Nove metode, ki omogočajo zdravljenje pred tem neozdravljivih bolezni, so se v zadnjih desetletjih močno razvile in prihajajo z različnih področij znanosti. Ena takšnih je zdravljenje s pomočjo elektroporacije, ki se največ uporablja pri zdravljenju raka, v genski terapiji in pri srčni ablaciji (zdravljenje srčne aritmije).

Avtorica: Maja Korošak

Kot so sporočili na prvem slovenskem kongresu elektroporacije, ki je potekal februarja, se Slovenija na svetovnem zemljevidu elektroporacije uvršča med velesile. Elektrokemoterapija, genska transfekcija v terapiji raka in katetrska srčna ablacija so trije klinični programi, kjer so slovenski znanstveniki orali ledino in pri katerih še vedno pomembno prispevajo k razvoju.

Prof. dr. Gregor Serša z Onkološkega inštituta Ljubljana je vodja projekta SmartGene.si, v katerem so razvili novo gensko terapijo za zdravljenje kožnih tumorjev glave in vratu. Zdravilo, postopek priprave in celotno proizvodno okolje so dobra tri leta pripravljali slovenski strokovnjaki. Trenutno poteka faza kliničnega preizkušanja. Bolnikom najprej v tumor vbrizgajo genski zapis za interlevkin-12, ki ga za tem vnesejo v celice tumorja z elektroprenosom.

Interlevkin-12 je snov, ki spodbuja imunski odgovor organizma in učinkuje na zdravljeni tumor. Pri projektu so sodelovali industrijski partnerji COBIK, Iskra Pio, Jafral in Univerzitetni klinični center Ljubljana, Fakulteta za elektrotehniko ter Veterinarska fakulteta. Tako so pridobili izkušnje v pripravi, proizvodnji ter začeli predklinično testiranje novega, inovativnega zdravila.

Na Onkološkem inštitutu Ljubljana so v sodelovanju z dr. Grošljem iz UKC Ljubljana pripravili in trenutno izvajajo klinično študijo, ki testira varnost omenjenega zdravila na bolnikih z rakom. Poleg tega so na Fakulteti za elektrotehniko UL v sklopu projekta SmartGene.si razvili generator in elektrode za aplikacijo električnih pulzov na kožo za namene genske terapije. Plod tega razvoja je spin-out podjetje MPOR, ki bo testiralo in tržilo ta produkt. Vse te informacije so pomembne za razumevanje dolgotrajnega in zapletenega procesa, ki je potreben za to, da se neka preskušena in učinkovita metoda uvede v zdravljenje in postane terapija izbora.

Kaj sploh je elektroporacija?

Kot je povedal naš sogovornik, dr. Gregor Serša, gre za metodo, pri kateri izpostavijo celice in tkiva električnim pulzom, ki povzročijo strukturne spremembe v celični membrani in s tem omogočijo molekulam, ki sicer ne bi mogle skozi membrano, vstopanje v celico in izstopanje iz nje. Ločimo dve vrsti elektroporacije: tako imenovano reverzibilno in ireverzibilno. Reverzibilna povzroči začasno destabilizacijo celice membrane, ki se v kratkem času po izpostavitvi električnim pulzom regenerira in ponovno postavi v normalno stanje. V primeru velikega števila električnih pulzov gre za ireverzibilno elektroporacijo, ki dokončno spremeni strukturo membrane in povzroči celično smrt.

Dr. Serša je še dodal, da se ireverzibilna elektroporacija uporablja v medicini kot ablacijska tehnika (pri zdravljenju srčne aritmije). Z reverzibilno elektroporacijo pa skušajo v celico vnesti citostatik za zdravljenje raka, ki jo imenujejo elektrokemoterapija. S tem povzročijo smrt rakavih celic zaradi povečanega vnosa citostatika v celico.

Elektroporacija v kemoterapiji – elektrokemoterapija

Pri tej metodi zdravljenja se uporabljata citostatika bleomicin ali cisplatin, ki se tudi sicer uporabljata v onkologiji za zdravljenje raka. Z uporabo električnih pulzov ta dva citostatika bolje vstopata v tumorske celice. Kako poteka? Dr. Gregor Serša: »Citostatik lahko injiciramo intravensko (sistemsko) ali pa neposredno v tumor. Po nekaj minutah, ko citostatik preide v tumor, apliciramo električne pulze z različnimi vrstami elektrod, glede na vrsto, velikost, lokacijo in globino tumorja. Električne pulze usmerjamo na območje tumorja oziroma območje, ki ga želimo zdraviti, kar pomeni, da je povečan vnos citostatika le na tistem delu. Ker pa je potenciacija citostatika na tistem območju velika, se lahko uporabi nizka koncentracija tega zdravila. To pomeni, da so stranski učinki redki oziroma jih ni.«

Katere tumorje lahko zdravijo s tem? »Glede na to, da imamo učinkovita citostatika, ki nista zelo selektivna glede vrste tumorja, in da uporabljamo fizikalno metodo, ki učinkuje na vse vrste celic, je spisek tumorjev, za katere vemo, da odgovorijo na elektrokemoterapijo, zelo dolg,« je pojasnil dr. Serša ter nadaljeval z opisovanjem uporabnosti metode. »Začetki so pri zdravljenju tumorjev melanoma, hkrati se metoda uporablja pri globoko ležečih tumorjih, na primer tumorjih jeter, raziskuje se na področju tumorjev trebušne slinavke, pa tudi debelega črevesa … Uporablja se celo pri zdravljenju kostnih metastaz v hrbtenici … Tehnologija se torej počasi, a vztrajno razvija in elektrokemoterapija pridobiva svojo prepoznavnost in vrednost. Seveda pa je še dolga pot do tega, da to postane terapija izbora.« Ali je primerna za vse bolnike? »S tem zdravimo mlajše in starejše bolnike. Še posebej primerna je metoda za starejše, saj je v primerjavi z operacijo neobremenjujoč poseg.«

Zdravljenje z elektrokemoterapijo je že v slovenskih smernicah za zdravljenje nekaterih vrst rakov, izbere pa se na multidisciplinarnem timu, kjer se obravnava vsak posamezen bolnik in se glede njene uporabe presodi na podlagi indikacij. Terapija se izvaja le v določenih centrih in gre za metodo v nastajanju. Potrebne so izkušenost, dostop do tehnologije in tehnoloških naprav, ki jo omogočajo, je še povedal dr. Serša.

Genska terapija

Kako je z uporabo elektroporacije v genski terapiji? »Metoda je enaka, gre za genski prenos tako imenovane gole plazmidne DNA, to je nevirusni vnos delcev DNA, ki predstavlja gensko terapijo. Če vnesemo v celico zapis za določeno molekulo, ki naj bi imela zdravilne učinke, je to genska terapija, saj smo vnesli v celico genetski material, ki zapisuje določeno molekulo, za katero želimo, da se tam proizvaja. Genska terapija je lahko imuno stimulacija z interlevkinom-12, lahko so to cepiva proti covidu-19 ali drugim nalezljivim boleznim ali pa tudi cepiva proti raku. Možnosti uporabe genske terapije so čedalje večje in razvijala se bo naprej, odvisno od odločitev in potreb farmacevtske industrije,« razlaga naš sogovornik.

Genska terapija z elektroporacijo se najbolj uporablja v ZDA. Elektroporacija se lahko uporablja tudi pri zdravljenju s celično terapijo CAR-T. V tem primeru gre za genski elektro prenos v celice ex-vivo. To pomeni, da celice, ki jih elektroporirajo v genski terapiji, odvzamejo bolniku in jih potem spremenjene ponovno vrnejo v telo. Celično terapijo CAR-T uvajajo tudi pri nas, vendar vnos genskega materiala ne bo z elektroporacijo, ampak z virusnim vektorjem.

Srčna ablacija

Slovenski znanstveniki, prof. Miklavčič in njegova skupina na Fakulteti za elektrotehniko z Univerze v Ljubljani, so sodelovali v pomembni študiji, s katero so pripomogli k razvoju zdravljenja srčne aritmije s pomočjo elektroporacije. Pokazalo se je, da je nova metoda enako učinkovita kot pri tistih, ki veljajo za zlati standard zdravljenja, hkrati pa je varnejša in hitrejša.

Motnja srčnega ritma ali atrijska fibrilacija zahteva zgodnje, varno in učinkovito zdravljenje. Za zdaj se zdravi s katetrsko ablacijo, kjer se električno izolirajo pljučne vene od levega atrija, za kar najpogosteje uporabljajo radiofrekvenčno in krioablacijo. Novost, ki so jo uspešno klinično preizkusili, pa je katetrska ablacija s pomočjo elektroporacije.

Razvoj elektroporacije v medicini

Elektroporacija se je najprej začela uporabljati na področju genske terapije. V medicini se ta metoda uporablja od osemdesetih let prejšnjega stoletja. Eberhard Neumann je na celicah v celičnih kulturah ugotovil, da lahko z elektroporacijo vnaša fragmente DNA v celico in prvi pokazal na možnosti uporabe te metode v genski terapiji. Kmalu zatem je dr. Lluis M. Mir iz Francije ugotovil, da z reverzibilno elektroporacijo lahko vnese citostatik bleomicin in s tem poveča njegovo učinkovitost za nekajtisočkrat. To je povzročilo skokovit razvoj tega področja in pospešilo raziskave.

Prva biomedicinska uporaba metode je bila na področju elektrokemoterapije (vnos citostatika z elektroporacijo). Zdaj že pokojni prof. Rudolf je bil prvi zdravnik na onkološkem inštitutu, ki je zdravil kožne metastaze melanoma z elektrokemoterapijo. Pred tem pa je tudi prof. Mir sodeloval pri zdravljenju tumorja glave in vratu na inštitutu v Parizu. Elektrokemoterapija se izvaja po 200 centrih po Evropi, a genska terapija se bolj razvija v ZDA. Tudi na Onkološkem inštitutu Ljubljana so naredili prve korake, saj so bili v Sloveniji in tudi v Evropi prvi, ki so elektroporacijo uporabili za zdravljenje tumorjev s fragmenti DNA z zapisi genov, ki zapisujejo različne citokine ali druge molekule. Trenutno zaključujejo klinično fazo I tega testiranja.

ABC

A Elektroporacija se največ uporablja pri zdravljenju raka, v genski terapiji in pri srčni ablaciji.

B Na Onkološkem inštitutu Ljubljana so razvili novo gensko terapijo za zdravljenje kožnih tumorjev glave in vratu.

C Elektrokemoterapija – z uporabo električnih pulzov citostatik bolje vstopa v tumorske celice.