Annons

Elektricitet öppnar upp cellerna

En kortvarig kraftig elektrisk pulsvåg öppnar porer i tumörcellens membran och cytostatikan förmår tränga in. Efter några minuter sluter sig cellväggen igen, läkemedlet är på plats och nedbrytningen av cancercellens DNA har påbörjats.

24 nov 2001, kl 18:12
0

Annons

Elektroporation är en teknik för leverans av substanser direkt in i cellerna. Cancerstudier har visat att i vissa fall ökar det intracellulära upptaget av cytostatika dramatiskt. Men tekniken är också tillämpbar vid till exempel genterapi.

Dessutom har det visat sig att elektroporationen gör att intracellulära ämnen sipprar ut via de öppna porerna. Vid cancerterapi stimulerar substanserna immunförsvaret att angripa spridd tumörväxt utanför den solida tumören.

– Elektroporationen öppnar en tillfällig infart direkt in i cellen och tekniken har mycket stor potential. Det vore önskvärt att fler forskare var engagerade i arbetet med att utveckla den, säger Leif Salford, professor i neurokirurgi vid Lunds universitetssjukhus.

Han har också har en förklaring till att inte fler hittills engagerat sig i utvecklingsarbetet.

– Elektroporation berör både biologi och fysik, två områden som sällan möts men här i Lund har de gjort det. Jag har tillgång till laboratorier, råttor och tumörer, Bertil har det kunnande inom fysiken och den utrustning som behövs.

Bertil Persson är professor i radiofysik vid Lunds Universitet och han och Leif Salford har arbetat med elektroporation i snart tio år.

– Cellens membran är extremt tunt men ändå en effektiv barriär mot de flesta extracellulära molekyler och joner vilket gör det svårt för läkemedel och andra substanser att tränga in. Detta har varit och är ett stort problem vid exempelvis cancerbehandling där i sig kraftfulla cytostatika är ineffektiva därför att de inte kan penetrera cellen, säger Bertil Persson.

Först i världen

Sedan mitten av 1970-talet är det känt att en kraftig kortvarig elektrisk puls ändrar cellväggens konfiguration och tekniken har framför allt använts för att in vitro deponera genetiskt material i celler.

1987 visade två japanska forskare, Okino och Mohri, att elektroporation också kunde tillämpas in vivo för att öka upptaget av cytostatika i solida tumörer.

Några år senare utförde fransmannen Mir de första kliniska försöken på ytliga tumörer i huvud-halsregionen och i dag finns det erfarenhet från olika håll i världen av sammanlagt ungefär 50 patienter med kutana eller subkutana tumörer som behandlats med elektrokemoterapi.

En sammanställning visar att 56 procent av patienterna botades utan recidiv och att ytterligare 29 procent inte blev helt botade men hade god effekt av behandlingen.

Lundagruppen var först med att tillämpa tekniken på djupt liggande tumörer. 1992-93 genomfördes de första djurförsöken på hjärntumörer. Elektrodplattorna på huden ersattes med elektroder i form av två akupunkturnålar. De infördes genom skallbenet och placerades på varsin sida om hjärntumören malignt gliom som implanterats i hjärnan på råtta.

Cytostatikan Bleomycin gavs intravenöst före elektroporationen. Resultatet blev en hundraprocentig förlängning av överlevnaden jämfört med råttor som enbart fick Bleomycin.

Vid maligna gliom som placerats på flanken på råtta har lundagruppen fått en 80-procentig överlevnad (kompletta remissioner) med kombinationen elektroporation och strålbehandling.

– Bleomycin har i sig själv mycket begränsad användning inom onkologin därför att det inte förmår tränga in i cellerna. I kombination med elektroporation har emellertid Bleomycin visat sig fungera mycket bra, säger Bertil Persson och berättar att det intracellulära upptaget blir flera tusen gånger högre.

Möjligt med lägre doser

Efter de första försöken i Lund på hjärntumörer har kombinationen elektroporation/cytostatika prövats på en mängd olika tumörsjukdomar, exempelvis bröst, lever, colon och pankreas.

– Det har egentligen ingen betydelse var maligniteten sitter. Är väl elektroderna på plats öppnar den elektriska pulsen cellerna, konstaterar Leif Salford.

Effekten av den elektriska pulsvågen går att styra med stor precision eftersom den inte sprider sig utanför det fält som bildas mellan elektroderna. Det innebar i stort sett att bieffekter av behandlingen saknas.

Eftersom elektroporationen gör tumören mycket mer tillgänglig för farmaka kan doserna sänkas. I samtliga kliniska försök som rapporterats har också biverkningarna av läkemedlen varit få eller inga alls.

Arbetet med att utveckla den lämpligaste tekniken pågår och många olika variabler studeras på olika håll; vilken strömstyrka ska användas, hur lång ska pulsvågen vara, hur många gånger ska elektroporationen upprepas?

– Vi här i Lund har lagt ned stor möda på att försöka kartlägga hur cellen förändras och hur behandlingen ska optimeras, säger Bertil Persson och nämner som exempel metodutveckling som möjliggör en mätning av hur cellen påverkas vid olika pulser.

– Basforskningen, dosimetrin är viktig. Det gäller att inte ha för bråttom, att hitta det optimala behandlingsfönstret innan man börjar med kliniska försök, säger Bertil Persson.

Dagens standard för elektroporationen är åtta pulser på 800 volt per centimeter. Pulserna ges med en sekunds mellanrum. I Lund nyttjar man en millisekunds långa pulsvågor. Internationellt använder man i regel en kortare puls på 0,1 millisekund.

– Vi har i försök visat att den längre pulsen är effektivare, säger Bertil Persson.

Efter pulsvågen är cellens porer öppna under fyra till sex minuter. Sedan stänger porerna sig utan att cellen har tagit skada.

Stimulerar immunförsvaret

En annan metodfråga är avvägningen mellan effektivitet och minimerat obehag för patienten. Elektroporationen upplevs som en elektrisk stöt och i de kliniska försök som utförts har patienterna fått anestesi. Patienter med många tumörer har sövts ned under behandlingen, medan patienter med färre och/eller mindre tumörer har fått någon form av lokalanestesi.

För några år sedan gjorde lundaforskarna en överraskande upptäckt. Försöken gick ut på att jämföra elektroporationens biologiska effekter med vanlig strålbehandling. Det visade sig då att kombinationen av elektroporation med strålbehandling hade en dramatisk terapeutisk effekt även utan cytostatika.

– Likväl som den elektroporerade cellen släpper in ämnen släpper den ifrån sig ämnen och är det en tumörcell är substanserna tumörspecifika, det vill säga de gör tumören synlig för immunförsvaret som då går till angrepp, säger Leif Salford.

– Och det här är särskilt intressant eftersom både kirurgi och strålterapi är lokala behandlingar som lämnar kvar tumörceller som hunnit sprida sig ut i den omgivande vävnaden. Med elektroporationens stimulerande effekt på immunförsvaret får man en möjlighet att oskadliggöra också dessa celler, säger Bertil Persson.

I dag arbetar två doktorander i Lund mer eller mindre på heltid med elektroporation och forskarna ser en mängd möjliga användningsområden även utanför cancerbehandlingens.

– I medicinska sammanhang har man länge betraktat användningen av elektricitet och magnetism för terapi med stor skepticism men nu börjar alltfler intressera sig för el-puls-tekniken, konstaterar Leif Salford.

Ett nytt stort tillämpningsområde är genterapi där elektroporation skulle kunna ersätta betydligt mycket mer kostnadskrävande virusvektorer. Ett annat är radioaktiv märkning av celler.

– Överhuvud tror vi att tekniken lämpar sig väl för att skapa en infart till cellerna för många sorters moderna läkemedel, säger Leif Salford.

Vi använder cookies för att ge dig den bästa upplevelsen på vår webbplats. Mer information

Dina kakinställningar för denna webbplats är satt till "tillåt kakor" för att ge dig den bästa upplevelsen. Om du fortsätter använda webbplatsen utan att ändra dina inställningar för kakor eller om du klickar "Acceptera" nedan så samtycker du till detta.

Stäng