細胞増殖及び遺伝子発現を調節するためのフォトモジュレーション方法及び装置
ヒト及び哺乳類の皮膚は、加齢による老化と関連して様々な変化を被る。さまざまな環境的な要因、疾患状態および遺伝的障害は、老化皮膚の外観、更には老化皮膚と関連する構造的で機能的な変化をも加速することができる。太陽からの紫外線放射は皮膚の老化を加速するかまたは悪化させる古典的な周知で明確な手段のうちの1つであり、これは、しばしば、フォトエイジングと呼ばれる。例えば、酸化性ストレス、フリーラジカルなど他の環境的な要因、オゾンおよび文化的な習慣のような環境毒素またはタバコを喫煙するような習慣は、フォトエイジングの皮膚の他の周知のプローブアクセラレータである。幅広い様々な他の要因は、皮膚の加速した老化又は皮膚の老化の早い段階に関与する。この発明は、皮膚、他の生きた細胞及び組織の老化の構造的で機能的な効果を遅延、減弱、阻止または回復するように、電磁放射、特に、光が生きた細胞の活性をフォトバイオモジュレーションするために使用できる方法を記載する。特に、老化皮膚の外観、構造、機能を改善するために記載された方法において、老化皮膚の表現型における遺伝子型マーカーのアップレギュレーション及びダウンレギュレーションが含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞増殖及び遺伝子発現の調節のための方法及び装置に関する。特に、本発明は、皮膚のフォトエイジング（photoaging）に対する抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢による老化は、皮膚の構造及び機能の変化と同様に、ヒトおよび哺乳類の外見に、一群の変化をもたらす。全ての生きている細胞、組織および器官も、加齢による老化と関連して変化を被る。ヒトの皮膚は非常に分かりやすい器官であるため、加齢による老化と関連した変化は、容易に明らかとなり認識しやすい。これらの変化は、基礎となる構造的で機能的な変化の反映である。
【０００３】
皮膚の加齢による老化と関連する表現型は、遺伝子型変異の外界に向けた反映と発現であり、皮膚の細胞の範囲内で生じる。皮膚の老化で最も広く認められた形態は、日光に対する過剰な露出と慢性的な露出を繰り返してできるものであり、通常、フォトエイジングと呼ばれる。特に、紫外線A（ＵＶＡ）および紫外線B（ＵＶＢ）の特定の部分が、フォトエイジングと関連する、主要な原因となる要因であることが分かっている。
【０００４】
長年の間、フォトエイジングは作用の異なるメカニズムで起こると考えられており、または、加齢による老化とはどうも異なるものと考えられていた。しかしながら、最近では、フォトエイジングと加齢による老化が同一の経路でないにしても、類似していることが認識されている。
【０００５】
太陽光線は、紫外線（ＵＶ）、可視光線及び赤外線からなる。現行では、紫外線をＵＶＡ（３２０乃至４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０乃至３２０ｎｍ）およびＵＶＣ（２９０ｎｍ未満）に分けている。ＵＶＣ放射線は、成層圏のオゾンによって妨げられて、地球の表層に届かないが、殺菌ランプおよび他の機械によって発生することができる。ＵＶＡとＵＶＢの太陽光線は地上に到達し、フォトエイジングの主要な要因であると信じられている。ＵＶＡ放射線はさらに、ＵＶＡ１とＵＶＡ２とに分割される。ＵＶＢがフォトエイジングの主要な要因であると信じられている一方、今では、ＵＶＡ内のある波長範囲もフォトエイジングに関連した変化につながるものと認められている。
【０００６】
ヒトの皮膚に対するＵＶＡおよびＵＶＢ光線の露出は、皮膚における活性酸素種（ＲＯＳ）の誘発を含む一連の分子の結果を起こす。一連の細胞シグナルの結果、コラーゲンの産生の調節が減じられ、皮膚の構造タンパク質を分解することが知られている様々な酵素の調節が高められた。この最終結果は、コラーゲンの減少と、損傷の産出である。ＵＶＡまたはＵＶＢ（あるいはこれらの組み合わせ）の損傷に対する皮膚の反応は、皮膚の損傷を治癒するメカニズムによって損傷を修復することである。概して、これらの損傷を修復するメカニズムは不完全であり、多くが太陽の瘢痕として考慮される。皮膚においてＵＶＡまたはＵＶＢの損傷が長年経った後、フォトエイジングと呼ばれる可視できる表現型の変化に現れる、慢性の太陽の瘢痕が発展し、それは太陽の瘢痕の可視できる表面的な所見と考えられる。
【０００７】
皮膚のフォトエイジングは、日焼けと関連するような高レベルの急性な損傷により生じ得る。これは、皮膚の炎症プロセスと、関連する細胞のメカニズムを引き起こす。また、日焼け反応を生じない、より慢性的な低レベルのタイプの損傷があるが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる。例えば、タバコの煙などコラーゲンの産生を減少し、コラーゲン分解酵素を高めることが知られている他のプロセスがまた、ＵＶＡ／ＵＶＢ光線による可視できて明らかに同様のフォトエイジングである変化に関連する。これは、同一の双子のうち1人だけが長年タバコを吸っている双子の写真で顕著に認識することができる。
【０００８】
ＵＶＢの照射を多量に浴びると、皮膚の赤みや肌の日焼けをもたらす。典型的には、閾値レベルは最小紅斑線量（ＭＥＤ）として説明され、概して、２９０乃至３００ナノメートルのUBV波長によって生じる。波長が長くなるにつれて、赤みや日焼けの反応をもたらし難くなり、実際、３２０ナノメートルの波長は、紅斑および日焼けを生じる２９０乃至３００ナノメートルの範囲よりも約１００倍ほど弱い３４０ナノメートルの波長の約１００倍くらい強力である。ＵＶＢに対する総露出はフォトエイジングによる外観への表れとより関連があり、日焼けは、例えば、悪性黒色腫などの皮膚の悪性変化をより誘発しやすい。対照的に、ＵＶＡ照射は赤みだけでなく日焼けをもたらし、概して、ＵＶＡ照射は、タンニングベッド（tanning beds）と呼ばれて用いられる波長である。ＵＶＡは長波長の照射であり、一日のうち、早朝と午後の遅い時間に比例して多くなり、ＵＶＢは、概して最も支配的な照射であり、夏の太陽が照りつける日中の時間帯の露出している期間に強く、さらに、ＵＶＡ照射は、あるサンブロック、あるサンスクリーン、また自動車のガラスまでをも通過する。したがって、仕事またはレクリエーションで、左ハンドルの自動車をかなり長時間運転する患者の場合、顔の右側よりも左側では、しばしば大きなしわが寄って、茶色の色素沈着や赤みを帯びて、全体に老いた外観が見られる。
【０００９】
例えば、オーストラリアなど、日照量が多く、かなり色白の顔をした国民の国においては、右ハンドルの自動車が使用されており、概して、顔の右半分に前述したような変化が見られる。フォトエイジングのパターンは、解剖学的に、日光により慢性的に露出させる体の領域によって決定される。このように、顔、首、手背、上の胸部、下腕、下脚、髪スタイルや髪密度に依存する耳およびハゲかかった領域は、多大なフォトエイジングの変化を表す。
【００１０】
加齢による変化およびフォトエイジングの変化は、概して、皮膚のきめ細かい線およびシワによって明らかである。皮膚に対するより粗く、クレピー（crepey）な肌合い、皮膚のゆるみ、垂下している皮膚、ムラのある色素沈着、茶色の斑点のついた色素、肌色、肌のきめ、肌の明るさの損失、傷あと及び肌の血色の悪さ。皮膚は幾つかの層から構成され、最外層はストラタモコルニアム（stratamocornium）（ＳＣ）と呼ばれ、次層は表皮（ＥＰＩ）であり、真皮の真下に真皮（ＤＥＲ）が位置する。外層のＳＣは、主に環境的な曝露から皮膚を保護するための防御機構の役割をし、さらに皮膚からの水分損失を最小限にする手助けをする。表皮は真皮のように、多数の重要で分岐した役割をする。真皮は、皮膚の主要な構造タンパク質を含む。それらのタンパク質は、コラーゲン、エラスチン及び基質である。それらは、真皮内で線維芽細胞によって生成される。線維芽細胞は、複雑で比較的明確な一連の細胞受容体および細胞のシグナル機構によって調節される、上述のそれらタンパク質を生成する活性を制御する。
【００１１】
また、細胞増殖は重要な活動である。例えば、真皮はさらに、血管、神経線維、油胞、汗腺、毛包および多くの他の重要な構成要素を含んでいる。細胞のシグナル伝達による著しく複雑な内側のコミュニケーションが皮膚の細胞にある。線維芽細胞はプロコラーゲン繊維と呼ばれるものを生じ、次いで、コラーゲン繊維に非対称で構成されて、真皮内で束を形成する。デコリン（decorin）のような他の分子は、コラーゲンの機能に影響を及ぼす。体内にコラーゲン繊維、例えば、コラーゲンＩ、IIIなどの様々なサブタイプがある。コラーゲンＩは皮膚のほぼ８５％を含み、コラーゲンＩＩＩはほぼ１０％を含む。しかしながら、フォトエイジングの影響を被った皮膚で、コラーゲンＩの量は減少し、コラーゲンＩＩＩ／Ｉの比率は変わる。
【００１２】
また、老化皮膚において重要な役割を果たすマトリックス・メタロプロテイナーゼ（MMP）と呼ばれる様々な酵素がある。線維芽細胞も、損傷した構造ECMの除去およびＥＣＭの修復および生成での損傷の治癒において、重要な機能を有する。コラーゲンＩは、ＭＭＰＩ（コラーゲナーゼ）によって主に分解される。種々のMMP酵素があり、それらは皮膚の一つ以上の構造タンパク質を分解させる。これら分解性のMMP酵素が損傷した皮膚の除去（例えば、損傷の治癒において）で重要な役割をつとめると共に、通常の皮膚における活性と増加した量の合成は、加齢による老化およびフォトエイジングの両者で共に見られる変化に関与することを助ける。同様に、コラーゲンＩの生成が減少または消滅される場合、これは、結果として、加齢による老化した皮膚またはフォトエイジングによる老化した皮膚に関連する変化となる。老化または老齢化の線維芽細胞は、コラーゲンＩの減少した合成と、MMPＩの高まった合成を表す。同様の変化は、ＵＶＡ／ＵＶＢの露出でも認識される。他の環境的な要因が、同様の変化を生じる。
【００１３】
ある薬剤、治療、化学製品、活性剤が、加齢による老化またはフォトエイジングによる老化皮膚の表現型を戻すことを証明された。幾らかの局所的に適用された薬剤は、紫外線光の反射か吸収によって物理的または光学バリアとして役立つ。このように、皮膚を保護している。また、ＵＶの損傷から生じるＤＮＡダイマーを実際に修復することが示される酵素がある。他の局所的に適用した薬剤または経口薬剤あるいは全身作用の薬剤は、皮膚の外観を改善することが証明されている。一つの古典的で既知の薬剤は、レチノイドと呼ばれる、局所的のビタミンＡ派生物である。多数の研究は、すべてのトランス型のレチノイン酸（RA）を用いて、フォトエイジングで老化した皮膚の外見または表現型を改善する性能を証明した。多くの経路は、RA、更にはレチノール（RO）の作用のメカニズムを含む。細胞のシグナル伝達経路での作用の多くのメカニズムは、ＲＡがアンチエイジング効果を生じるように思える。
【００１４】
幾つかの現在のアンチエイジング治療の一つの目的は、皮膚のＥＣＭ及び真皮でのコラーゲンの生成を高めることである。コラーゲンIは、増加するコラーゲンのより望ましい形態であると一部では信じられている。このために、フォトエイジングによる老化した皮膚がより望ましくない粘弾特性を有するので、あるサポートがあり、これは、部分的に、コラーゲンＩに対する、コラーゲンIIIの増大した比率によると考えられる。他のアンチエイジングのアプローチは、ECMでの分解酵素の活性または生成を減らすことが、皮膚の外見でのアンチエイジング効果を同様にして生成することを示す。両方の組合せをすることは、さらにより有益である。新規なコラーゲンＩの生成は、新雪が積もる場合と類似している。新雪の積雪量は、溶解する新雪の降雪量と同様に、降り積もる降雪量の両者に依存する。このように、新規なコラーゲン生成（降雪する新雪）を刺激したアンチエイジングの治療を構想することができる。駐車場の黒いアスファルトが接する、より暖かい黒いアスファルトが冷たいコンクリート又は凍った地面に隣接する場合、新雪の降雪量が両領域において等しい一方で、アスファルトでの降雪量は溶解されて少ない。アンチエイジング治療がコラーゲンＩの生成を刺激するが、ＭＭＰ１活性を弱めない場合、コラーゲンＩでの最終的な増加は、ＭＭＰ１の活性がさらに減ずる場合よりも小さい。
【００１５】
歴史的に、アンチエイジングまたは年齢回復治療の達成において、ヒトの皮膚を若い外観に戻す多くのアプローチがあった。ほとんどの方法は、体自身の損傷を治癒する機構を引き起こす、ある形態を利用する。より破壊的な外傷方法は、角質層およびしばしば一部の真皮をはがす化学製品を用いるか、または、それらは、サンドペーパー若しくは皮膚擦傷によって機械的に摩滅されるか、あるいは、より最近の高エネルギーの熱レーザーが、皮膚を蒸発するかまたは固めるために用いられる。これらの方法は長期にわたって苦しく、損傷している期間を有して、損傷治療を必要とする。一般的に、患者は損傷の治癒の期間中、日々の社会的および事業的活動を制限しなければならない。その後、皮膚は年月にわたって損傷治癒および損傷の再生プロセスを受けて、それによって、ダメージは修復され、皮膚に新規な構造タンパク質が生じる。これらの処理は、概して、皮膚に制御されたエントリを生成することになり、瘢痕化する危険を最小化する損傷処置環境を提供する。これらの方法は、多くの問題を生じ、さらに、時々皮膚の瘢痕化しているか破局的な色素変化を醜くすることが悪評として知られている。しかしながら、適切に良好な損傷の処置が実行されて、多くの人々は、著しく、時々、劇的なアンチエイジング効果を成し遂げた。近年、他の緩和的な方法がより一般的になってきており、その方法は、古典的な形成外科のつり上げ手法（lifting procedure）と、外側の角質層と表皮が除去されないか、または皮膚からブレート（blated）されない、非剥離と呼ばれるより新規な手法を含むが、さまざまな手段及び方法によって保護され、機転がきかない。非剥離方法は、概して自然の熱であり、レーザー光、強烈なパルス光、無線周波数またはマイクロ波エネルギー送達の様々な手段によって、真皮に熱的な損傷をもたらす。これらの治療の背景にある理論は、この損傷が、発症せず、悪化せず、瘢痕化せず、他と併発しないで、所望の構造タンパク質の最終的な増加となることである。結果は、時々外傷となるが、この治療によって極めて可変的だった。個人の変わりやすい損傷治癒修復メカニズムおよび彼らの身体及び皮膚の全体的な健康、並びに多くの他の要因はこの変動性に関与する。
【００１６】
レチノイン酸、局在ビタミンＣ、局在ビタミンＥおよび他の抗酸化剤、他のシワ取りクリーム並びにローション剤のようなアンチエイジングの目的のために開発された、さまざまな局所薬がある。これらの多数は周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
危険性、併発性、回復に必要な時間、痛み、不快、外科的、化学的、電磁放射に伝統的に関連した損傷処置または副作用、及び他のタイプの治療を生じずに、加齢により老化した皮膚、フォトエイジングにより老化した皮膚、または環境的に損傷を受けた皮膚の外観を改善する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願明細書において実施されて広く記載されているように、本発明は、フォトエイジングまたは損傷による皮膚の外見を改善するための方法および装置を目的とする。方法および装置は、細胞増殖の調節並びに皮膚および他の細胞の遺伝子発現を含む。
【００１９】
本発明の一つの実施態様は、例えば、ＬＥＤ若しくは他の電磁気放射処置によるフォトモジュレーションの適用によって、フォトエイジング（美しさの維持）又は加齢あるいは環境的に損傷で誘発されたヒトの皮膚の老化の外観を若返らせるのと同様に防止するための方法を導く。好ましくは、本発明は、皮膚の細胞の細胞増殖の調節及び／又はそのような細胞の遺伝子発現の調節を導く。
【００２０】
本発明の他の実施態様は、老化皮膚の異なる表現型を特徴とする様々な遺伝子型と、さらにそのような表現型のコレクション又はライブラリからなるデータベースを導く。データベースは、同じ疾患の様々な異なる個人、または異なる疾患の様々な個人から識別される複数の遺伝子型を含んでよい。
【００２１】
本発明の他の実施態様は、細胞増殖及び／又は遺伝子発現を遂行するために、光または電磁放射によるフォトモジュレーションを導く。電磁放射の異なるタイプの例は、超音波、電波、ミクロ光線、磁場、老化皮膚の遺伝子型または表現型の変化をもたらす任意の電気刺激、および前述に列記したものの組合せを含む。
【００２２】
本発明の他の実施態様および利点は、本明細書に部分的に記載され、部分的にこの明細書から明白であり、本発明の実行から学ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施されて、広く本願明細書において記載されているように、本発明は細胞増殖および遺伝子発現の調節、特に、皮膚のフォトエイジングの抑制のための方法および装置を目的とする。
【００２４】
皮膚のフォトエイジングは多くのメカニズムによって生じ、例えば、少し例を挙げれば、タバコの煙、日光に対する露出などの環境的要因および不健康を含む。これらの結果は、皮膚および関連する細胞メカニズムの炎症プロセスを引き起こすことができる。さらに、日焼け反応をもたらさないが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる、より慢性の低レベルのタイプの損傷がある。皮膚の加齢による老化並びにフォトエイジングおよび他の環境的に誘発された変化は多くを共有するか、または、場合によっては、UVのように全ての同じ経路は皮膚のフォトエイジングを誘発する。これらの経路は、細胞増殖のアップレギュレーションおよび／またはダウンレギュレーションを含み、さらに多くの異なる種類の遺伝子の発現レベルの変化を含む。
【００２５】
驚くべきことに、細胞増殖の調節および遺伝子発現の調節のこの組合せが皮膚および他の細胞および組織のフォトエイジングの原因となるということが発見されて、したがって、フォトエイジングは逆転することができるか、またはこれら同様手法に影響を及ぼすことによって少なくとも改善されることができる。したがって、本発明の一つの実施態様は、フォトエイジング、他の皮膚および細胞に関連した疾患の疾病の表現型および遺伝子型発現特徴を識別して、相関させることを導く。一旦識別されると、相関しているマップは、適切な処置を修正するために類似した疾患および状況の迅速で効果的な識別を考慮するために編集できて、データベースに集められることができる。さらに、一旦識別されると、処置、適切な介入および防止方法は停止するか、またはフォトエイジングの外観および遺伝子型の特徴を逆転するために用いることができる。したがって、本発明は、老化と関連する態様を人工的に隠すかまたは覆うことを導くものでなく、実際に老化に関した現象と関連する処理および機構を逆転させることを導くものである。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様は、これらの同じ機構およびツールを他の細胞、例えば幹細胞（完全に未分化細胞）および原種細胞（部分的に分化した細胞）に適用することを導く。定義されたパラメーターに沿って細胞周期、細胞増殖および／またはこれらの細胞の遺伝子発現特徴を変えることによって、分化経路を決定して、疾患治療、防止および損傷の治癒のための細胞、組織および他の細胞構造を作成するかまたは再生することが可能である。
【００２７】
細胞増殖および遺伝子発現をモジュレーションする方法は、所望の効果を刺激するのに十分な量または線量の電磁放射に対する露出を含む（例えば、米国特許第６，３９８，７５３号及び６，１３０，２５４号、米国特許出願第２００２／００２８１８５、２００１／００５３３４７、２００３／０００４５５６、２００３／０００４４９９及び２００２／０１２３７４６を参照。これらすべては参照として特に全体が組み込まれている）。例えば、ＬＥＤに対する皮膚の露出は、様々な遺伝子産物の発現を刺激または抑制できる。それら同様の方法は、これらの細胞集団の細胞増殖および細胞周期モジュレーションの刺激または抑制を生じるために用いることができる。さらに、個々に使用されるいずれの刺激剤によって達成できない所望の効果のために、フォトモジュレーション（photomodulation）が、特定の経口作用薬（全身の影響のために）または局所用の作用薬（局所的な影響のために）（例えばビタミンＡ、レチン（retin）Ａ、レチノール）と組み合わせて使用できる。
【００２８】
影響を受けることができる細胞のタイプは、皮膚細胞（フォトエイジングの反転）、神経細胞（疾患予防および処置）、幹細胞（組織再生）、毛包の細胞（髪の発達または抑制）、炎症（疾患、感染または先天性障害による）プロセスと緊密に関係している細胞を含んでいる免疫系細胞、損傷修復およびそれら列記した組合せを含むが、これに限定されるものではない。モジュレーションは、好ましくは、細胞を可視光（例えば、紫色の、青色の、緑色の、黄色の、オレンジ色の、赤色の）、赤外線、紫外線光（ＵＶＡ、ＵＶＢ、UVA1、UVA2またはそれらの組合せ）または前述に列記したいずれの組合せなどの電磁放射（例えば、フォトモジュレーション）に露出することによって成し遂げられることができる。好適な露出強度および露出時間は、本願明細書に説明されたが、パルスされた露出、連続で周期的な露出を含んでよい。
【００２９】
遺伝子発現のモジュレーション
紫外線光の損傷は活性酸素種を発生し、一連の細胞シグナルの結果は、キナーゼカスケードと呼ばれる。線維芽細胞活性のアップレギュレーション及びダウンレギュレーションの最終的な共通経路のうちの1つは、MMP1（コラゲナーゼ１または間質コラゲナーゼ合成）、MMP９ゼラチナーゼＢ（gelatinaises B）およびMMP３（ストロメライシン1）を含む、様々なＭＭＰの生産をアップレギュレートして、増大するＡＰ−１による。それらＭＭＰ酵素の生成は、皮膚の真皮のコラーゲン、エラスチン及びＥＣＭの破壊となる。同時に、コラーゲンＩおよび他の構造タンパク質の実際の生成は減弱されるか、または、ダウンレギュレートされて、よってし、さらにプロセスが加速する。
【００３０】
生きている細胞、組織および器官の老化は、フリーラジカルの露出および酸化性ストレスに関連する。このモデルを老化皮膚に適用するために、加齢による老化は抗酸化防御機構の減少による結果であり、一方、UVのフォトエイジングおよび他の環境ストレスは、酸化性ストレスの増大であると考えることができる。抗酸化防御の減少または酸化性ストレスの増大による結果は、ＲＯＳまたはフリーラジカルの生成を高める。
【００３１】
遺伝子活性のモジュレーション
皮膚における高まったＲＯＳ生成は、細胞シグナルまたはシグナルトランスダクション経路を刺激し、変化した遺伝子活性を生成する。構造タンパク質（例えば、紫外線によって生じるコラーゲンの損傷、混乱および分裂）への損傷は、次々に細胞のシグナル伝達を変えて、遺伝子活性を変えることができるタンパク質、構造および機能を変える。高まったROS生成の他の可能な結果は、ＤＮＡ突然変異の生成であり、それに次いで、遺伝子構造を変えて、よって、細胞の通常の構造および機能を変えることができる。疾患および環境損傷への反応におけるまで、ヒトの状態における変化の多くは、個人間で遺伝子の構造の比較的小さい違いによって取り次ぐことができる。ヌクレオチド多形性（SNPs）は、ヒトおよび他の動物の生物学的反応の違いを識別し、潜在的に予測する手段として、現在非常に活発に調査されている。例えば、SNPsの特徴は、患者が多少特異的疾患か腫瘍を呈して、周知の予防処置をするかどうかの予測を可能にすることができる。他の考えられる適用は、重大な副作用を現す可能性が高く、したがってその薬の用法を回避し得る個人を識別するために、処方薬を提供する前に個人をスクリーニングするためにSNPsを使用することである。SNPsの他の潜在的な新規の使用は、ハプロタイプまたはSNPsのパターンを識別することであり、例えば、皮膚の加齢による老化に関連する。一部の個人および家族は、皮膚癌の危険性が減少したか、または単に同じ年齢層で同様の背景環境を有する彼らの仲間より若く見える。SNPsの側面は、老化皮膚の表現型変化と関係している一般的な要因を特徴づけることを発展することができる（環境的要因から高まった酸化性ストレスからの加速した老化の多大な危険性に個人をさらすSNP遺伝子型のパターンを定義した）。これは処置計画を考慮に入れ、多大なアンチエイジングの利点を有する。
【００３２】
TGF-Bは、細胞シグナル伝達のための主なサイトカインであって、表皮ケラチン生成細胞の成長を阻害して、熱線維芽細胞の成長を刺激する。さらに、主要なコラーゲン・エラスチンの合成および分泌を誘発して、MMP1およびMMP3の発現を阻害する。多数のTGF-B、TGF-B 1、TBR I、TBR IIがあり、それらの多くは皮膚細胞の老化においてダウンレギュレートされる。TGF-Bは、また、デセリン（Decerin）と結合することによって皮膚の老化における変えられた活性であり、これがコラーゲンと組み合う場合、コラーゲン繊維構造の率を制御することと同様に、皮膚のつやの強さに影響を及ぼす。c-Jeun MRNAは若い皮膚と比較して、ヒトの皮膚の活性および年齢が２倍になるが、しかし、c-fosは不変であった。MMP 2は、AP 1によってレギュレートされない。ERK活性は皮膚の老化で減少するが、JNK活性は皮膚の老化で３乃至４倍高まる。環境的損傷−損傷は、ヒトの体において解剖学的に変化することができる。これらの方法は、同時にコラーゲン分解を予防するステップを含み、ヒトの皮膚を回復させることを可能にすると共に、ヒトの皮膚の老化において新たなコラーゲンの形成を刺激することを可能にする。
【００３３】
高まったＭＭＰの結果は、ＥＲＫ、サイクリンＤ２、タイプＩ及びＩＩＩのプロコラーゲンの減少したレベルになった。これは中心的な遺伝子型の一部であり、表現型がc-gen活性を減少させて、ERK活性を高めることと同様に多くのケラチン生成細胞を刺激する。
【００３４】
サンスクリーンのシステム、局所油と抗酸化剤、局所油とフォトモジュレートしたＥＣＭ刺激剤とＭＭＰとＭＭＰ阻害剤と様々な組み合わせと上記の混合。また、c-gen構造を阻害することはAP-1の形成を阻害して、よって、MMP系を減弱させ、ケラチン生成細胞および線維芽細胞の増殖を誘発する。
【００３５】
ミトコンドリア活性のモジュレーション
ミトコンドリアおよびATP生成メカニズム（例えば、シトクロム発現）は、電磁放射によってモジュレーションされることができる。ＬＥＤ光は、活性において取り次ぎされるレドックスまたはレセプタ・タイプ・チロシンホスファターゼ（RTPT）を経て、細胞表面レセプタを活性化させる。マイトジェン活性経路に対比してＳＡＰ（ストレス活性経路）と比較し、対照ＳＡＰはＭＭＰを高め、c-genが上昇する場合にプロコラーゲン１及び２が減少する。主にＥＣＭ生成に関連し、一方で、ＭＡＰ経路がＩＲＫ誘発のサイクリンを活性化し、細胞成長を促進し、ＰＳＡＴはタンパク質生成を増減する傾向があり、一方で、ＭＡＰＳは細胞成長を増減する。Ｒａｓ／ＭＡＰ／ＡＰ−１経路は、損傷に対する反応において重要な役割を担う。ＦＧＦＲ１は、プロモーター領域の部位及びＩＬ１アンタゴニストプロモーターの部位を含む。また、UVに露出された後、抗酸化合成物は増加したMMPを阻害することができないが、抗酸化合成物は抗紅斑日焼け止め効果を有し、リコピンはこれらのうちの1つである。ＬＥＤフォトモジュレーションはまた、日焼け活性を減弱させるために用いることができ、MMPレベルは約24時間後に最大になった。ボランティアの腕の二箇所でＭＡＤの最小の紅斑投与をさせ、ＧＷ装置で１日に２回処理させて、クロモメーターで赤みを減じさせるようにソーラーシミュレータを使用する。生検は、UV後にGWで処理する場合に起こることを示す。レチノイドのシトクロムＰ−４５０を阻害することは、レチノイドの強度濃度を高める。
【００３６】
動作の特定の理論に制限されていることを望まない一方、本発明は、外観上、構造的及び機能的により若く、さらに若くまたは老化してない皮膚と関連する遺伝子型の発現を導く、複数のレセプタを介在する経路が、ヒトまたは哺乳類の皮膚でフォトモジュレーションされるという驚くべき発見を含む。
【００３７】
赤外線を参照するに、放射線はＭＭＰ１を誘発した。赤外線は、ＥＲＫ１／２の活性であるＭＡＰＫシグナリング経路のアップレギュレーションまたは活性路によって、ＭＭＰ１の生成が可能であり、ＭＭＰ１遺伝子のプロモーター領域が熱の発生を伴わずにＩＲＡによって活性にされたが、ＴＩＭＰ１は増大しなかった。MMP-8またはエラスチナーゼは炎症性の反応で増加されて、さらに、AP 1が関係する。そして、NF-KBが高まった際に、継続した炎症の存在を止める、より多くのIL-1およびTNFaを活性化させる。
【００３８】
線維芽細胞センサー・マトリックスがIL-1およびTNFaを取り囲み、マトリックスと接触する場合、活性が低くコラーゲンの生成がわずかとなる傾向となるが、コラーゲンの存在がゼラチンのような産物を分解する場合、炎症が持続すると、IL-1およびTNFaはより多くのコラーゲンを生産する傾向がある。コラーゲンは、増殖するだけでなくて、傷跡もあまり生じない。
【００３９】
サイトカインを阻害する局所的な化合物は、間接的なＭＭＰ阻害剤である。その理由は、化合物がＭＭＰのシグナル経路を遮断し、基本的にこれを遮断する。同じことがＭＭＰの調節にもあてはまる。機能性食品に関して、ビタミンCは、安定コラーゲン分子を構成するために、局所的に適用されることができる。コラーゲンＩ及びコラーゲンＩＩＩは局所的なビタミンＣによって刺激され、一方で、エラスチン、フィブリリン（Fibrilin）１／２は影響を受けないし、ＭＭＰ１、２および9は影響を受けない。ＴＩＭＰは高まり、ＴＩＭＰ２は変わらなかった。
【００４０】
損傷の治癒及び治療におけるモジュレーション
損傷治癒の継続中、ECMのタンパク質分解は、修復及び再生の基本的特徴である。損傷の修復は、麻酔性又は傷ついた組織、細胞及び／又は組織の遊走、血管形成、新たに合成されたＥＣＭの再生、並びに細胞成長因子の調節を含む。損傷を修復する間に、ＭＭＰ１及びＭＭＰ３はＭＭＰ２及び９と同様に高まる。特に、ＭＭＰ１３は慢性損傷であるが、急性ではない。また、ＴＩＭＰは変化される。ＭＭＰ１、３、９はＵＶＢで高まり、エラスチンおよびフィブリリアン バースシアン（fibrilian verscian）が高まり、
非機能的なエラスチン繊維の形成となり、皮膚の弾力および老化又はフォトエイジングで老化した皮膚を減少する。コラーゲンＩが減少され、ＵＶＡはＭＭＰ１、２、３の高まった発現を示す。
【００４１】
健常の場合と比較して、全身浮腫強度症皮膚線維芽細胞の疾患状態は、より少ないMMP1およびMMP3を生じ、より多くのTIMP1を生じた。皮膚ガンＢＣＣは、より多いＭＭＰ１、２、９及び１１を生成する。フォトエイジング、挫傷、皮膚の低色素性領域および線維症のより多くの徴候。老化していない皮膚のフォトエイジング、加齢による老化、または環境による老化を予防する方法および発明は、皮膚におけるＲＯＳの存在を減らすためにフォトエイジングの局所の抗酸化剤の作用を阻止するレチノイドを含む。環境的なストレスは、オキシダント、熱、紫外線を含む。したがって、ＬＥＤ光線治療は、ECMタンパク質／コラーゲン刺激剤およびＭＭＰ阻害剤の両者である。線量はＡＰ−１及びＮＦ−ＫＢのＵＶＢ誘発に依存し、ＭＭＰ２及びＭＭＰ９を誘発した。コラーゲン束の形成は、皮膚の強度、張りおよび弾力の原因となる。
【００４２】
下記の実施例は本発明の実施態様を例示するが、本発明の範囲を制限するように認識されない。
【実施例】
【００４３】
本発明の様々な実施形態のパワーポイント（PowerPoint）のプレゼンテーションおよび本発明の方法によって調節できる遺伝子産物のリストが、本願明細書に添付される。
【００４４】
本発明の他の実施態様及び使用は、本明細書に開示された本発明の詳細及び実施を考慮することで当業者にとって明白である。すべての出版物、米国及び外国の特許文献、特許出願を含む本明細書のすべての引用文献は、参照によって、特に完全に組み込まれる。詳細な説明および実施例が、請求項によって示される本発明の真の範囲および趣旨だけによって典型的であるとみなされることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞増殖及び遺伝子発現の調節のための方法及び装置に関する。特に、本発明は、皮膚のフォトエイジング（photoaging）に対する抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢による老化は、皮膚の構造及び機能の変化と同様に、ヒトおよび哺乳類の外見に、一群の変化をもたらす。全ての生きている細胞、組織および器官も、加齢による老化と関連して変化を被る。ヒトの皮膚は非常に分かりやすい器官であるため、加齢による老化と関連した変化は、容易に明らかとなり認識しやすい。これらの変化は、基礎となる構造的で機能的な変化の反映である。
【０００３】
皮膚の加齢による老化と関連する表現型は、遺伝子型変異の外界に向けた反映と発現であり、皮膚の細胞の範囲内で生じる。皮膚の老化で最も広く認められた形態は、日光に対する過剰な露出と慢性的な露出を繰り返してできるものであり、通常、フォトエイジングと呼ばれる。特に、紫外線A（ＵＶＡ）および紫外線B（ＵＶＢ）の特定の部分が、フォトエイジングと関連する、主要な原因となる要因であることが分かっている。
【０００４】
長年の間、フォトエイジングは作用の異なるメカニズムで起こると考えられており、または、加齢による老化とはどうも異なるものと考えられていた。しかしながら、最近では、フォトエイジングと加齢による老化が同一の経路でないにしても、類似していることが認識されている。
【０００５】
太陽光線は、紫外線（ＵＶ）、可視光線及び赤外線からなる。現行では、紫外線をＵＶＡ（３２０乃至４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０乃至３２０ｎｍ）およびＵＶＣ（２９０ｎｍ未満）に分けている。ＵＶＣ放射線は、成層圏のオゾンによって妨げられて、地球の表層に届かないが、殺菌ランプおよび他の機械によって発生することができる。ＵＶＡとＵＶＢの太陽光線は地上に到達し、フォトエイジングの主要な要因であると信じられている。ＵＶＡ放射線はさらに、ＵＶＡ１とＵＶＡ２とに分割される。ＵＶＢがフォトエイジングの主要な要因であると信じられている一方、今では、ＵＶＡ内のある波長範囲もフォトエイジングに関連した変化につながるものと認められている。
【０００６】
ヒトの皮膚に対するＵＶＡおよびＵＶＢ光線の露出は、皮膚における活性酸素種（ＲＯＳ）の誘発を含む一連の分子の結果を起こす。一連の細胞シグナルの結果、コラーゲンの産生の調節が減じられ、皮膚の構造タンパク質を分解することが知られている様々な酵素の調節が高められた。この最終結果は、コラーゲンの減少と、損傷の産出である。ＵＶＡまたはＵＶＢ（あるいはこれらの組み合わせ）の損傷に対する皮膚の反応は、皮膚の損傷を治癒するメカニズムによって損傷を修復することである。概して、これらの損傷を修復するメカニズムは不完全であり、多くが太陽の瘢痕として考慮される。皮膚においてＵＶＡまたはＵＶＢの損傷が長年経った後、フォトエイジングと呼ばれる可視できる表現型の変化に現れる、慢性の太陽の瘢痕が発展し、それは太陽の瘢痕の可視できる表面的な所見と考えられる。
【０００７】
皮膚のフォトエイジングは、日焼けと関連するような高レベルの急性な損傷により生じ得る。これは、皮膚の炎症プロセスと、関連する細胞のメカニズムを引き起こす。また、日焼け反応を生じない、より慢性的な低レベルのタイプの損傷があるが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる。例えば、タバコの煙などコラーゲンの産生を減少し、コラーゲン分解酵素を高めることが知られている他のプロセスがまた、ＵＶＡ／ＵＶＢ光線による可視できて明らかに同様のフォトエイジングである変化に関連する。これは、同一の双子のうち1人だけが長年タバコを吸っている双子の写真で顕著に認識することができる。
【０００８】
ＵＶＢの照射を多量に浴びると、皮膚の赤みや肌の日焼けをもたらす。典型的には、閾値レベルは最小紅斑線量（ＭＥＤ）として説明され、概して、２９０乃至３００ナノメートルのUBV波長によって生じる。波長が長くなるにつれて、赤みや日焼けの反応をもたらし難くなり、実際、３２０ナノメートルの波長は、紅斑および日焼けを生じる２９０乃至３００ナノメートルの範囲よりも約１００倍ほど弱い３４０ナノメートルの波長の約１００倍くらい強力である。ＵＶＢに対する総露出はフォトエイジングによる外観への表れとより関連があり、日焼けは、例えば、悪性黒色腫などの皮膚の悪性変化をより誘発しやすい。対照的に、ＵＶＡ照射は赤みだけでなく日焼けをもたらし、概して、ＵＶＡ照射は、タンニングベッド（tanning beds）と呼ばれて用いられる波長である。ＵＶＡは長波長の照射であり、一日のうち、早朝と午後の遅い時間に比例して多くなり、ＵＶＢは、概して最も支配的な照射であり、夏の太陽が照りつける日中の時間帯の露出している期間に強く、さらに、ＵＶＡ照射は、あるサンブロック、あるサンスクリーン、また自動車のガラスまでをも通過する。したがって、仕事またはレクリエーションで、左ハンドルの自動車をかなり長時間運転する患者の場合、顔の右側よりも左側では、しばしば大きなしわが寄って、茶色の色素沈着や赤みを帯びて、全体に老いた外観が見られる。
【０００９】
例えば、オーストラリアなど、日照量が多く、かなり色白の顔をした国民の国においては、右ハンドルの自動車が使用されており、概して、顔の右半分に前述したような変化が見られる。フォトエイジングのパターンは、解剖学的に、日光により慢性的に露出させる体の領域によって決定される。このように、顔、首、手背、上の胸部、下腕、下脚、髪スタイルや髪密度に依存する耳およびハゲかかった領域は、多大なフォトエイジングの変化を表す。
【００１０】
加齢による変化およびフォトエイジングの変化は、概して、皮膚のきめ細かい線およびシワによって明らかである。皮膚に対するより粗く、クレピー（crepey）な肌合い、皮膚のゆるみ、垂下している皮膚、ムラのある色素沈着、茶色の斑点のついた色素、肌色、肌のきめ、肌の明るさの損失、傷あと及び肌の血色の悪さ。皮膚は幾つかの層から構成され、最外層はストラタモコルニアム（stratamocornium）（ＳＣ）と呼ばれ、次層は表皮（ＥＰＩ）であり、真皮の真下に真皮（ＤＥＲ）が位置する。外層のＳＣは、主に環境的な曝露から皮膚を保護するための防御機構の役割をし、さらに皮膚からの水分損失を最小限にする手助けをする。表皮は真皮のように、多数の重要で分岐した役割をする。真皮は、皮膚の主要な構造タンパク質を含む。それらのタンパク質は、コラーゲン、エラスチン及び基質である。それらは、真皮内で線維芽細胞によって生成される。線維芽細胞は、複雑で比較的明確な一連の細胞受容体および細胞のシグナル機構によって調節される、上述のそれらタンパク質を生成する活性を制御する。
【００１１】
また、細胞増殖は重要な活動である。例えば、真皮はさらに、血管、神経線維、油胞、汗腺、毛包および多くの他の重要な構成要素を含んでいる。細胞のシグナル伝達による著しく複雑な内側のコミュニケーションが皮膚の細胞にある。線維芽細胞はプロコラーゲン繊維と呼ばれるものを生じ、次いで、コラーゲン繊維に非対称で構成されて、真皮内で束を形成する。デコリン（decorin）のような他の分子は、コラーゲンの機能に影響を及ぼす。体内にコラーゲン繊維、例えば、コラーゲンＩ、IIIなどの様々なサブタイプがある。コラーゲンＩは皮膚のほぼ８５％を含み、コラーゲンＩＩＩはほぼ１０％を含む。しかしながら、フォトエイジングの影響を被った皮膚で、コラーゲンＩの量は減少し、コラーゲンＩＩＩ／Ｉの比率は変わる。
【００１２】
また、老化皮膚において重要な役割を果たすマトリックス・メタロプロテイナーゼ（MMP）と呼ばれる様々な酵素がある。線維芽細胞も、損傷した構造ECMの除去およびＥＣＭの修復および生成での損傷の治癒において、重要な機能を有する。コラーゲンＩは、ＭＭＰＩ（コラーゲナーゼ）によって主に分解される。種々のMMP酵素があり、それらは皮膚の一つ以上の構造タンパク質を分解させる。これら分解性のMMP酵素が損傷した皮膚の除去（例えば、損傷の治癒において）で重要な役割をつとめると共に、通常の皮膚における活性と増加した量の合成は、加齢による老化およびフォトエイジングの両者で共に見られる変化に関与することを助ける。同様に、コラーゲンＩの生成が減少または消滅される場合、これは、結果として、加齢による老化した皮膚またはフォトエイジングによる老化した皮膚に関連する変化となる。老化または老齢化の線維芽細胞は、コラーゲンＩの減少した合成と、MMPＩの高まった合成を表す。同様の変化は、ＵＶＡ／ＵＶＢの露出でも認識される。他の環境的な要因が、同様の変化を生じる。
【００１３】
ある薬剤、治療、化学製品、活性剤が、加齢による老化またはフォトエイジングによる老化皮膚の表現型を戻すことを証明された。幾らかの局所的に適用された薬剤は、紫外線光の反射か吸収によって物理的または光学バリアとして役立つ。このように、皮膚を保護している。また、ＵＶの損傷から生じるＤＮＡダイマーを実際に修復することが示される酵素がある。他の局所的に適用した薬剤または経口薬剤あるいは全身作用の薬剤は、皮膚の外観を改善することが証明されている。一つの古典的で既知の薬剤は、レチノイドと呼ばれる、局所的のビタミンＡ派生物である。多数の研究は、すべてのトランス型のレチノイン酸（RA）を用いて、フォトエイジングで老化した皮膚の外見または表現型を改善する性能を証明した。多くの経路は、RA、更にはレチノール（RO）の作用のメカニズムを含む。細胞のシグナル伝達経路での作用の多くのメカニズムは、ＲＡがアンチエイジング効果を生じるように思える。
【００１４】
幾つかの現在のアンチエイジング治療の一つの目的は、皮膚のＥＣＭ及び真皮でのコラーゲンの生成を高めることである。コラーゲンIは、増加するコラーゲンのより望ましい形態であると一部では信じられている。このために、フォトエイジングによる老化した皮膚がより望ましくない粘弾特性を有するので、あるサポートがあり、これは、部分的に、コラーゲンＩに対する、コラーゲンIIIの増大した比率によると考えられる。他のアンチエイジングのアプローチは、ECMでの分解酵素の活性または生成を減らすことが、皮膚の外見でのアンチエイジング効果を同様にして生成することを示す。両方の組合せをすることは、さらにより有益である。新規なコラーゲンＩの生成は、新雪が積もる場合と類似している。新雪の積雪量は、溶解する新雪の降雪量と同様に、降り積もる降雪量の両者に依存する。このように、新規なコラーゲン生成（降雪する新雪）を刺激したアンチエイジングの治療を構想することができる。駐車場の黒いアスファルトが接する、より暖かい黒いアスファルトが冷たいコンクリート又は凍った地面に隣接する場合、新雪の降雪量が両領域において等しい一方で、アスファルトでの降雪量は溶解されて少ない。アンチエイジング治療がコラーゲンＩの生成を刺激するが、ＭＭＰ１活性を弱めない場合、コラーゲンＩでの最終的な増加は、ＭＭＰ１の活性がさらに減ずる場合よりも小さい。
【００１５】
歴史的に、アンチエイジングまたは年齢回復治療の達成において、ヒトの皮膚を若い外観に戻す多くのアプローチがあった。ほとんどの方法は、体自身の損傷を治癒する機構を引き起こす、ある形態を利用する。より破壊的な外傷方法は、角質層およびしばしば一部の真皮をはがす化学製品を用いるか、または、それらは、サンドペーパー若しくは皮膚擦傷によって機械的に摩滅されるか、あるいは、より最近の高エネルギーの熱レーザーが、皮膚を蒸発するかまたは固めるために用いられる。これらの方法は長期にわたって苦しく、損傷している期間を有して、損傷治療を必要とする。一般的に、患者は損傷の治癒の期間中、日々の社会的および事業的活動を制限しなければならない。その後、皮膚は年月にわたって損傷治癒および損傷の再生プロセスを受けて、それによって、ダメージは修復され、皮膚に新規な構造タンパク質が生じる。これらの処理は、概して、皮膚に制御されたエントリを生成することになり、瘢痕化する危険を最小化する損傷処置環境を提供する。これらの方法は、多くの問題を生じ、さらに、時々皮膚の瘢痕化しているか破局的な色素変化を醜くすることが悪評として知られている。しかしながら、適切に良好な損傷の処置が実行されて、多くの人々は、著しく、時々、劇的なアンチエイジング効果を成し遂げた。近年、他の緩和的な方法がより一般的になってきており、その方法は、古典的な形成外科のつり上げ手法（lifting procedure）と、外側の角質層と表皮が除去されないか、または皮膚からブレート（blated）されない、非剥離と呼ばれるより新規な手法を含むが、さまざまな手段及び方法によって保護され、機転がきかない。非剥離方法は、概して自然の熱であり、レーザー光、強烈なパルス光、無線周波数またはマイクロ波エネルギー送達の様々な手段によって、真皮に熱的な損傷をもたらす。これらの治療の背景にある理論は、この損傷が、発症せず、悪化せず、瘢痕化せず、他と併発しないで、所望の構造タンパク質の最終的な増加となることである。結果は、時々外傷となるが、この治療によって極めて可変的だった。個人の変わりやすい損傷治癒修復メカニズムおよび彼らの身体及び皮膚の全体的な健康、並びに多くの他の要因はこの変動性に関与する。
【００１６】
レチノイン酸、局在ビタミンＣ、局在ビタミンＥおよび他の抗酸化剤、他のシワ取りクリーム並びにローション剤のようなアンチエイジングの目的のために開発された、さまざまな局所薬がある。これらの多数は周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
危険性、併発性、回復に必要な時間、痛み、不快、外科的、化学的、電磁放射に伝統的に関連した損傷処置または副作用、及び他のタイプの治療を生じずに、加齢により老化した皮膚、フォトエイジングにより老化した皮膚、または環境的に損傷を受けた皮膚の外観を改善する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願明細書において実施されて広く記載されているように、本発明は、フォトエイジングまたは損傷による皮膚の外見を改善するための方法および装置を目的とする。方法および装置は、細胞増殖の調節並びに皮膚および他の細胞の遺伝子発現を含む。
【００１９】
本発明の一つの実施態様は、例えば、ＬＥＤ若しくは他の電磁気放射処置によるフォトモジュレーションの適用によって、フォトエイジング（美しさの維持）又は加齢あるいは環境的に損傷で誘発されたヒトの皮膚の老化の外観を若返らせるのと同様に防止するための方法を導く。好ましくは、本発明は、皮膚の細胞の細胞増殖の調節及び／又はそのような細胞の遺伝子発現の調節を導く。
【００２０】
本発明の他の実施態様は、老化皮膚の異なる表現型を特徴とする様々な遺伝子型と、さらにそのような表現型のコレクション又はライブラリからなるデータベースを導く。データベースは、同じ疾患の様々な異なる個人、または異なる疾患の様々な個人から識別される複数の遺伝子型を含んでよい。
【００２１】
本発明の他の実施態様は、細胞増殖及び／又は遺伝子発現を遂行するために、光または電磁放射によるフォトモジュレーションを導く。電磁放射の異なるタイプの例は、超音波、電波、ミクロ光線、磁場、老化皮膚の遺伝子型または表現型の変化をもたらす任意の電気刺激、および前述に列記したものの組合せを含む。
【００２２】
本発明の他の実施態様および利点は、本明細書に部分的に記載され、部分的にこの明細書から明白であり、本発明の実行から学ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施されて、広く本願明細書において記載されているように、本発明は細胞増殖および遺伝子発現の調節、特に、皮膚のフォトエイジングの抑制のための方法および装置を目的とする。
【００２４】
皮膚のフォトエイジングは多くのメカニズムによって生じ、例えば、少し例を挙げれば、タバコの煙、日光に対する露出などの環境的要因および不健康を含む。これらの結果は、皮膚および関連する細胞メカニズムの炎症プロセスを引き起こすことができる。さらに、日焼け反応をもたらさないが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる、より慢性の低レベルのタイプの損傷がある。皮膚の加齢による老化並びにフォトエイジングおよび他の環境的に誘発された変化は多くを共有するか、または、場合によっては、UVのように全ての同じ経路は皮膚のフォトエイジングを誘発する。これらの経路は、細胞増殖のアップレギュレーションおよび／またはダウンレギュレーションを含み、さらに多くの異なる種類の遺伝子の発現レベルの変化を含む。
【００２５】
驚くべきことに、細胞増殖の調節および遺伝子発現の調節のこの組合せが皮膚および他の細胞および組織のフォトエイジングの原因となるということが発見されて、したがって、フォトエイジングは逆転することができるか、またはこれら同様手法に影響を及ぼすことによって少なくとも改善されることができる。したがって、本発明の一つの実施態様は、フォトエイジング、他の皮膚および細胞に関連した疾患の疾病の表現型および遺伝子型発現特徴を識別して、相関させることを導く。一旦識別されると、相関しているマップは、適切な処置を修正するために類似した疾患および状況の迅速で効果的な識別を考慮するために編集できて、データベースに集められることができる。さらに、一旦識別されると、処置、適切な介入および防止方法は停止するか、またはフォトエイジングの外観および遺伝子型の特徴を逆転するために用いることができる。したがって、本発明は、老化と関連する態様を人工的に隠すかまたは覆うことを導くものでなく、実際に老化に関した現象と関連する処理および機構を逆転させることを導くものである。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様は、これらの同じ機構およびツールを他の細胞、例えば幹細胞（完全に未分化細胞）および原種細胞（部分的に分化した細胞）に適用することを導く。定義されたパラメーターに沿って細胞周期、細胞増殖および／またはこれらの細胞の遺伝子発現特徴を変えることによって、分化経路を決定して、疾患治療、防止および損傷の治癒のための細胞、組織および他の細胞構造を作成するかまたは再生することが可能である。
【００２７】
細胞増殖および遺伝子発現をモジュレーションする方法は、所望の効果を刺激するのに十分な量または線量の電磁放射に対する露出を含む（例えば、米国特許第６，３９８，７５３号及び６，１３０，２５４号、米国特許出願第２００２／００２８１８５、２００１／００５３３４７、２００３／０００４５５６、２００３／０００４４９９及び２００２／０１２３７４６を参照。これらすべては参照として特に全体が組み込まれている）。例えば、ＬＥＤに対する皮膚の露出は、様々な遺伝子産物の発現を刺激または抑制できる。それら同様の方法は、これらの細胞集団の細胞増殖および細胞周期モジュレーションの刺激または抑制を生じるために用いることができる。さらに、個々に使用されるいずれの刺激剤によって達成できない所望の効果のために、フォトモジュレーション（photomodulation）が、特定の経口作用薬（全身の影響のために）または局所用の作用薬（局所的な影響のために）（例えばビタミンＡ、レチン（retin）Ａ、レチノール）と組み合わせて使用できる。
【００２８】
影響を受けることができる細胞のタイプは、皮膚細胞（フォトエイジングの反転）、神経細胞（疾患予防および処置）、幹細胞（組織再生）、毛包の細胞（髪の発達または抑制）、炎症（疾患、感染または先天性障害による）プロセスと緊密に関係している細胞を含んでいる免疫系細胞、損傷修復およびそれら列記した組合せを含むが、これに限定されるものではない。モジュレーションは、好ましくは、細胞を可視光（例えば、紫色の、青色の、緑色の、黄色の、オレンジ色の、赤色の）、赤外線、紫外線光（ＵＶＡ、ＵＶＢ、UVA1、UVA2またはそれらの組合せ）または前述に列記したいずれの組合せなどの電磁放射（例えば、フォトモジュレーション）に露出することによって成し遂げられることができる。好適な露出強度および露出時間は、本願明細書に説明されたが、パルスされた露出、連続で周期的な露出を含んでよい。
【００２９】
遺伝子発現のモジュレーション
紫外線光の損傷は活性酸素種を発生し、一連の細胞シグナルの結果は、キナーゼカスケードと呼ばれる。線維芽細胞活性のアップレギュレーション及びダウンレギュレーションの最終的な共通経路のうちの1つは、MMP1（コラゲナーゼ１または間質コラゲナーゼ合成）、MMP９ゼラチナーゼＢ（gelatinaises B）およびMMP３（ストロメライシン1）を含む、様々なＭＭＰの生産をアップレギュレートして、増大するＡＰ−１による。それらＭＭＰ酵素の生成は、皮膚の真皮のコラーゲン、エラスチン及びＥＣＭの破壊となる。同時に、コラーゲンＩおよび他の構造タンパク質の実際の生成は減弱されるか、または、ダウンレギュレートされて、よってし、さらにプロセスが加速する。
【００３０】
生きている細胞、組織および器官の老化は、フリーラジカルの露出および酸化性ストレスに関連する。このモデルを老化皮膚に適用するために、加齢による老化は抗酸化防御機構の減少による結果であり、一方、UVのフォトエイジングおよび他の環境ストレスは、酸化性ストレスの増大であると考えることができる。抗酸化防御の減少または酸化性ストレスの増大による結果は、ＲＯＳまたはフリーラジカルの生成を高める。
【００３１】
遺伝子活性のモジュレーション
皮膚における高まったＲＯＳ生成は、細胞シグナルまたはシグナルトランスダクション経路を刺激し、変化した遺伝子活性を生成する。構造タンパク質（例えば、紫外線によって生じるコラーゲンの損傷、混乱および分裂）への損傷は、次々に細胞のシグナル伝達を変えて、遺伝子活性を変えることができるタンパク質、構造および機能を変える。高まったROS生成の他の可能な結果は、ＤＮＡ突然変異の生成であり、それに次いで、遺伝子構造を変えて、よって、細胞の通常の構造および機能を変えることができる。疾患および環境損傷への反応におけるまで、ヒトの状態における変化の多くは、個人間で遺伝子の構造の比較的小さい違いによって取り次ぐことができる。ヌクレオチド多形性（SNPs）は、ヒトおよび他の動物の生物学的反応の違いを識別し、潜在的に予測する手段として、現在非常に活発に調査されている。例えば、SNPsの特徴は、患者が多少特異的疾患か腫瘍を呈して、周知の予防処置をするかどうかの予測を可能にすることができる。他の考えられる適用は、重大な副作用を現す可能性が高く、したがってその薬の用法を回避し得る個人を識別するために、処方薬を提供する前に個人をスクリーニングするためにSNPsを使用することである。SNPsの他の潜在的な新規の使用は、ハプロタイプまたはSNPsのパターンを識別することであり、例えば、皮膚の加齢による老化に関連する。一部の個人および家族は、皮膚癌の危険性が減少したか、または単に同じ年齢層で同様の背景環境を有する彼らの仲間より若く見える。SNPsの側面は、老化皮膚の表現型変化と関係している一般的な要因を特徴づけることを発展することができる（環境的要因から高まった酸化性ストレスからの加速した老化の多大な危険性に個人をさらすSNP遺伝子型のパターンを定義した）。これは処置計画を考慮に入れ、多大なアンチエイジングの利点を有する。
【００３２】
TGF-Bは、細胞シグナル伝達のための主なサイトカインであって、表皮ケラチン生成細胞の成長を阻害して、熱線維芽細胞の成長を刺激する。さらに、主要なコラーゲン・エラスチンの合成および分泌を誘発して、MMP1およびMMP3の発現を阻害する。多数のTGF-B、TGF-B 1、TBR I、TBR IIがあり、それらの多くは皮膚細胞の老化においてダウンレギュレートされる。TGF-Bは、また、デセリン（Decerin）と結合することによって皮膚の老化における変えられた活性であり、これがコラーゲンと組み合う場合、コラーゲン繊維構造の率を制御することと同様に、皮膚のつやの強さに影響を及ぼす。c-Jeun MRNAは若い皮膚と比較して、ヒトの皮膚の活性および年齢が２倍になるが、しかし、c-fosは不変であった。MMP 2は、AP 1によってレギュレートされない。ERK活性は皮膚の老化で減少するが、JNK活性は皮膚の老化で３乃至４倍高まる。環境的損傷−損傷は、ヒトの体において解剖学的に変化することができる。これらの方法は、同時にコラーゲン分解を予防するステップを含み、ヒトの皮膚を回復させることを可能にすると共に、ヒトの皮膚の老化において新たなコラーゲンの形成を刺激することを可能にする。
【００３３】
高まったＭＭＰの結果は、ＥＲＫ、サイクリンＤ２、タイプＩ及びＩＩＩのプロコラーゲンの減少したレベルになった。これは中心的な遺伝子型の一部であり、表現型がc-gen活性を減少させて、ERK活性を高めることと同様に多くのケラチン生成細胞を刺激する。
【００３４】
サンスクリーンのシステム、局所油と抗酸化剤、局所油とフォトモジュレートしたＥＣＭ刺激剤とＭＭＰとＭＭＰ阻害剤と様々な組み合わせと上記の混合。また、c-gen構造を阻害することはAP-1の形成を阻害して、よって、MMP系を減弱させ、ケラチン生成細胞および線維芽細胞の増殖を誘発する。
【００３５】
ミトコンドリア活性のモジュレーション
ミトコンドリアおよびATP生成メカニズム（例えば、シトクロム発現）は、電磁放射によってモジュレーションされることができる。ＬＥＤ光は、活性において取り次ぎされるレドックスまたはレセプタ・タイプ・チロシンホスファターゼ（RTPT）を経て、細胞表面レセプタを活性化させる。マイトジェン活性経路に対比してＳＡＰ（ストレス活性経路）と比較し、対照ＳＡＰはＭＭＰを高め、c-genが上昇する場合にプロコラーゲン１及び２が減少する。主にＥＣＭ生成に関連し、一方で、ＭＡＰ経路がＩＲＫ誘発のサイクリンを活性化し、細胞成長を促進し、ＰＳＡＴはタンパク質生成を増減する傾向があり、一方で、ＭＡＰＳは細胞成長を増減する。Ｒａｓ／ＭＡＰ／ＡＰ−１経路は、損傷に対する反応において重要な役割を担う。ＦＧＦＲ１は、プロモーター領域の部位及びＩＬ１アンタゴニストプロモーターの部位を含む。また、UVに露出された後、抗酸化合成物は増加したMMPを阻害することができないが、抗酸化合成物は抗紅斑日焼け止め効果を有し、リコピンはこれらのうちの1つである。ＬＥＤフォトモジュレーションはまた、日焼け活性を減弱させるために用いることができ、MMPレベルは約24時間後に最大になった。ボランティアの腕の二箇所でＭＡＤの最小の紅斑投与をさせ、ＧＷ装置で１日に２回処理させて、クロモメーターで赤みを減じさせるようにソーラーシミュレータを使用する。生検は、UV後にGWで処理する場合に起こることを示す。レチノイドのシトクロムＰ−４５０を阻害することは、レチノイドの強度濃度を高める。
【００３６】
動作の特定の理論に制限されていることを望まない一方、本発明は、外観上、構造的及び機能的により若く、さらに若くまたは老化してない皮膚と関連する遺伝子型の発現を導く、複数のレセプタを介在する経路が、ヒトまたは哺乳類の皮膚でフォトモジュレーションされるという驚くべき発見を含む。
【００３７】
赤外線を参照するに、放射線はＭＭＰ１を誘発した。赤外線は、ＥＲＫ１／２の活性であるＭＡＰＫシグナリング経路のアップレギュレーションまたは活性路によって、ＭＭＰ１の生成が可能であり、ＭＭＰ１遺伝子のプロモーター領域が熱の発生を伴わずにＩＲＡによって活性にされたが、ＴＩＭＰ１は増大しなかった。MMP-8またはエラスチナーゼは炎症性の反応で増加されて、さらに、AP 1が関係する。そして、NF-KBが高まった際に、継続した炎症の存在を止める、より多くのIL-1およびTNFaを活性化させる。
【００３８】
線維芽細胞センサー・マトリックスがIL-1およびTNFaを取り囲み、マトリックスと接触する場合、活性が低くコラーゲンの生成がわずかとなる傾向となるが、コラーゲンの存在がゼラチンのような産物を分解する場合、炎症が持続すると、IL-1およびTNFaはより多くのコラーゲンを生産する傾向がある。コラーゲンは、増殖するだけでなくて、傷跡もあまり生じない。
【００３９】
サイトカインを阻害する局所的な化合物は、間接的なＭＭＰ阻害剤である。その理由は、化合物がＭＭＰのシグナル経路を遮断し、基本的にこれを遮断する。同じことがＭＭＰの調節にもあてはまる。機能性食品に関して、ビタミンCは、安定コラーゲン分子を構成するために、局所的に適用されることができる。コラーゲンＩ及びコラーゲンＩＩＩは局所的なビタミンＣによって刺激され、一方で、エラスチン、フィブリリン（Fibrilin）１／２は影響を受けないし、ＭＭＰ１、２および9は影響を受けない。ＴＩＭＰは高まり、ＴＩＭＰ２は変わらなかった。
【００４０】
損傷の治癒及び治療におけるモジュレーション
損傷治癒の継続中、ECMのタンパク質分解は、修復及び再生の基本的特徴である。損傷の修復は、麻酔性又は傷ついた組織、細胞及び／又は組織の遊走、血管形成、新たに合成されたＥＣＭの再生、並びに細胞成長因子の調節を含む。損傷を修復する間に、ＭＭＰ１及びＭＭＰ３はＭＭＰ２及び９と同様に高まる。特に、ＭＭＰ１３は慢性損傷であるが、急性ではない。また、ＴＩＭＰは変化される。ＭＭＰ１、３、９はＵＶＢで高まり、エラスチンおよびフィブリリアン バースシアン（fibrilian verscian）が高まり、
非機能的なエラスチン繊維の形成となり、皮膚の弾力および老化又はフォトエイジングで老化した皮膚を減少する。コラーゲンＩが減少され、ＵＶＡはＭＭＰ１、２、３の高まった発現を示す。
【００４１】
健常の場合と比較して、全身浮腫強度症皮膚線維芽細胞の疾患状態は、より少ないMMP1およびMMP3を生じ、より多くのTIMP1を生じた。皮膚ガンＢＣＣは、より多いＭＭＰ１、２、９及び１１を生成する。フォトエイジング、挫傷、皮膚の低色素性領域および線維症のより多くの徴候。老化していない皮膚のフォトエイジング、加齢による老化、または環境による老化を予防する方法および発明は、皮膚におけるＲＯＳの存在を減らすためにフォトエイジングの局所の抗酸化剤の作用を阻止するレチノイドを含む。環境的なストレスは、オキシダント、熱、紫外線を含む。したがって、ＬＥＤ光線治療は、ECMタンパク質／コラーゲン刺激剤およびＭＭＰ阻害剤の両者である。線量はＡＰ−１及びＮＦ−ＫＢのＵＶＢ誘発に依存し、ＭＭＰ２及びＭＭＰ９を誘発した。コラーゲン束の形成は、皮膚の強度、張りおよび弾力の原因となる。
【００４２】
本発明の他の実施態様及び使用は、本明細書に開示された本発明の詳細及び実施を考慮することで当業者にとって明白である。すべての出版物、米国及び外国の特許文献、特許出願を含む本明細書のすべての引用文献は、参照によって、特に完全に組み込まれる。詳細な説明および実施例が、請求項によって示される本発明の真の範囲および趣旨だけによって典型的であるとみなされることを意図される。
【００４３】
関連出願の相互参照
この出願は、２００５年４月４日付けで出願された米国出願番号１０／８２１，１９３の継続出願であり、２００３年４月１０日付けで出願された米国仮出願番号６０／４６１，４１２に優先権を主張する。これらの各出願は、それらの全体が本明細書において参照として組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光の治療制度のための光度レベルおよび命名法を例示する図である。
【図２】組織培養のヒトの線維芽細胞の分析を示す図である。
【図３】プロコラーゲンＩの生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図４】光治療に対する露出後、ヒトの線維芽細胞のATPレベルの変化を示す図である。
【図５】プロコラーゲンＩの生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図６】ＭＭＰ−１の生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図７】プロコラーゲンＩの生成における光治療の別の例示的な効果を示す図である。
【図８】プロコラーゲンＩの生成における光治療の別の例示的な効果を示す図である。
【図９】光の露光パターンの変化によるプロコラーゲン生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１０】光のパルスパターンの変化によるプロコラーゲンＩ生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１１】培養したヒトの線維芽細胞におけるプロコラーゲンＩ及びＭＭＰ−１のＲＴ−ＰＣＲ発現における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１２】光治療に対する露出の24時間後におけるRT-PCR発現の概要の実施例を示す図である。
【図１３】光治療に対する露出の24時間後における遺伝子発現の実施例を示す図である。
【図１４】光治療に対する露出の24時間後における相対的なＭＭＰ−１発現の実施例を示す図である。
【図１５】ヒトの真皮乳頭細胞によるVEGF生成における光治療の効果の実施例を示す図である。
【図１６】様々な処置パラメーターにおけるＭＭＰ−１生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１７】培養されたヒトの脂肪細胞におけるＬＥＤ治療の効果の実施例を示す図である。
【図１８】コラーゲン及びコラーゲンに関連した遺伝子発現における５９０ｎｍのＬＥＤ治療の実施例の効果を示す図である。
【図１９】２４時間後のコラーゲン及びコラーゲンに関連した遺伝子発現における５９０ｎｍのＬＥＤ治療の実施例の効果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞増殖及び遺伝子発現の調節のための方法及び装置に関する。特に、本発明は、皮膚のフォトエイジング（photoaging）に対する抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢による老化は、皮膚の構造及び機能の変化と同様に、ヒトおよび哺乳類の外見に、一群の変化をもたらす。全ての生きている細胞、組織および器官も、加齢による老化と関連して変化を被る。ヒトの皮膚は非常に分かりやすい器官であるため、加齢による老化と関連した変化は、容易に明らかとなり認識しやすい。これらの変化は、基礎となる構造的で機能的な変化の反映である。
【０００３】
皮膚の加齢による老化と関連する表現型は、遺伝子型変異の外界に向けた反映と発現であり、皮膚の細胞の範囲内で生じる。皮膚の老化で最も広く認められた形態は、日光に対する過剰な露出と慢性的な露出を繰り返してできるものであり、通常、フォトエイジングと呼ばれる。特に、紫外線A（ＵＶＡ）および紫外線B（ＵＶＢ）の特定の部分が、フォトエイジングと関連する、主要な原因となる要因であることが分かっている。
【０００４】
長年の間、フォトエイジングは作用の異なるメカニズムで起こると考えられており、または、加齢による老化とはどうも異なるものと考えられていた。しかしながら、最近では、フォトエイジングと加齢による老化が同一の経路でないにしても、類似していることが認識されている。
【０００５】
太陽光線は、紫外線（ＵＶ）、可視光線及び赤外線からなる。現行では、紫外線をＵＶＡ（３２０乃至４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０乃至３２０ｎｍ）およびＵＶＣ（２９０ｎｍ未満）に分けている。ＵＶＣ放射線は、成層圏のオゾンによって妨げられて、地球の表層に届かないが、殺菌ランプおよび他の機械によって発生することができる。ＵＶＡとＵＶＢの太陽光線は地上に到達し、フォトエイジングの主要な要因であると信じられている。ＵＶＡ放射線はさらに、ＵＶＡ１とＵＶＡ２とに分割される。ＵＶＢがフォトエイジングの主要な要因であると信じられている一方、今では、ＵＶＡ内のある波長範囲もフォトエイジングに関連した変化につながるものと認められている。
【０００６】
ヒトの皮膚に対するＵＶＡおよびＵＶＢ光線の露出は、皮膚における活性酸素種（ＲＯＳ）の誘発を含む一連の分子の結果を起こす。一連の細胞シグナルの結果、コラーゲンの産生の調節が減じられ、皮膚の構造タンパク質を分解することが知られている様々な酵素の調節が高められた。この最終結果は、コラーゲンの減少と、損傷の産出である。ＵＶＡまたはＵＶＢ（あるいはこれらの組み合わせ）の損傷に対する皮膚の反応は、皮膚の損傷を治癒するメカニズムによって損傷を修復することである。概して、これらの損傷を修復するメカニズムは不完全であり、多くが太陽の瘢痕として考慮される。皮膚においてＵＶＡまたはＵＶＢの損傷が長年経った後、フォトエイジングと呼ばれる可視できる表現型の変化に現れる、慢性の太陽の瘢痕が発展し、それは太陽の瘢痕の可視できる表面的な所見と考えられる。
【０００７】
皮膚のフォトエイジングは、日焼けと関連するような高レベルの急性な損傷により生じ得る。これは、皮膚の炎症プロセスと、関連する細胞のメカニズムを引き起こす。また、日焼け反応を生じない、より慢性的な低レベルのタイプの損傷があるが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる。例えば、タバコの煙などコラーゲンの産生を減少し、コラーゲン分解酵素を高めることが知られている他のプロセスがまた、ＵＶＡ／ＵＶＢ光線による可視できて明らかに同様のフォトエイジングである変化に関連する。これは、同一の双子のうち1人だけが長年タバコを吸っている双子の写真で顕著に認識することができる。
【０００８】
ＵＶＢの照射を多量に浴びると、皮膚の赤みや肌の日焼けをもたらす。典型的には、閾値レベルは最小紅斑線量（ＭＥＤ）として説明され、概して、２９０乃至３００ナノメートルのUBV波長によって生じる。波長が長くなるにつれて、赤みや日焼けの反応をもたらし難くなり、実際、３２０ナノメートルの波長は、紅斑および日焼けを生じる２９０乃至３００ナノメートルの範囲よりも約１００倍ほど弱い３４０ナノメートルの波長の約１００倍くらい強力である。ＵＶＢに対する総露出はフォトエイジングによる外観への表れとより関連があり、日焼けは、例えば、悪性黒色腫などの皮膚の悪性変化をより誘発しやすい。対照的に、ＵＶＡ照射は赤みだけでなく日焼けをもたらし、概して、ＵＶＡ照射は、タンニングベッド（tanning beds）と呼ばれて用いられる波長である。ＵＶＡは長波長の照射であり、一日のうち、早朝と午後の遅い時間に比例して多くなり、ＵＶＢは、概して最も支配的な照射であり、夏の太陽が照りつける日中の時間帯の露出している期間に強く、さらに、ＵＶＡ照射は、あるサンブロック、あるサンスクリーン、また自動車のガラスまでをも通過する。したがって、仕事またはレクリエーションで、左ハンドルの自動車をかなり長時間運転する患者の場合、顔の右側よりも左側では、しばしば大きなしわが寄って、茶色の色素沈着や赤みを帯びて、全体に老いた外観が見られる。
【０００９】
例えば、オーストラリアなど、日照量が多く、かなり色白の顔をした国民の国においては、右ハンドルの自動車が使用されており、概して、顔の右半分に前述したような変化が見られる。フォトエイジングのパターンは、解剖学的に、日光により慢性的に露出させる体の領域によって決定される。このように、顔、首、手背、上の胸部、下腕、下脚、髪スタイルや髪密度に依存する耳およびハゲかかった領域は、多大なフォトエイジングの変化を表す。
【００１０】
加齢による変化およびフォトエイジングの変化は、概して、皮膚のきめ細かい線およびシワによって明らかである。皮膚に対するより粗く、クレピー（crepey）な肌合い、皮膚のゆるみ、垂下している皮膚、ムラのある色素沈着、茶色の斑点のついた色素、肌色、肌のきめ、肌の明るさの損失、傷あと及び肌の血色の悪さ。皮膚は幾つかの層から構成され、最外層はストラタモコルニアム（stratamocornium）（ＳＣ）と呼ばれ、次層は表皮（ＥＰＩ）であり、真皮の真下に真皮（ＤＥＲ）が位置する。外層のＳＣは、主に環境的な曝露から皮膚を保護するための防御機構の役割をし、さらに皮膚からの水分損失を最小限にする手助けをする。表皮は真皮のように、多数の重要で分岐した役割をする。真皮は、皮膚の主要な構造タンパク質を含む。それらのタンパク質は、コラーゲン、エラスチン及び基質である。それらは、真皮内で線維芽細胞によって生成される。線維芽細胞は、複雑で比較的明確な一連の細胞受容体および細胞のシグナル機構によって調節される、上述のそれらタンパク質を生成する活性を制御する。
【００１１】
また、細胞増殖は重要な活動である。例えば、真皮はさらに、血管、神経線維、油胞、汗腺、毛包および多くの他の重要な構成要素を含んでいる。細胞のシグナル伝達による著しく複雑な内側のコミュニケーションが皮膚の細胞にある。線維芽細胞はプロコラーゲン繊維と呼ばれるものを生じ、次いで、コラーゲン繊維に非対称で構成されて、真皮内で束を形成する。デコリン（decorin）のような他の分子は、コラーゲンの機能に影響を及ぼす。体内にコラーゲン繊維、例えば、コラーゲンＩ、IIIなどの様々なサブタイプがある。コラーゲンＩは皮膚のほぼ８５％を含み、コラーゲンＩＩＩはほぼ１０％を含む。しかしながら、フォトエイジングの影響を被った皮膚で、コラーゲンＩの量は減少し、コラーゲンＩＩＩ／Ｉの比率は変わる。
【００１２】
また、老化皮膚において重要な役割を果たすマトリックス・メタロプロテイナーゼ（MMP）と呼ばれる様々な酵素がある。線維芽細胞も、損傷した構造ECMの除去およびＥＣＭの修復および生成での損傷の治癒において、重要な機能を有する。コラーゲンＩは、ＭＭＰＩ（コラーゲナーゼ）によって主に分解される。種々のMMP酵素があり、それらは皮膚の一つ以上の構造タンパク質を分解させる。これら分解性のMMP酵素が損傷した皮膚の除去（例えば、損傷の治癒において）で重要な役割をつとめると共に、通常の皮膚における活性と増加した量の合成は、加齢による老化およびフォトエイジングの両者で共に見られる変化に関与することを助ける。同様に、コラーゲンＩの生成が減少または消滅される場合、これは、結果として、加齢による老化した皮膚またはフォトエイジングによる老化した皮膚に関連する変化となる。老化または老齢化の線維芽細胞は、コラーゲンＩの減少した合成と、MMPＩの高まった合成を表す。同様の変化は、ＵＶＡ／ＵＶＢの露出でも認識される。他の環境的な要因が、同様の変化を生じる。
【００１３】
ある薬剤、治療、化学製品、活性剤が、加齢による老化またはフォトエイジングによる老化皮膚の表現型を戻すことを証明された。幾らかの局所的に適用された薬剤は、紫外線光の反射か吸収によって物理的または光学バリアとして役立つ。このように、皮膚を保護している。また、ＵＶの損傷から生じるＤＮＡダイマーを実際に修復することが示される酵素がある。他の局所的に適用した薬剤または経口薬剤あるいは全身作用の薬剤は、皮膚の外観を改善することが証明されている。一つの古典的で既知の薬剤は、レチノイドと呼ばれる、局所的のビタミンＡ派生物である。多数の研究は、すべてのトランス型のレチノイン酸（RA）を用いて、フォトエイジングで老化した皮膚の外見または表現型を改善する性能を証明した。多くの経路は、RA、更にはレチノール（RO）の作用のメカニズムを含む。細胞のシグナル伝達経路での作用の多くのメカニズムは、ＲＡがアンチエイジング効果を生じるように思える。
【００１４】
幾つかの現在のアンチエイジング治療の一つの目的は、皮膚のＥＣＭ及び真皮でのコラーゲンの生成を高めることである。コラーゲンIは、増加するコラーゲンのより望ましい形態であると一部では信じられている。このために、フォトエイジングによる老化した皮膚がより望ましくない粘弾特性を有するので、あるサポートがあり、これは、部分的に、コラーゲンＩに対する、コラーゲンIIIの増大した比率によると考えられる。他のアンチエイジングのアプローチは、ECMでの分解酵素の活性または生成を減らすことが、皮膚の外見でのアンチエイジング効果を同様にして生成することを示す。両方の組合せをすることは、さらにより有益である。新規なコラーゲンＩの生成は、新雪が積もる場合と類似している。新雪の積雪量は、溶解する新雪の降雪量と同様に、降り積もる降雪量の両者に依存する。このように、新規なコラーゲン生成（降雪する新雪）を刺激したアンチエイジングの治療を構想することができる。駐車場の黒いアスファルトが接する、より暖かい黒いアスファルトが冷たいコンクリート又は凍った地面に隣接する場合、新雪の降雪量が両領域において等しい一方で、アスファルトでの降雪量は溶解されて少ない。アンチエイジング治療がコラーゲンＩの生成を刺激するが、ＭＭＰ１活性を弱めない場合、コラーゲンＩでの最終的な増加は、ＭＭＰ１の活性がさらに減ずる場合よりも小さい。
【００１５】
歴史的に、アンチエイジングまたは年齢回復治療の達成において、ヒトの皮膚を若い外観に戻す多くのアプローチがあった。ほとんどの方法は、体自身の損傷を治癒する機構を引き起こす、ある形態を利用する。より破壊的な外傷方法は、角質層およびしばしば一部の真皮をはがす化学製品を用いるか、または、それらは、サンドペーパー若しくは皮膚擦傷によって機械的に摩滅されるか、あるいは、より最近の高エネルギーの熱レーザーが、皮膚を蒸発するかまたは固めるために用いられる。これらの方法は長期にわたって苦しく、損傷している期間を有して、損傷治療を必要とする。一般的に、患者は損傷の治癒の期間中、日々の社会的および事業的活動を制限しなければならない。その後、皮膚は年月にわたって損傷治癒および損傷の再生プロセスを受けて、それによって、ダメージは修復され、皮膚に新規な構造タンパク質が生じる。これらの処理は、概して、皮膚に制御されたエントリを生成することになり、瘢痕化する危険を最小化する損傷処置環境を提供する。これらの方法は、多くの問題を生じ、さらに、時々皮膚の瘢痕化しているか破局的な色素変化を醜くすることが悪評として知られている。しかしながら、適切に良好な損傷の処置が実行されて、多くの人々は、著しく、時々、劇的なアンチエイジング効果を成し遂げた。近年、他の緩和的な方法がより一般的になってきており、その方法は、古典的な形成外科のつり上げ手法（lifting procedure）と、外側の角質層と表皮が除去されないか、または皮膚からブレート（blated）されない、非剥離と呼ばれるより新規な手法を含むが、さまざまな手段及び方法によって保護され、機転がきかない。非剥離方法は、概して自然の熱であり、レーザー光、強烈なパルス光、無線周波数またはマイクロ波エネルギー送達の様々な手段によって、真皮に熱的な損傷をもたらす。これらの治療の背景にある理論は、この損傷が、発症せず、悪化せず、瘢痕化せず、他と併発しないで、所望の構造タンパク質の最終的な増加となることである。結果は、時々外傷となるが、この治療によって極めて可変的だった。個人の変わりやすい損傷治癒修復メカニズムおよび彼らの身体及び皮膚の全体的な健康、並びに多くの他の要因はこの変動性に関与する。
【００１６】
レチノイン酸、局在ビタミンＣ、局在ビタミンＥおよび他の抗酸化剤、他のシワ取りクリーム並びにローション剤のようなアンチエイジングの目的のために開発された、さまざまな局所薬がある。これらの多数は周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
危険性、併発性、回復に必要な時間、痛み、不快、外科的、化学的、電磁放射に伝統的に関連した損傷処置または副作用、及び他のタイプの治療を生じずに、加齢により老化した皮膚、フォトエイジングにより老化した皮膚、または環境的に損傷を受けた皮膚の外観を改善する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願明細書において実施されて広く記載されているように、本発明は、フォトエイジングまたは損傷による皮膚の外見を改善するための方法および装置を目的とする。方法および装置は、細胞増殖の調節並びに皮膚および他の細胞の遺伝子発現を含む。
【００１９】
本発明の一つの実施態様は、例えば、ＬＥＤ若しくは他の電磁気放射処置によるフォトモジュレーションの適用によって、フォトエイジング（美しさの維持）又は加齢あるいは環境的に損傷で誘発されたヒトの皮膚の老化の外観を若返らせるのと同様に防止するための方法を導く。好ましくは、本発明は、皮膚の細胞の細胞増殖の調節及び／又はそのような細胞の遺伝子発現の調節を導く。
【００２０】
本発明の他の実施態様は、老化皮膚の異なる表現型を特徴とする様々な遺伝子型と、さらにそのような表現型のコレクション又はライブラリからなるデータベースを導く。データベースは、同じ疾患の様々な異なる個人、または異なる疾患の様々な個人から識別される複数の遺伝子型を含んでよい。
【００２１】
本発明の他の実施態様は、細胞増殖及び／又は遺伝子発現を遂行するために、光または電磁放射によるフォトモジュレーションを導く。電磁放射の異なるタイプの例は、超音波、電波、ミクロ光線、磁場、老化皮膚の遺伝子型または表現型の変化をもたらす任意の電気刺激、および前述に列記したものの組合せを含む。
【００２２】
本発明の他の実施態様および利点は、本明細書に部分的に記載され、部分的にこの明細書から明白であり、本発明の実行から学ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施されて、広く本願明細書において記載されているように、本発明は細胞増殖および遺伝子発現の調節、特に、皮膚のフォトエイジングの抑制のための方法および装置を目的とする。
【００２４】
皮膚のフォトエイジングは多くのメカニズムによって生じ、例えば、少し例を挙げれば、タバコの煙、日光に対する露出などの環境的要因および不健康を含む。これらの結果は、皮膚および関連する細胞メカニズムの炎症プロセスを引き起こすことができる。さらに、日焼け反応をもたらさないが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる、より慢性の低レベルのタイプの損傷がある。皮膚の加齢による老化並びにフォトエイジングおよび他の環境的に誘発された変化は多くを共有するか、または、場合によっては、UVのように全ての同じ経路は皮膚のフォトエイジングを誘発する。これらの経路は、細胞増殖のアップレギュレーションおよび／またはダウンレギュレーションを含み、さらに多くの異なる種類の遺伝子の発現レベルの変化を含む。
【００２５】
驚くべきことに、細胞増殖の調節および遺伝子発現の調節のこの組合せが皮膚および他の細胞および組織のフォトエイジングの原因となるということが発見されて、したがって、フォトエイジングは逆転することができるか、またはこれら同様手法に影響を及ぼすことによって少なくとも改善されることができる。したがって、本発明の一つの実施態様は、フォトエイジング、他の皮膚および細胞に関連した疾患の疾病の表現型および遺伝子型発現特徴を識別して、相関させることを導く。一旦識別されると、相関しているマップは、適切な処置を修正するために類似した疾患および状況の迅速で効果的な識別を考慮するために編集できて、データベースに集められることができる。さらに、一旦識別されると、処置、適切な介入および防止方法は停止するか、またはフォトエイジングの外観および遺伝子型の特徴を逆転するために用いることができる。したがって、本発明は、老化と関連する態様を人工的に隠すかまたは覆うことを導くものでなく、実際に老化に関した現象と関連する処理および機構を逆転させることを導くものである。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様は、これらの同じ機構およびツールを他の細胞、例えば幹細胞（完全に未分化細胞）および原種細胞（部分的に分化した細胞）に適用することを導く。定義されたパラメーターに沿って細胞周期、細胞増殖および／またはこれらの細胞の遺伝子発現特徴を変えることによって、分化経路を決定して、疾患治療、防止および損傷の治癒のための細胞、組織および他の細胞構造を作成するかまたは再生することが可能である。
【００２７】
細胞増殖および遺伝子発現をモジュレーションする方法は、所望の効果を刺激するのに十分な量または線量の電磁放射に対する露出を含む（例えば、米国特許第６，３９８，７５３号及び６，１３０，２５４号、米国特許出願第２００２／００２８１８５、２００１／００５３３４７、２００３／０００４５５６、２００３／０００４４９９及び２００２／０１２３７４６を参照。これらすべては参照として特に全体が組み込まれている）。例えば、ＬＥＤに対する皮膚の露出は、様々な遺伝子産物の発現を刺激または抑制できる。それら同様の方法は、これらの細胞集団の細胞増殖および細胞周期モジュレーションの刺激または抑制を生じるために用いることができる。さらに、個々に使用されるいずれの刺激剤によって達成できない所望の効果のために、フォトモジュレーション（photomodulation）が、特定の経口作用薬（全身の影響のために）または局所用の作用薬（局所的な影響のために）（例えばビタミンＡ、レチン（retin）Ａ、レチノール）と組み合わせて使用できる。
【００２８】
影響を受けることができる細胞のタイプは、皮膚細胞（フォトエイジングの反転）、神経細胞（疾患予防および処置）、幹細胞（組織再生）、毛包の細胞（髪の発達または抑制）、炎症（疾患、感染または先天性障害による）プロセスと緊密に関係している細胞を含んでいる免疫系細胞、損傷修復およびそれら列記した組合せを含むが、これに限定されるものではない。モジュレーションは、好ましくは、細胞を可視光（例えば、紫色の、青色の、緑色の、黄色の、オレンジ色の、赤色の）、赤外線、紫外線光（ＵＶＡ、ＵＶＢ、UVA1、UVA2またはそれらの組合せ）または前述に列記したいずれの組合せなどの電磁放射（例えば、フォトモジュレーション）に露出することによって成し遂げられることができる。好適な露出強度および露出時間は、本願明細書に説明されたが、パルスされた露出、連続で周期的な露出を含んでよい。
【００２９】
遺伝子発現のモジュレーション
紫外線光の損傷は活性酸素種を発生し、一連の細胞シグナルの結果は、キナーゼカスケードと呼ばれる。線維芽細胞活性のアップレギュレーション及びダウンレギュレーションの最終的な共通経路のうちの1つは、MMP1（コラゲナーゼ１または間質コラゲナーゼ合成）、MMP９ゼラチナーゼＢ（gelatinaises B）およびMMP３（ストロメライシン1）を含む、様々なＭＭＰの生産をアップレギュレートして、増大するＡＰ−１による。それらＭＭＰ酵素の生成は、皮膚の真皮のコラーゲン、エラスチン及びＥＣＭの破壊となる。同時に、コラーゲンＩおよび他の構造タンパク質の実際の生成は減弱されるか、または、ダウンレギュレートされて、よってし、さらにプロセスが加速する。
【００３０】
生きている細胞、組織および器官の老化は、フリーラジカルの露出および酸化性ストレスに関連する。このモデルを老化皮膚に適用するために、加齢による老化は抗酸化防御機構の減少による結果であり、一方、UVのフォトエイジングおよび他の環境ストレスは、酸化性ストレスの増大であると考えることができる。抗酸化防御の減少または酸化性ストレスの増大による結果は、ＲＯＳまたはフリーラジカルの生成を高める。
【００３１】
遺伝子活性のモジュレーション
皮膚における高まったＲＯＳ生成は、細胞シグナルまたはシグナルトランスダクション経路を刺激し、変化した遺伝子活性を生成する。構造タンパク質（例えば、紫外線によって生じるコラーゲンの損傷、混乱および分裂）への損傷は、次々に細胞のシグナル伝達を変えて、遺伝子活性を変えることができるタンパク質、構造および機能を変える。高まったROS生成の他の可能な結果は、ＤＮＡ突然変異の生成であり、それに次いで、遺伝子構造を変えて、よって、細胞の通常の構造および機能を変えることができる。疾患および環境損傷への反応におけるまで、ヒトの状態における変化の多くは、個人間で遺伝子の構造の比較的小さい違いによって取り次ぐことができる。ヌクレオチド多形性（SNPs）は、ヒトおよび他の動物の生物学的反応の違いを識別し、潜在的に予測する手段として、現在非常に活発に調査されている。例えば、SNPsの特徴は、患者が多少特異的疾患か腫瘍を呈して、周知の予防処置をするかどうかの予測を可能にすることができる。他の考えられる適用は、重大な副作用を現す可能性が高く、したがってその薬の用法を回避し得る個人を識別するために、処方薬を提供する前に個人をスクリーニングするためにSNPsを使用することである。SNPsの他の潜在的な新規の使用は、ハプロタイプまたはSNPsのパターンを識別することであり、例えば、皮膚の加齢による老化に関連する。一部の個人および家族は、皮膚癌の危険性が減少したか、または単に同じ年齢層で同様の背景環境を有する彼らの仲間より若く見える。SNPsの側面は、老化皮膚の表現型変化と関係している一般的な要因を特徴づけることを発展することができる（環境的要因から高まった酸化性ストレスからの加速した老化の多大な危険性に個人をさらすSNP遺伝子型のパターンを定義した）。これは処置計画を考慮に入れ、多大なアンチエイジングの利点を有する。
【００３２】
TGF-Bは、細胞シグナル伝達のための主なサイトカインであって、表皮ケラチン生成細胞の成長を阻害して、熱線維芽細胞の成長を刺激する。さらに、主要なコラーゲン・エラスチンの合成および分泌を誘発して、MMP1およびMMP3の発現を阻害する。多数のTGF-B、TGF-B 1、TBR I、TBR IIがあり、それらの多くは皮膚細胞の老化においてダウンレギュレートされる。TGF-Bは、また、デセリン（Decerin）と結合することによって皮膚の老化における変えられた活性であり、これがコラーゲンと組み合う場合、コラーゲン繊維構造の率を制御することと同様に、皮膚のつやの強さに影響を及ぼす。c-Jeun MRNAは若い皮膚と比較して、ヒトの皮膚の活性および年齢が２倍になるが、しかし、c-fosは不変であった。MMP 2は、AP 1によってレギュレートされない。ERK活性は皮膚の老化で減少するが、JNK活性は皮膚の老化で３乃至４倍高まる。環境的損傷−損傷は、ヒトの体において解剖学的に変化することができる。これらの方法は、同時にコラーゲン分解を予防するステップを含み、ヒトの皮膚を回復させることを可能にすると共に、ヒトの皮膚の老化において新たなコラーゲンの形成を刺激することを可能にする。
【００３３】
高まったＭＭＰの結果は、ＥＲＫ、サイクリンＤ２、タイプＩ及びＩＩＩのプロコラーゲンの減少したレベルになった。これは中心的な遺伝子型の一部であり、表現型がc-gen活性を減少させて、ERK活性を高めることと同様に多くのケラチン生成細胞を刺激する。
【００３４】
サンスクリーンのシステム、局所油と抗酸化剤、局所油とフォトモジュレートしたＥＣＭ刺激剤とＭＭＰとＭＭＰ阻害剤と様々な組み合わせと上記の混合。また、c-gen構造を阻害することはAP-1の形成を阻害して、よって、MMP系を減弱させ、ケラチン生成細胞および線維芽細胞の増殖を誘発する。
【００３５】
ミトコンドリア活性のモジュレーション
ミトコンドリアおよびATP生成メカニズム（例えば、シトクロム発現）は、電磁放射によってモジュレーションされることができる。ＬＥＤ光は、活性において取り次ぎされるレドックスまたはレセプタ・タイプ・チロシンホスファターゼ（RTPT）を経て、細胞表面レセプタを活性化させる。マイトジェン活性経路に対比してＳＡＰ（ストレス活性経路）と比較し、対照ＳＡＰはＭＭＰを高め、c-genが上昇する場合にプロコラーゲン１及び２が減少する。主にＥＣＭ生成に関連し、一方で、ＭＡＰ経路がＩＲＫ誘発のサイクリンを活性化し、細胞成長を促進し、ＰＳＡＴはタンパク質生成を増減する傾向があり、一方で、ＭＡＰＳは細胞成長を増減する。Ｒａｓ／ＭＡＰ／ＡＰ−１経路は、損傷に対する反応において重要な役割を担う。ＦＧＦＲ１は、プロモーター領域の部位及びＩＬ１アンタゴニストプロモーターの部位を含む。また、UVに露出された後、抗酸化合成物は増加したMMPを阻害することができないが、抗酸化合成物は抗紅斑日焼け止め効果を有し、リコピンはこれらのうちの1つである。ＬＥＤフォトモジュレーションはまた、日焼け活性を減弱させるために用いることができ、MMPレベルは約24時間後に最大になった。ボランティアの腕の二箇所でＭＡＤの最小の紅斑投与をさせ、ＧＷ装置で１日に２回処理させて、クロモメーターで赤みを減じさせるようにソーラーシミュレータを使用する。生検は、UV後にGWで処理する場合に起こることを示す。レチノイドのシトクロムＰ−４５０を阻害することは、レチノイドの強度濃度を高める。
【００３６】
動作の特定の理論に制限されていることを望まない一方、本発明は、外観上、構造的及び機能的により若く、さらに若くまたは老化してない皮膚と関連する遺伝子型の発現を導く、複数のレセプタを介在する経路が、ヒトまたは哺乳類の皮膚でフォトモジュレーションされるという驚くべき発見を含む。
【００３７】
赤外線を参照するに、放射線はＭＭＰ１を誘発した。赤外線は、ＥＲＫ１／２の活性であるＭＡＰＫシグナリング経路のアップレギュレーションまたは活性路によって、ＭＭＰ１の生成が可能であり、ＭＭＰ１遺伝子のプロモーター領域が熱の発生を伴わずにＩＲＡによって活性にされたが、ＴＩＭＰ１は増大しなかった。MMP-8またはエラスチナーゼは炎症性の反応で増加されて、さらに、AP 1が関係する。そして、NF-KBが高まった際に、継続した炎症の存在を止める、より多くのIL-1およびTNFaを活性化させる。
【００３８】
線維芽細胞センサー・マトリックスがIL-1およびTNFaを取り囲み、マトリックスと接触する場合、活性が低くコラーゲンの生成がわずかとなる傾向となるが、コラーゲンの存在がゼラチンのような産物を分解する場合、炎症が持続すると、IL-1およびTNFaはより多くのコラーゲンを生産する傾向がある。コラーゲンは、増殖するだけでなくて、傷跡もあまり生じない。
【００３９】
サイトカインを阻害する局所的な化合物は、間接的なＭＭＰ阻害剤である。その理由は、化合物がＭＭＰのシグナル経路を遮断し、基本的にこれを遮断する。同じことがＭＭＰの調節にもあてはまる。機能性食品に関して、ビタミンCは、安定コラーゲン分子を構成するために、局所的に適用されることができる。コラーゲンＩ及びコラーゲンＩＩＩは局所的なビタミンＣによって刺激され、一方で、エラスチン、フィブリリン（Fibrilin）１／２は影響を受けないし、ＭＭＰ１、２および9は影響を受けない。ＴＩＭＰは高まり、ＴＩＭＰ２は変わらなかった。
【００４０】
損傷の治癒及び治療におけるモジュレーション
損傷治癒の継続中、ECMのタンパク質分解は、修復及び再生の基本的特徴である。損傷の修復は、麻酔性又は傷ついた組織、細胞及び／又は組織の遊走、血管形成、新たに合成されたＥＣＭの再生、並びに細胞成長因子の調節を含む。損傷を修復する間に、ＭＭＰ１及びＭＭＰ３はＭＭＰ２及び９と同様に高まる。特に、ＭＭＰ１３は慢性損傷であるが、急性ではない。また、ＴＩＭＰは変化される。ＭＭＰ１、３、９はＵＶＢで高まり、エラスチンおよびフィブリリアン バースシアン（fibrilian verscian）が高まり、
非機能的なエラスチン繊維の形成となり、皮膚の弾力および老化又はフォトエイジングで老化した皮膚を減少する。コラーゲンＩが減少され、ＵＶＡはＭＭＰ１、２、３の高まった発現を示す。
【００４１】
健常の場合と比較して、全身浮腫強度症皮膚線維芽細胞の疾患状態は、より少ないMMP1およびMMP3を生じ、より多くのTIMP1を生じた。皮膚ガンＢＣＣは、より多いＭＭＰ１、２、９及び１１を生成する。フォトエイジング、挫傷、皮膚の低色素性領域および線維症のより多くの徴候。老化していない皮膚のフォトエイジング、加齢による老化、または環境による老化を予防する方法および発明は、皮膚におけるＲＯＳの存在を減らすためにフォトエイジングの局所の抗酸化剤の作用を阻止するレチノイドを含む。環境的なストレスは、オキシダント、熱、紫外線を含む。したがって、ＬＥＤ光線治療は、ECMタンパク質／コラーゲン刺激剤およびＭＭＰ阻害剤の両者である。線量はＡＰ−１及びＮＦ−ＫＢのＵＶＢ誘発に依存し、ＭＭＰ２及びＭＭＰ９を誘発した。コラーゲン束の形成は、皮膚の強度、張りおよび弾力の原因となる。
【００４２】
下記の実施例は本発明の実施態様を例示するが、本発明の範囲を制限するように認識されない。
【実施例】
【００４３】
本発明の様々な実施形態のパワーポイント（PowerPoint）のプレゼンテーションおよび本発明の方法によって調節できる遺伝子産物のリストが、本願明細書に添付される。
【００４４】
本発明の他の実施態様及び使用は、本明細書に開示された本発明の詳細及び実施を考慮することで当業者にとって明白である。すべての出版物、米国及び外国の特許文献、特許出願を含む本明細書のすべての引用文献は、参照によって、特に完全に組み込まれる。詳細な説明および実施例が、請求項によって示される本発明の真の範囲および趣旨だけによって典型的であるとみなされることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞増殖及び遺伝子発現の調節のための方法及び装置に関する。特に、本発明は、皮膚のフォトエイジング（photoaging）に対する抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢による老化は、皮膚の構造及び機能の変化と同様に、ヒトおよび哺乳類の外見に、一群の変化をもたらす。全ての生きている細胞、組織および器官も、加齢による老化と関連して変化を被る。ヒトの皮膚は非常に分かりやすい器官であるため、加齢による老化と関連した変化は、容易に明らかとなり認識しやすい。これらの変化は、基礎となる構造的で機能的な変化の反映である。
【０００３】
皮膚の加齢による老化と関連する表現型は、遺伝子型変異の外界に向けた反映と発現であり、皮膚の細胞の範囲内で生じる。皮膚の老化で最も広く認められた形態は、日光に対する過剰な露出と慢性的な露出を繰り返してできるものであり、通常、フォトエイジングと呼ばれる。特に、紫外線A（ＵＶＡ）および紫外線B（ＵＶＢ）の特定の部分が、フォトエイジングと関連する、主要な原因となる要因であることが分かっている。
【０００４】
長年の間、フォトエイジングは作用の異なるメカニズムで起こると考えられており、または、加齢による老化とはどうも異なるものと考えられていた。しかしながら、最近では、フォトエイジングと加齢による老化が同一の経路でないにしても、類似していることが認識されている。
【０００５】
太陽光線は、紫外線（ＵＶ）、可視光線及び赤外線からなる。現行では、紫外線をＵＶＡ（３２０乃至４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０乃至３２０ｎｍ）およびＵＶＣ（２９０ｎｍ未満）に分けている。ＵＶＣ放射線は、成層圏のオゾンによって妨げられて、地球の表層に届かないが、殺菌ランプおよび他の機械によって発生することができる。ＵＶＡとＵＶＢの太陽光線は地上に到達し、フォトエイジングの主要な要因であると信じられている。ＵＶＡ放射線はさらに、ＵＶＡ１とＵＶＡ２とに分割される。ＵＶＢがフォトエイジングの主要な要因であると信じられている一方、今では、ＵＶＡ内のある波長範囲もフォトエイジングに関連した変化につながるものと認められている。
【０００６】
ヒトの皮膚に対するＵＶＡおよびＵＶＢ光線の露出は、皮膚における活性酸素種（ＲＯＳ）の誘発を含む一連の分子の結果を起こす。一連の細胞シグナルの結果、コラーゲンの産生の調節が減じられ、皮膚の構造タンパク質を分解することが知られている様々な酵素の調節が高められた。この最終結果は、コラーゲンの減少と、損傷の産出である。ＵＶＡまたはＵＶＢ（あるいはこれらの組み合わせ）の損傷に対する皮膚の反応は、皮膚の損傷を治癒するメカニズムによって損傷を修復することである。概して、これらの損傷を修復するメカニズムは不完全であり、多くが太陽の瘢痕として考慮される。皮膚においてＵＶＡまたはＵＶＢの損傷が長年経った後、フォトエイジングと呼ばれる可視できる表現型の変化に現れる、慢性の太陽の瘢痕が発展し、それは太陽の瘢痕の可視できる表面的な所見と考えられる。
【０００７】
皮膚のフォトエイジングは、日焼けと関連するような高レベルの急性な損傷により生じ得る。これは、皮膚の炎症プロセスと、関連する細胞のメカニズムを引き起こす。また、日焼け反応を生じない、より慢性的な低レベルのタイプの損傷があるが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる。例えば、タバコの煙などコラーゲンの産生を減少し、コラーゲン分解酵素を高めることが知られている他のプロセスがまた、ＵＶＡ／ＵＶＢ光線による可視できて明らかに同様のフォトエイジングである変化に関連する。これは、同一の双子のうち1人だけが長年タバコを吸っている双子の写真で顕著に認識することができる。
【０００８】
ＵＶＢの照射を多量に浴びると、皮膚の赤みや肌の日焼けをもたらす。典型的には、閾値レベルは最小紅斑線量（ＭＥＤ）として説明され、概して、２９０乃至３００ナノメートルのUBV波長によって生じる。波長が長くなるにつれて、赤みや日焼けの反応をもたらし難くなり、実際、３２０ナノメートルの波長は、紅斑および日焼けを生じる２９０乃至３００ナノメートルの範囲よりも約１００倍ほど弱い３４０ナノメートルの波長の約１００倍くらい強力である。ＵＶＢに対する総露出はフォトエイジングによる外観への表れとより関連があり、日焼けは、例えば、悪性黒色腫などの皮膚の悪性変化をより誘発しやすい。対照的に、ＵＶＡ照射は赤みだけでなく日焼けをもたらし、概して、ＵＶＡ照射は、タンニングベッド（tanning beds）と呼ばれて用いられる波長である。ＵＶＡは長波長の照射であり、一日のうち、早朝と午後の遅い時間に比例して多くなり、ＵＶＢは、概して最も支配的な照射であり、夏の太陽が照りつける日中の時間帯の露出している期間に強く、さらに、ＵＶＡ照射は、あるサンブロック、あるサンスクリーン、また自動車のガラスまでをも通過する。したがって、仕事またはレクリエーションで、左ハンドルの自動車をかなり長時間運転する患者の場合、顔の右側よりも左側では、しばしば大きなしわが寄って、茶色の色素沈着や赤みを帯びて、全体に老いた外観が見られる。
【０００９】
例えば、オーストラリアなど、日照量が多く、かなり色白の顔をした国民の国においては、右ハンドルの自動車が使用されており、概して、顔の右半分に前述したような変化が見られる。フォトエイジングのパターンは、解剖学的に、日光により慢性的に露出させる体の領域によって決定される。このように、顔、首、手背、上の胸部、下腕、下脚、髪スタイルや髪密度に依存する耳およびハゲかかった領域は、多大なフォトエイジングの変化を表す。
【００１０】
加齢による変化およびフォトエイジングの変化は、概して、皮膚のきめ細かい線およびシワによって明らかである。皮膚に対するより粗く、クレピー（crepey）な肌合い、皮膚のゆるみ、垂下している皮膚、ムラのある色素沈着、茶色の斑点のついた色素、肌色、肌のきめ、肌の明るさの損失、傷あと及び肌の血色の悪さ。皮膚は幾つかの層から構成され、最外層はストラタモコルニアム（stratamocornium）（ＳＣ）と呼ばれ、次層は表皮（ＥＰＩ）であり、真皮の真下に真皮（ＤＥＲ）が位置する。外層のＳＣは、主に環境的な曝露から皮膚を保護するための防御機構の役割をし、さらに皮膚からの水分損失を最小限にする手助けをする。表皮は真皮のように、多数の重要で分岐した役割をする。真皮は、皮膚の主要な構造タンパク質を含む。それらのタンパク質は、コラーゲン、エラスチン及び基質である。それらは、真皮内で線維芽細胞によって生成される。線維芽細胞は、複雑で比較的明確な一連の細胞受容体および細胞のシグナル機構によって調節される、上述のそれらタンパク質を生成する活性を制御する。
【００１１】
また、細胞増殖は重要な活動である。例えば、真皮はさらに、血管、神経線維、油胞、汗腺、毛包および多くの他の重要な構成要素を含んでいる。細胞のシグナル伝達による著しく複雑な内側のコミュニケーションが皮膚の細胞にある。線維芽細胞はプロコラーゲン繊維と呼ばれるものを生じ、次いで、コラーゲン繊維に非対称で構成されて、真皮内で束を形成する。デコリン（decorin）のような他の分子は、コラーゲンの機能に影響を及ぼす。体内にコラーゲン繊維、例えば、コラーゲンＩ、IIIなどの様々なサブタイプがある。コラーゲンＩは皮膚のほぼ８５％を含み、コラーゲンＩＩＩはほぼ１０％を含む。しかしながら、フォトエイジングの影響を被った皮膚で、コラーゲンＩの量は減少し、コラーゲンＩＩＩ／Ｉの比率は変わる。
【００１２】
また、老化皮膚において重要な役割を果たすマトリックス・メタロプロテイナーゼ（MMP）と呼ばれる様々な酵素がある。線維芽細胞も、損傷した構造ECMの除去およびＥＣＭの修復および生成での損傷の治癒において、重要な機能を有する。コラーゲンＩは、ＭＭＰＩ（コラーゲナーゼ）によって主に分解される。種々のMMP酵素があり、それらは皮膚の一つ以上の構造タンパク質を分解させる。これら分解性のMMP酵素が損傷した皮膚の除去（例えば、損傷の治癒において）で重要な役割をつとめると共に、通常の皮膚における活性と増加した量の合成は、加齢による老化およびフォトエイジングの両者で共に見られる変化に関与することを助ける。同様に、コラーゲンＩの生成が減少または消滅される場合、これは、結果として、加齢による老化した皮膚またはフォトエイジングによる老化した皮膚に関連する変化となる。老化または老齢化の線維芽細胞は、コラーゲンＩの減少した合成と、MMPＩの高まった合成を表す。同様の変化は、ＵＶＡ／ＵＶＢの露出でも認識される。他の環境的な要因が、同様の変化を生じる。
【００１３】
ある薬剤、治療、化学製品、活性剤が、加齢による老化またはフォトエイジングによる老化皮膚の表現型を戻すことを証明された。幾らかの局所的に適用された薬剤は、紫外線光の反射か吸収によって物理的または光学バリアとして役立つ。このように、皮膚を保護している。また、ＵＶの損傷から生じるＤＮＡダイマーを実際に修復することが示される酵素がある。他の局所的に適用した薬剤または経口薬剤あるいは全身作用の薬剤は、皮膚の外観を改善することが証明されている。一つの古典的で既知の薬剤は、レチノイドと呼ばれる、局所的のビタミンＡ派生物である。多数の研究は、すべてのトランス型のレチノイン酸（RA）を用いて、フォトエイジングで老化した皮膚の外見または表現型を改善する性能を証明した。多くの経路は、RA、更にはレチノール（RO）の作用のメカニズムを含む。細胞のシグナル伝達経路での作用の多くのメカニズムは、ＲＡがアンチエイジング効果を生じるように思える。
【００１４】
幾つかの現在のアンチエイジング治療の一つの目的は、皮膚のＥＣＭ及び真皮でのコラーゲンの生成を高めることである。コラーゲンIは、増加するコラーゲンのより望ましい形態であると一部では信じられている。このために、フォトエイジングによる老化した皮膚がより望ましくない粘弾特性を有するので、あるサポートがあり、これは、部分的に、コラーゲンＩに対する、コラーゲンIIIの増大した比率によると考えられる。他のアンチエイジングのアプローチは、ECMでの分解酵素の活性または生成を減らすことが、皮膚の外見でのアンチエイジング効果を同様にして生成することを示す。両方の組合せをすることは、さらにより有益である。新規なコラーゲンＩの生成は、新雪が積もる場合と類似している。新雪の積雪量は、溶解する新雪の降雪量と同様に、降り積もる降雪量の両者に依存する。このように、新規なコラーゲン生成（降雪する新雪）を刺激したアンチエイジングの治療を構想することができる。駐車場の黒いアスファルトが接する、より暖かい黒いアスファルトが冷たいコンクリート又は凍った地面に隣接する場合、新雪の降雪量が両領域において等しい一方で、アスファルトでの降雪量は溶解されて少ない。アンチエイジング治療がコラーゲンＩの生成を刺激するが、ＭＭＰ１活性を弱めない場合、コラーゲンＩでの最終的な増加は、ＭＭＰ１の活性がさらに減ずる場合よりも小さい。
【００１５】
歴史的に、アンチエイジングまたは年齢回復治療の達成において、ヒトの皮膚を若い外観に戻す多くのアプローチがあった。ほとんどの方法は、体自身の損傷を治癒する機構を引き起こす、ある形態を利用する。より破壊的な外傷方法は、角質層およびしばしば一部の真皮をはがす化学製品を用いるか、または、それらは、サンドペーパー若しくは皮膚擦傷によって機械的に摩滅されるか、あるいは、より最近の高エネルギーの熱レーザーが、皮膚を蒸発するかまたは固めるために用いられる。これらの方法は長期にわたって苦しく、損傷している期間を有して、損傷治療を必要とする。一般的に、患者は損傷の治癒の期間中、日々の社会的および事業的活動を制限しなければならない。その後、皮膚は年月にわたって損傷治癒および損傷の再生プロセスを受けて、それによって、ダメージは修復され、皮膚に新規な構造タンパク質が生じる。これらの処理は、概して、皮膚に制御されたエントリを生成することになり、瘢痕化する危険を最小化する損傷処置環境を提供する。これらの方法は、多くの問題を生じ、さらに、時々皮膚の瘢痕化しているか破局的な色素変化を醜くすることが悪評として知られている。しかしながら、適切に良好な損傷の処置が実行されて、多くの人々は、著しく、時々、劇的なアンチエイジング効果を成し遂げた。近年、他の緩和的な方法がより一般的になってきており、その方法は、古典的な形成外科のつり上げ手法（lifting procedure）と、外側の角質層と表皮が除去されないか、または皮膚からブレート（blated）されない、非剥離と呼ばれるより新規な手法を含むが、さまざまな手段及び方法によって保護され、機転がきかない。非剥離方法は、概して自然の熱であり、レーザー光、強烈なパルス光、無線周波数またはマイクロ波エネルギー送達の様々な手段によって、真皮に熱的な損傷をもたらす。これらの治療の背景にある理論は、この損傷が、発症せず、悪化せず、瘢痕化せず、他と併発しないで、所望の構造タンパク質の最終的な増加となることである。結果は、時々外傷となるが、この治療によって極めて可変的だった。個人の変わりやすい損傷治癒修復メカニズムおよび彼らの身体及び皮膚の全体的な健康、並びに多くの他の要因はこの変動性に関与する。
【００１６】
レチノイン酸、局在ビタミンＣ、局在ビタミンＥおよび他の抗酸化剤、他のシワ取りクリーム並びにローション剤のようなアンチエイジングの目的のために開発された、さまざまな局所薬がある。これらの多数は周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
危険性、併発性、回復に必要な時間、痛み、不快、外科的、化学的、電磁放射に伝統的に関連した損傷処置または副作用、及び他のタイプの治療を生じずに、加齢により老化した皮膚、フォトエイジングにより老化した皮膚、または環境的に損傷を受けた皮膚の外観を改善する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願明細書において実施されて広く記載されているように、本発明は、フォトエイジングまたは損傷による皮膚の外見を改善するための方法および装置を目的とする。方法および装置は、細胞増殖の調節並びに皮膚および他の細胞の遺伝子発現を含む。
【００１９】
本発明の一つの実施態様は、例えば、ＬＥＤ若しくは他の電磁気放射処置によるフォトモジュレーションの適用によって、フォトエイジング（美しさの維持）又は加齢あるいは環境的に損傷で誘発されたヒトの皮膚の老化の外観を若返らせるのと同様に防止するための方法を導く。好ましくは、本発明は、皮膚の細胞の細胞増殖の調節及び／又はそのような細胞の遺伝子発現の調節を導く。
【００２０】
本発明の他の実施態様は、老化皮膚の異なる表現型を特徴とする様々な遺伝子型と、さらにそのような表現型のコレクション又はライブラリからなるデータベースを導く。データベースは、同じ疾患の様々な異なる個人、または異なる疾患の様々な個人から識別される複数の遺伝子型を含んでよい。
【００２１】
本発明の他の実施態様は、細胞増殖及び／又は遺伝子発現を遂行するために、光または電磁放射によるフォトモジュレーションを導く。電磁放射の異なるタイプの例は、超音波、電波、ミクロ光線、磁場、老化皮膚の遺伝子型または表現型の変化をもたらす任意の電気刺激、および前述に列記したものの組合せを含む。
【００２２】
本発明の他の実施態様および利点は、本明細書に部分的に記載され、部分的にこの明細書から明白であり、本発明の実行から学ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施されて、広く本願明細書において記載されているように、本発明は細胞増殖および遺伝子発現の調節、特に、皮膚のフォトエイジングの抑制のための方法および装置を目的とする。
【００２４】
皮膚のフォトエイジングは多くのメカニズムによって生じ、例えば、少し例を挙げれば、タバコの煙、日光に対する露出などの環境的要因および不健康を含む。これらの結果は、皮膚および関連する細胞メカニズムの炎症プロセスを引き起こすことができる。さらに、日焼け反応をもたらさないが、しかし、慢性のフォトエイジングの変化を生じる、より慢性の低レベルのタイプの損傷がある。皮膚の加齢による老化並びにフォトエイジングおよび他の環境的に誘発された変化は多くを共有するか、または、場合によっては、UVのように全ての同じ経路は皮膚のフォトエイジングを誘発する。これらの経路は、細胞増殖のアップレギュレーションおよび／またはダウンレギュレーションを含み、さらに多くの異なる種類の遺伝子の発現レベルの変化を含む。
【００２５】
驚くべきことに、細胞増殖の調節および遺伝子発現の調節のこの組合せが皮膚および他の細胞および組織のフォトエイジングの原因となるということが発見されて、したがって、フォトエイジングは逆転することができるか、またはこれら同様手法に影響を及ぼすことによって少なくとも改善されることができる。したがって、本発明の一つの実施態様は、フォトエイジング、他の皮膚および細胞に関連した疾患の疾病の表現型および遺伝子型発現特徴を識別して、相関させることを導く。一旦識別されると、相関しているマップは、適切な処置を修正するために類似した疾患および状況の迅速で効果的な識別を考慮するために編集できて、データベースに集められることができる。さらに、一旦識別されると、処置、適切な介入および防止方法は停止するか、またはフォトエイジングの外観および遺伝子型の特徴を逆転するために用いることができる。したがって、本発明は、老化と関連する態様を人工的に隠すかまたは覆うことを導くものでなく、実際に老化に関した現象と関連する処理および機構を逆転させることを導くものである。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様は、これらの同じ機構およびツールを他の細胞、例えば幹細胞（完全に未分化細胞）および原種細胞（部分的に分化した細胞）に適用することを導く。定義されたパラメーターに沿って細胞周期、細胞増殖および／またはこれらの細胞の遺伝子発現特徴を変えることによって、分化経路を決定して、疾患治療、防止および損傷の治癒のための細胞、組織および他の細胞構造を作成するかまたは再生することが可能である。
【００２７】
細胞増殖および遺伝子発現をモジュレーションする方法は、所望の効果を刺激するのに十分な量または線量の電磁放射に対する露出を含む（例えば、米国特許第６，３９８，７５３号及び６，１３０，２５４号、米国特許出願第２００２／００２８１８５、２００１／００５３３４７、２００３／０００４５５６、２００３／０００４４９９及び２００２／０１２３７４６を参照。これらすべては参照として特に全体が組み込まれている）。例えば、ＬＥＤに対する皮膚の露出は、様々な遺伝子産物の発現を刺激または抑制できる。それら同様の方法は、これらの細胞集団の細胞増殖および細胞周期モジュレーションの刺激または抑制を生じるために用いることができる。さらに、個々に使用されるいずれの刺激剤によって達成できない所望の効果のために、フォトモジュレーション（photomodulation）が、特定の経口作用薬（全身の影響のために）または局所用の作用薬（局所的な影響のために）（例えばビタミンＡ、レチン（retin）Ａ、レチノール）と組み合わせて使用できる。
【００２８】
影響を受けることができる細胞のタイプは、皮膚細胞（フォトエイジングの反転）、神経細胞（疾患予防および処置）、幹細胞（組織再生）、毛包の細胞（髪の発達または抑制）、炎症（疾患、感染または先天性障害による）プロセスと緊密に関係している細胞を含んでいる免疫系細胞、損傷修復およびそれら列記した組合せを含むが、これに限定されるものではない。モジュレーションは、好ましくは、細胞を可視光（例えば、紫色の、青色の、緑色の、黄色の、オレンジ色の、赤色の）、赤外線、紫外線光（ＵＶＡ、ＵＶＢ、UVA1、UVA2またはそれらの組合せ）または前述に列記したいずれの組合せなどの電磁放射（例えば、フォトモジュレーション）に露出することによって成し遂げられることができる。好適な露出強度および露出時間は、本願明細書に説明されたが、パルスされた露出、連続で周期的な露出を含んでよい。
【００２９】
遺伝子発現のモジュレーション
紫外線光の損傷は活性酸素種を発生し、一連の細胞シグナルの結果は、キナーゼカスケードと呼ばれる。線維芽細胞活性のアップレギュレーション及びダウンレギュレーションの最終的な共通経路のうちの1つは、MMP1（コラゲナーゼ１または間質コラゲナーゼ合成）、MMP９ゼラチナーゼＢ（gelatinaises B）およびMMP３（ストロメライシン1）を含む、様々なＭＭＰの生産をアップレギュレートして、増大するＡＰ−１による。それらＭＭＰ酵素の生成は、皮膚の真皮のコラーゲン、エラスチン及びＥＣＭの破壊となる。同時に、コラーゲンＩおよび他の構造タンパク質の実際の生成は減弱されるか、または、ダウンレギュレートされて、よってし、さらにプロセスが加速する。
【００３０】
生きている細胞、組織および器官の老化は、フリーラジカルの露出および酸化性ストレスに関連する。このモデルを老化皮膚に適用するために、加齢による老化は抗酸化防御機構の減少による結果であり、一方、UVのフォトエイジングおよび他の環境ストレスは、酸化性ストレスの増大であると考えることができる。抗酸化防御の減少または酸化性ストレスの増大による結果は、ＲＯＳまたはフリーラジカルの生成を高める。
【００３１】
遺伝子活性のモジュレーション
皮膚における高まったＲＯＳ生成は、細胞シグナルまたはシグナルトランスダクション経路を刺激し、変化した遺伝子活性を生成する。構造タンパク質（例えば、紫外線によって生じるコラーゲンの損傷、混乱および分裂）への損傷は、次々に細胞のシグナル伝達を変えて、遺伝子活性を変えることができるタンパク質、構造および機能を変える。高まったROS生成の他の可能な結果は、ＤＮＡ突然変異の生成であり、それに次いで、遺伝子構造を変えて、よって、細胞の通常の構造および機能を変えることができる。疾患および環境損傷への反応におけるまで、ヒトの状態における変化の多くは、個人間で遺伝子の構造の比較的小さい違いによって取り次ぐことができる。ヌクレオチド多形性（SNPs）は、ヒトおよび他の動物の生物学的反応の違いを識別し、潜在的に予測する手段として、現在非常に活発に調査されている。例えば、SNPsの特徴は、患者が多少特異的疾患か腫瘍を呈して、周知の予防処置をするかどうかの予測を可能にすることができる。他の考えられる適用は、重大な副作用を現す可能性が高く、したがってその薬の用法を回避し得る個人を識別するために、処方薬を提供する前に個人をスクリーニングするためにSNPsを使用することである。SNPsの他の潜在的な新規の使用は、ハプロタイプまたはSNPsのパターンを識別することであり、例えば、皮膚の加齢による老化に関連する。一部の個人および家族は、皮膚癌の危険性が減少したか、または単に同じ年齢層で同様の背景環境を有する彼らの仲間より若く見える。SNPsの側面は、老化皮膚の表現型変化と関係している一般的な要因を特徴づけることを発展することができる（環境的要因から高まった酸化性ストレスからの加速した老化の多大な危険性に個人をさらすSNP遺伝子型のパターンを定義した）。これは処置計画を考慮に入れ、多大なアンチエイジングの利点を有する。
【００３２】
TGF-Bは、細胞シグナル伝達のための主なサイトカインであって、表皮ケラチン生成細胞の成長を阻害して、熱線維芽細胞の成長を刺激する。さらに、主要なコラーゲン・エラスチンの合成および分泌を誘発して、MMP1およびMMP3の発現を阻害する。多数のTGF-B、TGF-B 1、TBR I、TBR IIがあり、それらの多くは皮膚細胞の老化においてダウンレギュレートされる。TGF-Bは、また、デセリン（Decerin）と結合することによって皮膚の老化における変えられた活性であり、これがコラーゲンと組み合う場合、コラーゲン繊維構造の率を制御することと同様に、皮膚のつやの強さに影響を及ぼす。c-Jeun MRNAは若い皮膚と比較して、ヒトの皮膚の活性および年齢が２倍になるが、しかし、c-fosは不変であった。MMP 2は、AP 1によってレギュレートされない。ERK活性は皮膚の老化で減少するが、JNK活性は皮膚の老化で３乃至４倍高まる。環境的損傷−損傷は、ヒトの体において解剖学的に変化することができる。これらの方法は、同時にコラーゲン分解を予防するステップを含み、ヒトの皮膚を回復させることを可能にすると共に、ヒトの皮膚の老化において新たなコラーゲンの形成を刺激することを可能にする。
【００３３】
高まったＭＭＰの結果は、ＥＲＫ、サイクリンＤ２、タイプＩ及びＩＩＩのプロコラーゲンの減少したレベルになった。これは中心的な遺伝子型の一部であり、表現型がc-gen活性を減少させて、ERK活性を高めることと同様に多くのケラチン生成細胞を刺激する。
【００３４】
サンスクリーンのシステム、局所油と抗酸化剤、局所油とフォトモジュレートしたＥＣＭ刺激剤とＭＭＰとＭＭＰ阻害剤と様々な組み合わせと上記の混合。また、c-gen構造を阻害することはAP-1の形成を阻害して、よって、MMP系を減弱させ、ケラチン生成細胞および線維芽細胞の増殖を誘発する。
【００３５】
ミトコンドリア活性のモジュレーション
ミトコンドリアおよびATP生成メカニズム（例えば、シトクロム発現）は、電磁放射によってモジュレーションされることができる。ＬＥＤ光は、活性において取り次ぎされるレドックスまたはレセプタ・タイプ・チロシンホスファターゼ（RTPT）を経て、細胞表面レセプタを活性化させる。マイトジェン活性経路に対比してＳＡＰ（ストレス活性経路）と比較し、対照ＳＡＰはＭＭＰを高め、c-genが上昇する場合にプロコラーゲン１及び２が減少する。主にＥＣＭ生成に関連し、一方で、ＭＡＰ経路がＩＲＫ誘発のサイクリンを活性化し、細胞成長を促進し、ＰＳＡＴはタンパク質生成を増減する傾向があり、一方で、ＭＡＰＳは細胞成長を増減する。Ｒａｓ／ＭＡＰ／ＡＰ−１経路は、損傷に対する反応において重要な役割を担う。ＦＧＦＲ１は、プロモーター領域の部位及びＩＬ１アンタゴニストプロモーターの部位を含む。また、UVに露出された後、抗酸化合成物は増加したMMPを阻害することができないが、抗酸化合成物は抗紅斑日焼け止め効果を有し、リコピンはこれらのうちの1つである。ＬＥＤフォトモジュレーションはまた、日焼け活性を減弱させるために用いることができ、MMPレベルは約24時間後に最大になった。ボランティアの腕の二箇所でＭＡＤの最小の紅斑投与をさせ、ＧＷ装置で１日に２回処理させて、クロモメーターで赤みを減じさせるようにソーラーシミュレータを使用する。生検は、UV後にGWで処理する場合に起こることを示す。レチノイドのシトクロムＰ−４５０を阻害することは、レチノイドの強度濃度を高める。
【００３６】
動作の特定の理論に制限されていることを望まない一方、本発明は、外観上、構造的及び機能的により若く、さらに若くまたは老化してない皮膚と関連する遺伝子型の発現を導く、複数のレセプタを介在する経路が、ヒトまたは哺乳類の皮膚でフォトモジュレーションされるという驚くべき発見を含む。
【００３７】
赤外線を参照するに、放射線はＭＭＰ１を誘発した。赤外線は、ＥＲＫ１／２の活性であるＭＡＰＫシグナリング経路のアップレギュレーションまたは活性路によって、ＭＭＰ１の生成が可能であり、ＭＭＰ１遺伝子のプロモーター領域が熱の発生を伴わずにＩＲＡによって活性にされたが、ＴＩＭＰ１は増大しなかった。MMP-8またはエラスチナーゼは炎症性の反応で増加されて、さらに、AP 1が関係する。そして、NF-KBが高まった際に、継続した炎症の存在を止める、より多くのIL-1およびTNFaを活性化させる。
【００３８】
線維芽細胞センサー・マトリックスがIL-1およびTNFaを取り囲み、マトリックスと接触する場合、活性が低くコラーゲンの生成がわずかとなる傾向となるが、コラーゲンの存在がゼラチンのような産物を分解する場合、炎症が持続すると、IL-1およびTNFaはより多くのコラーゲンを生産する傾向がある。コラーゲンは、増殖するだけでなくて、傷跡もあまり生じない。
【００３９】
サイトカインを阻害する局所的な化合物は、間接的なＭＭＰ阻害剤である。その理由は、化合物がＭＭＰのシグナル経路を遮断し、基本的にこれを遮断する。同じことがＭＭＰの調節にもあてはまる。機能性食品に関して、ビタミンCは、安定コラーゲン分子を構成するために、局所的に適用されることができる。コラーゲンＩ及びコラーゲンＩＩＩは局所的なビタミンＣによって刺激され、一方で、エラスチン、フィブリリン（Fibrilin）１／２は影響を受けないし、ＭＭＰ１、２および9は影響を受けない。ＴＩＭＰは高まり、ＴＩＭＰ２は変わらなかった。
【００４０】
損傷の治癒及び治療におけるモジュレーション
損傷治癒の継続中、ECMのタンパク質分解は、修復及び再生の基本的特徴である。損傷の修復は、麻酔性又は傷ついた組織、細胞及び／又は組織の遊走、血管形成、新たに合成されたＥＣＭの再生、並びに細胞成長因子の調節を含む。損傷を修復する間に、ＭＭＰ１及びＭＭＰ３はＭＭＰ２及び９と同様に高まる。特に、ＭＭＰ１３は慢性損傷であるが、急性ではない。また、ＴＩＭＰは変化される。ＭＭＰ１、３、９はＵＶＢで高まり、エラスチンおよびフィブリリアン バースシアン（fibrilian verscian）が高まり、
非機能的なエラスチン繊維の形成となり、皮膚の弾力および老化又はフォトエイジングで老化した皮膚を減少する。コラーゲンＩが減少され、ＵＶＡはＭＭＰ１、２、３の高まった発現を示す。
【００４１】
健常の場合と比較して、全身浮腫強度症皮膚線維芽細胞の疾患状態は、より少ないMMP1およびMMP3を生じ、より多くのTIMP1を生じた。皮膚ガンＢＣＣは、より多いＭＭＰ１、２、９及び１１を生成する。フォトエイジング、挫傷、皮膚の低色素性領域および線維症のより多くの徴候。老化していない皮膚のフォトエイジング、加齢による老化、または環境による老化を予防する方法および発明は、皮膚におけるＲＯＳの存在を減らすためにフォトエイジングの局所の抗酸化剤の作用を阻止するレチノイドを含む。環境的なストレスは、オキシダント、熱、紫外線を含む。したがって、ＬＥＤ光線治療は、ECMタンパク質／コラーゲン刺激剤およびＭＭＰ阻害剤の両者である。線量はＡＰ−１及びＮＦ−ＫＢのＵＶＢ誘発に依存し、ＭＭＰ２及びＭＭＰ９を誘発した。コラーゲン束の形成は、皮膚の強度、張りおよび弾力の原因となる。
【００４２】
本発明の他の実施態様及び使用は、本明細書に開示された本発明の詳細及び実施を考慮することで当業者にとって明白である。すべての出版物、米国及び外国の特許文献、特許出願を含む本明細書のすべての引用文献は、参照によって、特に完全に組み込まれる。詳細な説明および実施例が、請求項によって示される本発明の真の範囲および趣旨だけによって典型的であるとみなされることを意図される。
【００４３】
関連出願の相互参照
この出願は、２００５年４月４日付けで出願された米国出願番号１０／８２１，１９３の継続出願であり、２００３年４月１０日付けで出願された米国仮出願番号６０／４６１，４１２に優先権を主張する。これらの各出願は、それらの全体が本明細書において参照として組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光の治療制度のための光度レベルおよび命名法を例示する図である。
【図２】組織培養のヒトの線維芽細胞の分析を示す図である。
【図３】プロコラーゲンＩの生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図４】光治療に対する露出後、ヒトの線維芽細胞のATPレベルの変化を示す図である。
【図５】プロコラーゲンＩの生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図６】ＭＭＰ−１の生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図７】プロコラーゲンＩの生成における光治療の別の例示的な効果を示す図である。
【図８】プロコラーゲンＩの生成における光治療の別の例示的な効果を示す図である。
【図９】光の露光パターンの変化によるプロコラーゲン生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１０】光のパルスパターンの変化によるプロコラーゲンＩ生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１１】培養したヒトの線維芽細胞におけるプロコラーゲンＩ及びＭＭＰ−１のＲＴ−ＰＣＲ発現における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１２】光治療に対する露出の24時間後におけるRT-PCR発現の概要の実施例を示す図である。
【図１３】光治療に対する露出の24時間後における遺伝子発現の実施例を示す図である。
【図１４】光治療に対する露出の24時間後における相対的なＭＭＰ−１発現の実施例を示す図である。
【図１５】ヒトの真皮乳頭細胞によるVEGF生成における光治療の効果の実施例を示す図である。
【図１６】様々な処置パラメーターにおけるＭＭＰ−１生成における光治療の例示的な効果を示す図である。
【図１７】培養されたヒトの脂肪細胞におけるＬＥＤ治療の効果の実施例を示す図である。
【図１８】コラーゲン及びコラーゲンに関連した遺伝子発現における５９０ｎｍのＬＥＤ治療の実施例の効果を示す図である。
【図１９】２４時間後のコラーゲン及びコラーゲンに関連した遺伝子発現における５９０ｎｍのＬＥＤ治療の実施例の効果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
老化していないか若しくは損傷していない皮膚または光に対して皮膚を露出することによる部分的にフォトエイジングによるか若しくは非フォトエイジングにより老化したヒトの皮膚を含む皮膚の加齢による老化、環境による老化、又はフォトエイジングによる老化を抑制、弱め、逆転又は防ぐ方法であって、該方法は、発現した際に、老化皮膚の表現型を生成する遺伝子型の細胞活性をモジュレーションし、老化関連指示の生成を阻害し、若さの特徴の生成および活性を刺激するために十分であることを特徴とする電磁放射線を適用することからなる方法。
【請求項２】
前記適用は低レベルの電磁放射線に対する前記皮膚の露出を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁放射線は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フォトエイジングを予防するかまたは逆転させる付加的な局所、又は経口全身性の作用薬からなるサンスクリーン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発現した際に、老化皮膚の表現型を生成する遺伝子型の細胞活性をモジュレーションする狭帯域で多色彩の電磁放射線にヒトの組織を露出することからなる皮膚の処置方法であって、該狭帯域で多色彩の電磁放射線のエネルギーフルエンスは、老化関連指示の生成を阻害し、若さの特徴の生成および活性を刺激するために十分であることを特徴とする方法。
【請求項２】
約４００ｎｍ乃至約１６００ｎｍの波長を有する、低レベルの狭帯域で多色彩の電磁放射線に対して前記皮膚を露出することを適用に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記狭帯域で多色彩の電磁放射線のバンド幅は、優位な放射する波長について±１００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記狭帯域で多色彩の電磁放射線は、ＬＥＤによって照射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
スペクトルの赤外線部分の波長を減じる前記狭帯域で多色彩の電磁放射線のフィルターステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フォトエイジングを予防するかまたは逆転させる付加的な局所、又は経口全身性の作用薬からなるサンスクリーン。
【請求項１】
老化していないか若しくは損傷していない皮膚または光に対して皮膚を露出することによる部分的にフォトエイジングによるか若しくは非フォトエイジングにより老化したヒトの皮膚を含む皮膚の加齢による老化、環境による老化、又はフォトエイジングによる老化を抑制、弱め、逆転又は防ぐ方法であって、該方法は、発現した際に、老化皮膚の表現型を生成する遺伝子型の細胞活性をモジュレーションし、老化関連指示の生成を阻害し、若さの特徴の生成および活性を刺激するために十分であることを特徴とする電磁放射線を適用することからなる方法。
【請求項２】
前記適用は低レベルの電磁放射線に対する前記皮膚の露出を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁放射線は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フォトエイジングを予防するかまたは逆転させる付加的な局所、又は経口全身性の作用薬からなるサンスクリーン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発現した際に、老化皮膚の表現型を生成する遺伝子型の細胞活性をモジュレーションする狭帯域で多色彩の電磁放射線にヒトの組織を露出することからなる皮膚の処置方法であって、該狭帯域で多色彩の電磁放射線のエネルギーフルエンスは、老化関連指示の生成を阻害し、若さの特徴の生成および活性を刺激するために十分であることを特徴とする方法。
【請求項２】
約４００ｎｍ乃至約１６００ｎｍの波長を有する、低レベルの狭帯域で多色彩の電磁放射線に対して前記皮膚を露出することを適用に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記狭帯域で多色彩の電磁放射線のバンド幅は、優位な放射する波長について±１００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記狭帯域で多色彩の電磁放射線は、ＬＥＤによって照射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
スペクトルの赤外線部分の波長を減じる前記狭帯域で多色彩の電磁放射線のフィルターステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フォトエイジングを予防するかまたは逆転させる付加的な局所、又は経口全身性の作用薬からなるサンスクリーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
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【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
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【図５７】
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【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
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【図６０】
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【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
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【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【公表番号】特表２００６−５２２６６０（Ｐ２００６−５２２６６０Ａ）
【公表日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０９８３４（Ｐ２００６−５０９８３４）
【出願日】平成１６年４月９日（２００４．４．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１０９１５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９２３３５
【国際公開日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（５０５３７９７８８）ライト バイオサイエンス，エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月９日（２００４．４．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１０９１５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９２３３５
【国際公開日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（５０５３７９７８８）ライト バイオサイエンス，エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
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