Akademisk afhandling
Electroporation of cells and tissues for drug and gene delivery
1. nov. 2005
2 min.
Disputatsen er baseret på syv tidligere publicerede artikler og en sammenfattende oversigt. Arbejdet er udført på Onkologisk Afdeling, Amtssygehuset i Herlev, og på Insitut Gustave-Roussy, Villejuif, Frankrig.
Cellemembranen har en vis elektrisk kapacitans. Påtrykkes et elektrisk felt, som overstiger membranens kapacitans, opstår permeabilisering af cellemembranen (elektroporation). Den destabiliserede membran vil i få minutter efter elektroporationen være permeabel for mindre molekyler. Endvidere kan DNA passere den destabiliserede membran, såfremt et eksternt elektrisk felt skaber den nødvendige elektroforetiske gradient.
Det er vist, at elektroporation som led i patientbehandling kan lade sig gøre med beskedne bivirkninger. Der er derfor en lang række anvendelsesmuligheder for denne teknologi, inklusive medicinsk behandling af kræftsygdomme (elektrokemoterapi), genterapi, vaccination med DNA-sekvenser, anvendelse af oligonukleotider, der selektivt hæmmer ekspression af visse gener, anvendelse som led i immunterapi af cancersygdomme samt til lokaliseret stråleterapi ved hjælp af radioaktive isotoper.
Formålet med nærværende arbejde har været at bidrage til anvendelse af elektroporation i klinikken ved at optimere forhold for elektroporation in vitro og in vivo, specielt med tanke på anvendelse til at øge optaget af kemoterapi selektivt i tumorer (elektrokemoterapi) samt genterapi.
Ved undersøgelse af forskellige kemoterapeutika bekræftedes, at bleomycin er førstevalgspræparat ved elektrokemoterapi, idet effektiviteten øges flere hundrede fold ved elektroporation. Endvidere kunne effekten af carboplatin og cisplatin øges, om end i mindre omfang. Standardbehandling med disse stoffer kunne kombineres med samtidig elektroporation af tumorer.
Der udvikledes en undersøgelse, hvor man ved anvendelse af 51 Cr-EDTA in vivo kunne bestemme tærskelværdien for elektroporation, reversibel og irreversibel cellepermeabilisering samt kvantitere permeabiliseringen ved måling af optagelse af det radioaktive molekyle. Endvidere kunne kinetikken for genoprettelse af membranintegriteten bestemmes in vivo.
Ved en kombination af undersøgelser af permeabilisering, perfusion og optag af 51 Cr-EDTA samt eksperimentel blokade af det autonome nervesystem kunne en vaskulær effekt af de elektriske pulser karakterises. Data vedr. permeabilisering og vaskulære effekter kunne sammenlignes med optag af molekyler og data om ekspression af overførte gener, og sammenhængene herimellem kunne analyseres.
Slutteligt er behandlingen af en patient med blødende metastaser fra malignt melanom beskrevet. Med engangsbehandling med elektrokemoterapi ophørte blødningen umiddelbart. De behandlede tumorer regredierede derefter fuldstændigt.