Elektroporacja jest niczym innym jak wykorzystaniem pola elektrycznego do tworzenia kanałów o hydrofilowym wnętrzu i średnicy około 1-10 nm w strukturze błony komórkowej. Pole elektryczne przykładane jest w postaci impulsów o określonym napięciu i czasie trwania.
Cechy te warunkują efektywność transportu cząsteczek w zależności od ich rodzaju. Odpowiednio dobrane parametry są niezwykle istotne w aspekcie odwracalności procesu dezorganizacji lipidów, który zapewnia powstanie kanałów.
Do przeprowadzenia procesu elektroporacji wykorzystuje się urządzenia zwane elektroporatorami. W ich budowie wyróżnia się dwa podstawowe elementy:
- źródło napięcia (moduł generujący prostokątne impulsy prądowe)
- przystawka do elektroporacji.
W badaniach laboratoryjnych wykorzystuje się przystawki do kuwet jednorazowych lub przystawki przeznaczone do elektroporacji na płytkach hodowlanych.
Zjawisko elektroporacji znalazło zastosowanie w aspekcie transportu leków do wnętrza komórk. Szczególnym i jakże współczesnym przykładem tego typu aplikacji jest chemioterapia nowotworów. W tym przypadku docelowe działanie cytostatyków ma ogromne znaczenie dla efektywności terapii tej grupy śmiertelnych chorób.
Tradycyjne metody podania leków (dożylnie, domięśniowo, doustnie) znacznie ograniczają ich działanie, głównie z powodu wykształconych w komórkach mechanizmów lekooporności, struktury nowotworu i tkanek wokół niego, jak również z powodu specyficznej budowy chemicznej samego leku.
Stworzenie alternatywnej drogi dostarczenia leku do komórek poprzez wytworzenie impulsów elektrycznych stanowi istotny postęp w podejściu terapeutycznym w onkologii. Efektywność elektrochemioterapii potwierdza się obecnie zarówno na poziomie in vitro, jak i in vivo.
Zjawisko elektroporacji zostało z powodzeniem wykorzystane na zwierzęcych modelach, jak również w badaniach klinicznych dotyczących terapii raka płaskonabłonkowego, czerniaka czy też raka wątroby. Najczęściej badanymi w kontekście elektrochemioterapii związkami są bleomycyna i cis-platyna.
Wyniki badań grupy naukowców z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu opublikowane na łamach czasopisma „Bioelectrochemistry” dowodzą, że elektroporacja zwiększa również efektywność dostarczenia doksorubicyny w przypadku lekoopornych hodowli komórek gruczolakoraka przewodu pokarmowego. Ten typ raka wykrywany jest stosunkowo późno, co dodatkowo wskazuje na istotność skutecznego leczenia.
– Badania przeprowadzone na liniach komórkowych gruczolakoraka jelita grubego oraz żołądka wykazały, że zastosowanie elektroporacji celem dostarczenia do komórek doksorubicyny powoduje znacznie silniejsze zmiany w ultrastrukturze komórek linii opornych na doksorubicynę, w porównaniu do komórek wrażliwych, na stosowany cytostatyk - mówi współautorka badań, dr n. med. inż. Anna Choromańska, adiunkt w Katedrze i Zakładzie Biochemii Lekarskiej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. – Co więcej, badana procedura powodowała obniżenie ekspresji białka P-gp w komórkach opornych na doksorubicynę.
Wzrost stężenia leków cytostatycznych to niejedyna możliwość przeciwnowotworowego zastosowania procesu elektroporacji. Można go również wykorzystać w połączeniu z terapią fotodynamiczną (PDT), której klasyczny schemat obejmuje:
- podanie fotouczulacza gromadzącego się selektywnie w komórkach nowotworu oraz
- naświetlanie zmienionych chorobowo miejsc światłem o odpowiedniej długości fali, zależnej od pasma absorpcji fotouczulacza.
Ostatnie badania pod kierownictwem prof. dr hab. Jolanty Saczko wykazały obiecujące rezultaty zastosowania procedury elektroporacji w celu zwiększenia efektywności transportu fotouczulacza do komórek ludzkiego czerniaka przed reakcją fotodynamiczną. – Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że odpowiednio dobrane parametry reakcji fotodynamicznej łączonej z elektroporacją skutecznie eliminują badane komórki czerniaka, przy jednoczesnym braku toksyczności w stosunku do prawidłowych komórek ludzkich keratynocytów - zwraca uwagę dr inż. Choromańska.
KOMENTARZE