活，所述功能电信号转导机制用于运作细胞骨架架子上搁置的电化学过程。细胞骨架是细胞内的框架，其提供了略微柔性的网格状框架，以维持细胞形状，为化学或电化学过程提供架子，并为细胞内的细胞器、细胞核和蛋白质制造元件留出空间。细胞内的液体被称为细胞质。存在细胞质流式过程，其引起作为半漂浮细胞器(功能性细胞组分)的局部输送手段的液体细胞质的定向移动。当它们靠近时，这可能使这些浮动结构在细胞膜和细胞核之间进行某种形式的通信。

44、如'835专利中所述，各个细胞通过电和化学过程自身进行运作，以维持生命并进行已为其构造给定细胞的功能。癌细胞被认为具有与正常细胞不同的电信号。

45、细胞在质膜内生成电能和通信信号。质膜还可以具有到相同类型的相邻细胞的电连接。细胞核被认为与质膜中发生的活动进行通信，就此而言，与细胞的所有其它活动进行通信。

46、细胞信号转导可以通过电和化学相互作用的组合来完成。不同类型的细胞应要求不同水平的信号转导质量。据信，给定细胞信号的产生或生成始于质膜中，其中从细胞外基质吸收原料和化学离子以生成电并建立信号格式。质膜是一种细胞壁，它经由其离子通道吸收所需的原料。离子通道开放和关闭，以允许传递进出细胞内部。电信号可能会在质膜中生成，然后经由细胞骨架发送，所有有关细胞的信号都将参与并有助于细胞运作。

47、细胞骨架还可以用作网格式圆顶，为成形和支撑细胞提供了框架。另外，细胞骨架充当其质膜中生成的细胞信号通过其在细胞内和细胞周围移动以完成其工作的通路。另外，与相邻癌细胞的通信可能通过诸如桥粒的连接发生，所述桥粒是桥联肿瘤的相邻细胞并允许其之间进行通信的延伸。

48、坏死、凋亡、自噬、淤滞、大自噬、细胞饥饿、肿瘤减少、线粒体的atp产生的关闭、细胞质的内容物的消耗、初期饥饿、起泡、细胞萎缩、核碎裂、染色质凝聚、染色体dna碎裂、固缩、核溶解、核崩裂。人体有复杂的每日细胞维护职责，每天要处理约5000万个破损的细胞。普通成年人运作着繁忙的凋亡和修复系统。关键元素如下简述。

49、坏死是由急性细胞损伤导致的创伤性细胞死亡的一种形式。细胞的坏死死亡可能是由于导致活组织中的细胞的过早死亡的感染或发烧引起的。未经治疗的坏死会导致在实际细胞死亡区域中死细胞的堆积和细胞碎片的分解。一个典型的实例是坏疽。死于坏死的细胞不会遵循通常的凋亡转导通路。

50、凋亡是最初的编程性细胞死亡技术，其有助于从出生开始且持续一生地修复和塑造身体。由于凋亡，每天有大约500亿个细胞死亡。例如，从胃粘膜到结肠的消化道内壁每3到5天经历一次凋亡，以更换消化管结构的整个内壁。红血细胞被编程为通过脾脏和骨髓制造新的血细胞，然后将它们释放回血管中以进行其携带氧气和二氧化碳的工作来进行杀灭而每90天更换一次。

51、凋亡事件期间出现的技术事件包含特性改变，其包含细胞萎缩、生成热量、缺氧事件以及钙浓度的升高，这会引起细胞核中的迅速的(snappy)信号转导，从而触发和协调即将发生的凋亡事件。

52、自噬来自希腊语，定义为“自食”。活细胞的细胞质内有被标识为自噬体的细胞器，所述自噬体在细胞周围移动，以清扫病毒、细菌和来自细胞自身的破损材料。自噬体会打包或浓缩细胞污泥、破损蛋白质和其它碎片，以由细胞质中漂浮的回收细胞器进行处理。通过将其通过质膜泵入细胞周围的细胞外液中，一些无法使用的废物被从指定的细胞离子孔口挤出。由于一些神经元的寿命与人体一样长，因此它们必须使用自噬来维持整体细胞健康的质量。自噬和线粒体可以共同作用来导致凋亡，以触发编程性细胞死亡，从而去除细胞的无法修复的不希望的细胞组分。与坏死不同，凋亡产生了被称为凋亡小体的细胞碎片，吞噬细胞能够吞入、吃掉、消化所述凋亡小体，然后以既定方法与自噬过程相结合地对其进行处理，以保持整个细胞系统的秩序。

53、固缩是参与坏死或凋亡的细胞核中染色质的不可逆浓缩。这之后是凝聚其细胞核，然后将其排出，成为网状红细胞。成熟的嗜中性粒细胞将参与形成气泡，所述气泡会一直留在细胞中，直到其寿命结束。气泡是细胞核和癌细胞形状的畸变。它是以前为对称的细胞核和整体细胞形状的突起或丘疹结构的形成。这之后是不断改变的细胞核在经历核崩裂的过程中的碎裂。在细胞核的气泡形成期间，某种丘疹的形成使细胞核具有不健康的外观，这种状况不会改善。

54、核崩裂是细胞核最终破裂成无法修复的多个碎片。细胞的细胞核代表并等同于任何生物的大脑，一旦被破碎成碎片，它也就完了。

55、核崩裂是一项重要的癌症杀伤技能，其通过将癌细胞核碎裂成凋亡小体(所述凋亡小体随后由一个或多个吞噬细胞吞入并消化)来实现。吞噬细胞是一种特殊的细胞，它定位并包围破碎的细胞组分，然后吃掉它们。在肝脏、骨髓和脾脏中存在活的固定吞噬细胞。这种吞噬细胞以嗜中性粒细胞和巨噬细胞为代表。而且，还存在自由移动的吞噬细胞，例如白细胞(白血细胞)，其在血流中循环以进行清理工作。细胞核的工作是控制所有细胞运作，并参与与附近细胞的通信和协调。如果细胞核碎裂，这就像人类或动物的大脑碎裂一样，生命无法在这种损伤下继续下去。

56、电信号转导可以起控制和调节化学活性、自噬、调节线粒体的atp产生的作用，atp是细胞的能量源并控制核糖体的蛋白质制造运作。另外，电码(electrical code)可以用作与相邻细胞的通信手段，包含何时释放用于转移运作的细胞以及其它职责。

57、遍及肿瘤的许多细胞移动的电信号流可以允许生成指令，以选择注定要转移到远处部位以扩散恶性肿瘤的集落的细胞。当这些细胞被释放到淋巴或血液循环系统中以移动到远处部位以开始新的转移性集落时，它们会变软并略微浮肿。

58、来自质膜的电信号可能会在中间丝的表面上移动并到达化学过程，并可能引起或刺激有助于繁殖、蛋白质制造或代谢运作的反应。在没有电活动和运作细胞质膜的分子装置的情况下，细胞无法正常运行。

59、外壁的电荷带有保护性负电荷，尤其是在被称为糖萼的非常薄的最外层细胞包衣上。癌症中的这种糖萼被认为具有连续的负电荷，从而保护恶性结构免受免疫系统的攻击，所述恶性结构也带有负电，从而排斥免疫系统攻击癌症，而无癌的糖萼包衣的保护性电荷为正电性。所有这些使正保护性电荷能够使带负电荷的免疫系统包围正电性细胞保护元件攻击侵袭者(例如，病毒或细菌)。对于带有负屏蔽的癌糖萼而言并非如此，当它们接近时会排斥免疫杀伤t细胞。

60、在肿瘤块的形成期间，许多问题会出错，包含但不限于不受控制的增殖、凋亡的丧失、组织侵袭以及转移和血管生成。尽管基本机制尚不清楚，但是可安全地假定存在源自一组细胞、单个细胞或亚细胞组分的某些信息(无论其性质如何)，但这种信息通过某种手段(传输线)传输，然后由能够对所接收的信息起作用的一组细胞、单个细胞或亚细胞组分来接收。还可安全地假定，从发起者到接收者的信息的中断将导致信息丢失，并且因此导致通信的中断。癌症增殖期间的信息通常被视为化学信息、遗传信息的而不是电磁信息。除了化学和遗传信息载体实体，证明还发生了电磁传输。这种信息的解码尚待实现。可以说，已经建立了电磁通信的所有基本原理。因此，将电磁传输的可能性加入到现有的对癌症加重(fueling)动力学的理解中是有用的。

61、生物细胞和细胞器的膜就像板状电容器一样起作用，其电容为：

62、

63、其中χ是板状电容器的一部分，ε和ε0是生物介质的电容率和自由空间的电容率，d是膜间的距离或空间，ρ是血小板的曲率半径。所存储的能量与建立的电压梯度除以距离有关。

64、生物分子的螺旋线圈产生由以下等式表示的电感：

65、l＝μμ0d/8π

66、其中μ是生物介质的渗透率。

67、最后，有助于电荷存储以及由电子的跳跃或较重的带电物种(离子、阴离子、低分子量物种)的电导门控的各种分子之间的电阻的高度非线性的生物互连的动态电路系统产生了阻抗，其被描述为

68、z＝(r2+(ωl–-1/ωc))1/2

69、在ωl＝1/ωc的情况下，阻抗z在z＝r时最小。在这种条件下并且如果存在恒定的电场(如在代谢泵中所建立以及中间层中的线粒体离子堆积所例示，其因此代表了具有既定电压梯度的电源条件，则可以建立各种振荡条件。这些振荡条件的确考虑到了生物介质的互连性，其中许多成分各自共享边界条件并有助于整体的总能量连续性。这些生物振荡系统很复杂，并且需要应用、模拟、验证许多基本的电磁定律和热力学原理以获得其预测有效性。此外，导致电能的充电和储存以及随后在电磁能的形式下储存的能量的放电和衰减的生物系统内在条件的建立是可凭经验良好建立的。

70、图4a-1描绘了左侧a)常规的lrc电路，其能够以明确限定的频率下谐振和释放电磁能发射中的存储能量e；和右侧(b)具有代谢泵(mp)的等效生物电路、具有代表性电感(l)的线圈状分子(cm)、来自磷脂双层的电容层(cl)和高度互连的生物介质(bm)，从而完成电路。这种生物电路表现出与低能量存储(低q)lrc相似的特性，并且可以在1014-–1015hz范围(涵盖可见光和uv范围)内谐振。低q通常会转换为较宽的发射频率。

71、此外，取与生物介质有关的μ、ε和χ值，可以计算出谐振振荡器的频率。这些计算得出的频率在1014-–1015范围(涵盖可见光和uv范围)内。这些发现是包含以下的出版物的主题：

72、chwirot,w.b.、dygdala,r.s.和chwirot,s.(1985)，《来自落叶松和欧洲落叶松的小孢子母细胞的白光诱导光子发射的光学相干性(optical coherence of white lightinduced photon emission form microsporocytes of larix and europeas mill)》，《细胞生物学(cytobios)》，44,239-249。

73、frohlich,h.和kramer,f.(1983)，《生物系统中的相干激发(cohernet exciationin biological systems)》，施普林格出版社，海德堡。

74、smith,c.w.、jafary asl,a.h.、choy,r.y.s.和monro,j.a.，(1987)，《来自多个过敏患者和其它生物系统的低强度电磁辐射的发射(the emission of low intensityelectromagnetic radiation form multiple allergy patients and other biologicalsystems)》，《来自生物系统的光子发射(photon emission from biological systems)》，jezowska-trsebiatowska、b.kochel、b.slawinski,j.和strek,w.(编辑)，世界科技，新加坡，第110-126页。

75、tiblury,r.n.(1992)，《应激因素对来自微生物的自发光子发射的影响(theeffect of stress factors on the spontaneous photon emission frommicroorganisms)》，《实验(eperientia)》，48,1030-1041。

76、因此，鉴于凭经验良好建立的生物光子能量和合理的理论理解，查看经典的癌症增殖步骤并标识各个增殖步骤(包含细胞增殖、凋亡的丧失，组织侵袭以及转移和血管生成)中的电磁能的存在以及可能的配合和作用是有用的。

77、受体由三个结构域(细胞外配体结合结构域、跨膜结构域和细胞内结构域)组成，如图所示：

78、配体与细胞外结构域的结合激活受体酪氨酸激酶，其通过将磷酸根加入细胞内部的蛋白质上的氨基酸酪氨酸的磷酸化来激活其它蛋白质。

79、考虑到伴随有利化学反应的吉布斯自由能的减少，配体与细胞外结构域的结合可能伴随有光发射。当配体结合到受体时，信号进入细胞内结构域，从而激活相关联的酶，并向细胞核发出一连串信号，告诉细胞生长并分裂或停止生长。这些信号实际上可以是电磁性的。

80、蛋白质激酶是一种激酶，其可以通过化学地向其加入磷酸根基团(磷酸化)来修饰其它蛋白质。磷酸化通常会通过改变酶活性、细胞位置或与其它蛋白质的缔合而导致靶蛋白质(底物)的功能改变。人类基因组含有约560个蛋白质激酶基因，它们约占所有人类基因的2％。所有人类蛋白质的多达30％可以通过激酶活性来修饰，并且已知激酶调节大多数细胞通路，尤其是参与信号转导的那些。

81、自分泌刺激：

82、恶性细胞生成许多其自身的生长信号，这使它们能够在减少外部生长刺激的情况下分裂，一些细胞能够产生其自身的生长因子并刺激其自身的生长。然后，这些生长因子被驱动或扩散至细胞膜，并释放到刺激某些配体的细胞外部环境。

83、自分泌过程可能是在应激下来自细胞或一组细胞内部的电磁辐射的结果。应激信号会刺激生物光子，这有利于某些分子(在这种情况下为生长因子)的过度生产并使系统失衡。例如：胶质母细胞瘤表达血小板衍生生长因子或pdgf，肉瘤表达肿瘤生长因子α或tgf-α和表皮生长因子受体或e-gfr。在一个实施例中，本发明可以通过具有被x射线能量激发并发射uv能量(其被调谐成使这些生长因子(例如，肉瘤和胶质母细胞瘤中所述的egfr和pdgf)变性)的能量调制剂而干扰与增殖有关的信息的传输。uv能量靶向生长因子，以停止细胞内部和外部的生长因子。可以想到具有能量调制剂(足够小的大小)以迁移到细胞质中并发射对生长因子的全部或部分变性具有选择性的uv辐射。

84、在正常细胞中，细胞表面受体的产生受限于基因表达和蛋白质翻译的细胞约束。然而，在肿瘤细胞中，基因的突变和受体的编码破坏了这种精密调谐的调节，并且在被称为基因扩增的现象中产生了太多的基因拷贝。

85、受体的过度转录和产生导致以下事实：受体表达越多，配体可用的结合位点就越多。这是一种跑道状况。精密调谐的动力学的失衡导致肿瘤细胞具有更高的可能性通过将配体结合到装饰细胞壁的过量受体而被触发进入生长期。

86、生长因子受体的总体过表达可能导致非配体依赖性信号转导，其中受体在没有刺激分子的情况下是有活性的。受体的结构改变也可以导致非配体依赖性激活。包含修饰构象的这种结构改变可能由光触发，例如在许多细胞内结构域缺失或具有组成性活性的情况下的egrf的截短形式。

87、egf受体(例如，her1或erb-1)是一型受体酪氨酸激酶亚家族的成员。这些受体主要在来自以下的正常上皮细胞的膜中发现：皮肤、乳房、结肠和肺(以及其它)。egf受体及其配体在调节细胞增殖分化和存活中起着核心作用。egfr在例如结肠、直肠和头颈部引起的肿瘤中过表达。

88、当特定配体结合到其受体时，这会导致受体发生改变，其将特定信号传输到细胞中。例如，受体酪氨酸激酶被激活并引发特定于所述受体的信号转导通路。这种现象被称为信号转导。

89、信号转导通路的激活在细胞质或流体细胞内空间中产生复杂的事件链，最终进入细胞核，在所述细胞核中刺激调节细胞周期进程的基因转录，从而导致细胞增殖。

90、与癌症有牵连的主要级联中的一个是ras raf激活蛋白map激酶通路。另一个有趣的通路是磷光体3型激酶或pi3k/akt/mtor通路。这些通路彼此连接，并且认为在所有人类肿瘤中都存在细胞调节失控的其它信号转导通路或任何这些通路的正常控制的丧失。

91、一旦信号到达细胞核，转录因子即被激活。这些因子转录基因，所述基因被翻译成蛋白质(例如，生长因子)，这是使细胞继续增殖所必需的。疗法可以靶向负责肿瘤生长的因子，包含配体受体、细胞内第二信使和核转录因子。

92、配体在结合到受体之前可以被中和：这种的一个实例是安维汀，它是一种靶向循环血管内皮生长因子或vegf的人源化单克隆抗体。

93、可以针对体内的不同细胞靶向血小板衍生生长因子或pdgf、纤维母细胞生长因子或fgf以及其它配体实例。如前所例示，基于光的疗法可以靶向这些化学成分的变性。

94、正常细胞和肿瘤细胞的表面上的受体可以被直接抑制。爱必妥就是这种的一个实例。它是一种嵌合抗体，其直接结合到表皮生长因子受体并竞争性抑制egf和其它配体(例如，tgf-α)的结合。阻断受体功能的另一种方式是通过与其相关联的受体磷酸化的小分子抑制剂。例如，egf受体具有酪氨酸激酶，其可以被分子(例如，吉非替尼(iressa)或厄洛替尼(tarceva))阻断。

95、凋亡：

96、凋亡是生物体限制细胞生长和复制的机制。如果未发生凋亡，将很难控制生长，并且组织稳态也将丧失(实际上，这是癌症背后的关键机制中的一个)。癌细胞中的遗传改变不仅导致细胞增殖和生长增加，而且还导致细胞凋亡的丧失(即，恶性组织中过度的细胞生长和很少的细胞死亡)。凋亡发生在正常细胞中以允许去除受损细胞并在再生组织中保持恒定数量的细胞，并且是胚胎发生的重要部分。在普通成年人中，每天平均有500到700亿个细胞发生凋亡。凋亡的特征是例如以下的改变：细胞萎缩、线粒体细胞色素c释放以及细胞dna碎裂成180个碱基对的倍数。最后，细胞被分解成小的凋亡小体，从而通过吞噬作用被清除。吞噬作用是细胞吸收膜结合囊泡中的细胞碎片或微生物的过程。囊泡与含有蛋白酶的溶酶体融合，并且被吞入的材料被处理以进行回收。

97、有两种通路可以激活凋亡：

98、1-第一种是死亡受体或外在通路。它是由肿瘤坏死因子受体超家族的成员的激活触发的。

99、2-第二种是通过线粒体或内在通路。这是由dna损伤引起的。

100、两种通路最终都会刺激一组被称为半胱天冬酶的酶，所述酶与凋亡蛋白抑制剂或iap和bcl-2蛋白质家族(其分别具有促凋亡和抗凋亡性质)相互作用。

101、在一些恶性细胞中，存在由于抗凋亡蛋白的过表达而导致的对细胞凋亡的抗性。例如，由于其基因的易位，bcl-2在b细胞淋巴瘤中过表达。相反地，在一些胃肠道肿瘤和白血病中，可见具有促凋亡分子(例如，backs)的失活突变。已经开发出靶向抗凋亡分子的抗癌剂。例如，已经设计了与bcl-2的rna互补的dna的短片段或反义寡核苷酸，以减少这种抗凋亡蛋白的翻译。

102、转录因子的激活可以导致凋亡抗性。例如，这会在某些肿瘤中过表达核因子κb或(nf-kb)转录因子家族的成员时发生，从而导致iap和bcl-2家族的转录抗凋亡成员的增加。泛素蛋白酶体通路调节转录因子和其它细胞周期蛋白的表达。某些分子可以抑制或减少nf-kb和iap激活并抑制肿瘤促进。硼替佐米是一种蛋白酶体抑制剂，其已在多发性骨髓瘤中表现出令人鼓舞的结果。它抑制蛋白酶体，从而导致nf-kb抑制剂水平升高并因此减少抗凋亡蛋白。

103、组织侵袭和转移：

104、正常细胞以受控方式生长，其形成组织，所述组织形成具有特定功能的器官。恶性细胞通过其侵袭相邻结构以及散布或转移的能力来限定。恶性肿瘤可以随时转移。它们是通过让细胞从主通道脱落，进入血流和/或淋巴通道并移动到身体的其它部位，从而引发新的肿瘤来实现的。它们的侵袭能力最终会影响它们所生长成的正常组织的功能。转移是涉及肿瘤细胞之间复杂相互作用的多因子过程。

105、egfr通路激活并调制转移。当适当的信号进入细胞时，就会引起细胞质内的复杂的事件链。这些事件最终进入细胞核，在所述细胞核中刺激调节细胞周期进程的基因转录和细胞生长。通过细胞激活过程产生的一种蛋白质是酶基质金属蛋白酶或mmp。当肿瘤细胞转移时，它会从主要肿瘤脱落并进入细胞外空间。肿瘤细胞分泌mmp(其降解胶原细胞外基质)或ecm(突破围绕肿瘤的基底膜)，从而使肿瘤细胞向血液或淋巴管迁移。

106、当mmp到达血管时，它们会通过酶促作用破坏血管周围的基底膜，从而打开进入血管内壁的上皮细胞的通道。然后，肿瘤细胞可以通过上皮细胞的紧密连接进入而迁移到血液和淋巴中。然后，肿瘤细胞通过血液和淋巴输送到其它组织。众所周知，转移性肿瘤细胞倾向于靶向某些器官(相较于其它器官)，但对其原因了解甚少。肿瘤细胞向器官的迁移非常像损伤之后的白血细胞向组织的募集。

107、最初，肿瘤细胞与内皮细胞的粘附较弱，这使肿瘤细胞沿血管内壁隐蔽，直至形成更牢固的结合。一旦转移细胞牢固地附接到内皮内壁，它们就会离开血管并进入组织。它们还留下开放的通路，这使侵袭性较小的肿瘤细胞侵袭组织并生长。

108、血管生成：

109、随着肿瘤的生长，它最终将达到需要具有另外的脉管系统以维持持续生长的大小。为了达到这个目的，肿瘤细胞在被称为血管生成的过程中分泌某些蛋白来刺激血管在肿瘤中及其周围生长。参与血管生成的主要通路中的一个涉及血管内皮生长因子或vgef及其受体家族。存在七种亚型的vegf和三种受体，所述受体各自以不同的方式结合。vgef以多种方式影响位于血管内壁的内皮细胞。它可以通过激活细胞外激酶和map激酶信号转导通路来使它们增殖。它可以诱发可以破坏基底膜的蛋白质，以使内皮细胞迁移并侵袭这些蛋白质，包含基质金属蛋白酶或mmp、欧洲激酶纤溶酶原激活剂upa及其受体upar以及组织型纤溶酶原激活剂。它使血管更具渗透性，从而使分子和液体泄漏出去。

110、当mmp分泌到细胞外空间时，它会降解细胞外基质，从而使促血管生成因子到达脉管系统。利用细胞外基质，包含vgef的降解的促血管生成因子可以到达肿瘤周围的血管的内皮细胞上的受体，从而刺激血管中的血管生成信号。

111、vgef还通过上调凋亡抑制剂来帮助新的内皮细胞存活。vegf还激活内皮细胞以表达使新血管形成所必需的蛋白质。最终结果是新血管向肿瘤中生长。随着这种新血管向肿瘤中的生长，可以向肿瘤递送另外的滋养品。肿瘤中的新血管因此促进了进一步的肿瘤生长。靶向vegf及其受体的策略已在临床实践中成功使用。安维汀是一种结合vegf并阻止其与其受体结合的抗体。另一种疗法是sutint，它是一种对vegf和pdgf受体具有高结合亲和力的小分子抑制剂。利用补骨脂素化合物和uv能量调制剂，可以通过结合vegf和pdgf的亲和力来获得相同的结果。另一种策略是针对确切的频率(来自uv-vis)，以引起vegf和pdgf的电离或变性。

112、尽管对这些各种生物过程了解很多并且对细胞间通信/信号转导的现象也了解很多，但仍需要利用细胞的信号转导能力来在受试者内影响和/或触发各种这些生物过程的方法和技术。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是提供一种用于治疗受试者中的病状、病症或疾病的方法，所述方法诱发未直接暴露于可以引起生物、化学、物理或治疗改变的试剂的靶向区域中的改变。所诱发的改变原位发生以治疗病状、病症或疾病。

2、本发明的另一目的是提供一种用于使用信号从受试者的第一或对照区域到第二或靶区域中的传输来实现靶区域中的预定改变而治疗受试者中的病状、病症或疾病的方法。

3、本发明的另一目的是提供一种用于使用细胞间通信来实现靶区域中的预定改变而治疗病状、病症或疾病的方法。

4、本发明的另一目的是提供可用于实施各个方法实施例的各种生物光子收集器和生物光子旁路。

5、通过发现一种治疗受试者的方法，满足了本发明的这些和其它目的，结合优选实施例(无论是单独的还是其组合)的以下详细描述，所述这些和其它目的将变得更加明显，所述方法包括：

6、提供耦合到所述受试者的生物材料的第一区域；

7、引发所述第一区域中的所述细胞的细胞环境的改变；和

8、由于所述第一区域中的所述细胞的生物或化学活性的改变，诱发所述受试者内部的第二区域中的生物改变。