אלקטרופורציה בלתי הפיכה – הבדלי גרסאות

מבוצעים [[ניסוי קליני|ניסויים קליניים]] ב[[אלקטרופורציה]] בלתי הפיכה אך היא טרם אושרה לשימוש בקנה-מידה רחב עבור בני-אדם.

 

שימוש בשדות חשמליים חזקים מאוד לזמנים קצרים מאוד מביאה ליצירת חורים בקנה מידה [[תחיליות במערכת היחידות הבינלאומית#.D7.9E.D7.99.D7.A7.D7.A8.D7.95|מיקרוסקופי]] ו[[נאנומטר|נאנוסקופי]] ב[[קרום התא]] החיצוני הבנוי משכבה כפולה של [[פוספוליפיד|פוספוליפידים]] ([[:en:Lipid_bilayer|Phospholipid bilayer]]). במצב כזה יכולים להיווצר שני סוגים של נזק :

 

2.[[אלקטרופורציה]] בלתי-הפיכה ([[:en:Irreversible_electroporation|Irreversible electroporation]] - IRE) : החל מרמה מסוימת של נזק ל[[קרום התא]] הנגרם על ידי יצירת חרירים נאנוסקופיים כתוצאה מהפעלת [[שדה חשמלי]] , ל[[קרום התא]] נגרם נזק בלתי - הפיך והוא נכנס למסלול של מוות-תאי מתוכנת ([[אפופטוזה|אפופטוזה]]). הדבר מייחד את האלקטרופורציה הבלתי-הפיכה משאר שיטות האבלציה (אשר מבוססות על חום או קרינה) שכן בשאר השיטות התאים מתים בתהליך של [[נקרוזה|נקרוזיס]]. יש לציין כי קיימים ממצאים אשר סותרים שתהליך המוות של תאים באלקטרופורציה בלתי-הפיכה הוא [[אפופטוזה|אפופטוזיס]] טהור ולמעשה גורסים כי תהליך המוות התאי בשיטה הזאת עדיין אינו לגמרי ברור<ref>{{צ-מאמר|שם = Nonthermal Irreversible Electroporation: Fundamentals, Applications, and Challenges|קישור = http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6407911|כתב עת = IEEE Transactions on Biomedical Engineering|שנת הוצאה = 2013-03-01|עמ = 707-714|כרך = 60|doi = 10.1109/TBME.2013.2238672|מחבר = A. Golberg, M.L. Yarmush}}</ref>

 

# בררנות בפגיעה ברקמות - עבודות רבות הראו שברקמות שטופלה באמצעות אלקטרופורציה בלתי-הפיכה נשמרו מבניים חיוניים לרבות: עורקים , וורידים , [[שופכה]] ודרכי-מרה תוך כבדיות <ref>{{צ-מאמר|שם = Endovascular Nonthermal Irreversible Electroporation: A Finite Element Analysis|קישור = http://dx.doi.org/10.1115/1.4001035|כתב עת = Journal of Biomechanical Engineering|שנת הוצאה = 2010-02-17|עמ = 031008-031008|כרך = 132|doi = 10.1115/1.4001035|מחבר = Elad Maor, Boris Rubinsky}}</ref>. לגבי תאי - עצב , נמצא כי שכבת ה[[מיאלין]] המבודדת העוטפת את ה[[עצב]] מגינה על סיבי העצב מפני האלקטרופורציה עד לסף מסוים אשר טיבו אינו לחלוטין ברור <ref>{{צ-מאמר|שם = The delayed effects of irreversible electroporation ablation on nerves|קישור = http://link.springer.com/article/10.1007/s00330-012-2610-3|כתב עת = European Radiology|שנת הוצאה = 2012-08-16|עמ = 375-380|כרך = 23|doi = 10.1007/s00330-012-2610-3|מחבר = Helmut Schoellnast, Sebastien Monette, Paula C. Ezell, Majid Maybody}}</ref>.

# גבולות חדים בין אזור שנפגע לבין אזור שלא הושפע מהאבלציה - לאלקטרופורציה בלתי הפיכה יתרון גדול על שיטות אבלציה אחרות בשל הגבול החד בין השטח שהושפע מהאבלציה לבין השטח שלא הושפע מהאבלציה. מקובל שהגבול במקרה זה מורכב משכבות בודדות של תאים וקטן באופן משמעותי מגבולות שמתקבלים לאחר טיפול בשיטות אבלציה אחרות שמסבות לרקמה נזק כתוצאה מחום והצלחתן תלויה בין היתר באפקט הקירור של הרקמה עצמה (למשל באמצעות זרם הדם) אשר לעתים מוביל לתופעות לוואי ואי-הצלחת הטיפול. בנוסף , עובדת היותו של גבול האזור המטופל באלקטרופורציה כה חד מאפשרת חיזוי מדויק של השטח שיושפע מהטיפול וכן תכנון טיפולים מורכבים מבחינה גאומטרית באמצעות ריבוי אלקטרודות<ref>{{צ-מאמר|שם = Irreversible Electroporation: A Novel Image-Guided Cancer Therapy|קישור = http://www.gutnliver.org/journal/view.html?doi=10.5009/gnl.2010.4.S1.S99|כתב עת = Gut and Liver|כרך = 4|doi = 10.5009/gnl.2010.4.s1.s99|מחבר = Edward W. Lee, Susan Thai, Stephen T. Kee}}</ref> .

# אפשרויות ניטור נרחבות של המטופל במהלך הטיפול , לפניו ואחריו - האזור שעובר טיפול יכול להיות מודגם על ידי טכניקות דימות מגוונות לרבות: [[אולטרה סאונד|על-קול]] (US), [[טומוגרפיה ממוחשבת]] (CT) ו[[דימות תהודה מגנטית]] (MRI).

 

# התכווצויות שרירים חזקות במהלך הטיפול , בשל גירוי ישיר של [[צומת עצב-שריר|צמתי עצב-שריר]]<ref>{{צ-מאמר|שם = High-frequency irreversible electroporation (H-FIRE) for non-thermal ablation without muscle contraction|קישור = http://www.biomedical-engineering-online.com/content/10/1/102/abstract|כתב עת = BioMedical Engineering OnLine|שנת הוצאה = 2011-11-21|עמ = 102|כרך = 10|doi = 10.1186/1475-925X-10-102|מחבר = Christopher B. Arena, Michael B. Sano, John H. Rossmeisl, John L. Caldwell}}</ref>

# תכנון וביצוע טיפול ברקמות לא אחידות (לא הומוגניות- למשל ב[[ריאה]]) - נגרם בשל ערכים שונים של חדירות [[קרום התא|קרומי התאים]] ברקמה.

 

מספר אלקטרודות , לרוב בצורת מחטים ארוכות , מוחדרות לרקמה. נקודת החדירה נבחרת לפי התנאים האנטומיים. שימוש בדימות הוא חיוני ואמצעי-דימות מקובלים הם: [[אולטרה סאונד|על-קול]] (US), [[טומוגרפיה ממוחשבת]] (CT) ו[[דימות תהודה מגנטית]] (MRI). לאחר החדרתן, האלקטרודות מחוברות למחולל אותות חשמליים ייעודי לצורך ביצוע אלקטרופורציה בלתי הפיכה. עם תחילת הפרוצדורה והפעלת המחולל , המחולל מייצר הפרשי [[פוטנציאל חשמלי|פוטנציאל]] המשתנים לאורך הטיפול בין האלקטרודות. לרוב, המחולל מייצר [[פולס]] אחד או מספר פולסים חשמליים אשר יכולים להיות זהים אחד לשני או שונים אחד מהשני. צירוף הפולסים הניתנים מכונה "פרוטוקול אלקטרופורציה" , הפרוטוקלים השונים נבדלים זה מזה במספר ה[[פולס]]ים , תדירות הפולסים , משך הזמן שאורך כל פולס , המתח החשמלי של כל פולס ,צורת הפולס (מלבן , טרפז) וכן השתנות הפולסים בין אחד לשני (לדוגמה: דעיכה אקספוננציאלית). הגאומטריה של ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] שיוצרות האלקטרודות מחושב ומותאם לאזור שצריך לעבור הסרה , ניתן להשפיע על גאומטריה זו באמצעות שינוי מיקום האלקטרודות ושינוי פרוטוקול האלקטרופורציה. זמן הטיפול תלוי בגודל ובצורת השדה הטיפולי ובמספר האלקטרודות בהם משתמשים , זמני הטיפול הם בין דקה ל10 דקות. לרוב, יש צורך להשתמש במרפי-שרירים גם כאשר הטיפול מבוצע ב[[הרדמה כללית]] וזאת מאחר שבמהלך הטיפול גירוי של הלוחית הסופית המוטורית גורם להתכווצויות שרירים חזקות.

 

מכשיר המיישם את הטכנולוגיה (אלקטרופורציה בלתי-הפיכה) הקיים באופן מסחרי נקרא NanoKnife ומיוצר ע"י חברת AngioDynamics. המכשיר קיבל את אישור [[מנהל המזון והתרופות האמריקאי]] (FDA) לביצוע [[ניסויים קליניים]].

 

עבור אף מהמערכות בגוף האדם אשר עשויות להיות מטופלות עבור מצבים פתולוגיים מסוימים לרבות גידולים סרטניים, עדיין לא בוצעו מחקרים אקראיים רב-מרכזיים או מעקבים ארוכי-טווח אחר מטופלים. במחקרים עם עוצמה נמוכה יותר עלו טענות לגבי הפרעת קצב חדרית חולפת המקושרת עם טיפול באמצעות אלקטרופורציה בלתי הפיכה בקרבת הלב<ref>{{צ-מאמר|שם = Investigation of the Safety of Irreversible Electroporation in Humans|קישור = http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1051044310011796|כתב עת = Journal of Vascular and Interventional Radiology|עמ = 611-621|כרך = 22|doi = 10.1016/j.jvir.2010.12.014|מחבר = Kenneth R. Thomson, Wa Cheung, Samantha J. Ellis, Dean Federman}}</ref>.

 

[[סרטן הערמונית]] ([[קרצינומה]]) מופיע לרוב בסמוך למבנים אנטומיים חיוניים כדוגמת: שופכה, שלפוחית, פי-הטבעת ועצבים וכלי-דם חשובים. כתוצאה מעובדה זאת הטיפולים הניתוחיים בגידולים אלו מוגבלים וכרוכים בזמן החלמה ארוך ותופעות-לוואי <ref>{{צ-מאמר|שם = Focal Therapy for Prostate Cancer: Rationale and Treatment Opportunities|קישור = http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0936655513002197|כתב עת = Clinical Oncology|עמ = 461-473|כרך = 25|doi = 10.1016/j.clon.2013.05.002|מחבר = V. Kasivisvanathan, M. Emberton, H.U. Ahmed}}</ref>. טיפולים המבוססים על קרינה וחום כרוכים לעתים בנזק תמידי למבנים האנטומיים החשובים הנמצאים בסמוך לגידול. בשל עובדות אלו, הועלתה השערה כי טיפול המבוסס על אלקטרופורציה בלתי-הפיכה המאופיינת בשימור גבוה של מבנים בסביבת הטיפול עשוי לשפר את התוצאות בטיפול בגידולים בבלוטת הערמונית. אלקטרופורציה בלתי הפיכה הוצעה לראשונה כטיפול בגידולים בבלוטת הערמונית על ידי גארי אוניק ובוריס רובינסקי ב-2007<ref>{{צ-מאמר|שם = Irreversible Electroporation: Implications for Prostate Ablation|קישור = http://tct.sagepub.com/content/6/4/295|כתב עת = Technology in Cancer Research & Treatment|שנת הוצאה = 2007-08-01|עמ = 295-300|כרך = 6|doi = 10.1177/153303460700600405|מחבר = Gary Onik, Paul Mikus, Boris Rubinsky}}</ref> וב-2010 הם פירסמו עבודה שכללה 16 מטופלים עם דירוגי [[מדד גליסון|גליסון]] 6-8 <ref>{{צ-ספר|שם = Irreversible Electroporation: First Patient Experience Focal Therapy of Prostate Cancer|קישור = http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-05420-4_10|מו"ל = Springer Berlin Heidelberg|שנת הוצאה = 2010-01-01|עמ = 235-247|סדרה = Series in Biomedical Engineering|מחבר = Gary Onik, Boris Rubinsky}}</ref>. בהמשך, פורסמו מספר מחקרים נוספים לגבי טיפול בסרטן הערמונית באמצעות אלקטרופורציה בלתי - הפיכה אך בהיעדר מחקרים רב מרכזיים המכסים תקופות מעקב ארוכות, הטיפול עדיין נחשב כניסיוני.

 

במקרים רבים [[סרטן הלבלב]] אינו נתיח כבר בעת האבחנה. טיפול ניסיוני באלקטרופורציה בלתי הפיכה הדגים את בטיחות הטיפול וכן הארכת חיים בזמן רב יותר לעומת הטיפול הסטנדרטי הנהוג כיום <ref>{{צ-מאמר|שם = Irreversible Electroporation in Locally Advanced Pancreatic Cancer: Potential Improved Overall Survival|קישור = http://link.springer.com/article/10.1245/s10434-012-2736-1|כתב עת = Annals of Surgical Oncology|שנת הוצאה = 2012-11-06|עמ = 443-449|כרך = 20|doi = 10.1245/s10434-012-2736-1|מחבר = Robert C. G. Martin Ii, Kelli McFarland, Susan Ellis, Vic Velanovich}}</ref>.

 

בעבודה מ-2009 דווח על הצלחה של בדיקת היתכנות לטיפול באמצעות אלקטרופורציה בלתי הפיכה ב[[סרטן השד|גידולים בשד]] וברקמות הטרוגניות אחרות<ref>{{צ-מאמר|שם = The Feasibility of Irreversible Electroporation for the Treatment of Breast Cancer and Other Heterogeneous Systems|קישור = http://link.springer.com/article/10.1007/s10439-009-9796-9|כתב עת = Annals of Biomedical Engineering|שנת הוצאה = 2009-09-15|עמ = 2615-2625|כרך = 37|doi = 10.1007/s10439-009-9796-9|מחבר = Robert E. Neal Ii, Rafael V. Davalos}}</ref>.

 

 

אלקטרופורציה בלתי-הפיכה הוצעה כטיפול להתחדשות תאי ה[[שריר חלק|שריר החלק]] ב[[עורק כלילי|כלי הדם הכליליים]] לאחר [[צנתור לב|צנתור]]<ref>{{צ-מאמר|שם = Irreversible Electroporation Attenuates Neointimal Formation After Angioplasty|קישור = http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=4603157|כתב עת = IEEE Transactions on Biomedical Engineering|שנת הוצאה = 2008-09-01|עמ = 2268-2274|כרך = 55|doi = 10.1109/TBME.2008.923909|מחבר = E. Maor, A. Ivorra, J. Leor, B. Rubinsky}}</ref> וזאת לאחר שהודגמה יעילות ובטיחות של הסרה של תאי שריר-חלק מדפנות כלי-דם במודל חולדה<ref>{{צ-מאמר|שם = Non Thermal Irreversible Electroporation: Novel Technology for Vascular Smooth Muscle Cells Ablation|קישור = http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0004757|כתב עת = PLoS ONE|שנת הוצאה = 2009-03-09|עמ = e4757|כרך = 4|doi = 10.1371/journal.pone.0004757|מחבר = Elad Maor, Antoni Ivorra, Boris Rubinsky}}</ref> .

 

מספר עבודות קדם-קליניות בחיות הראו שהפעלת אלקטרופורציה בלתי-הפיכה סביב מוצא וורידי הריאה בלב יוצרת רקמת צלקת שמשמשת כמבודד לפעילות חשמלית המגיעה משם וגורמת לפרפור במקרים מסוימים. בהתבסס על תוצאות אלו משערים כי אלקטרופורציה בלתי-הפיכה יכולה לשמש כשיטה לטיפול בפרפור-עליות אשר תהווה חלופה לשיטות הקיימות כיום לרבות : צריבה באמצעות גלי-רדיו או באמצעות הקפאה (קריו-אבלציה). היתרונות של אלקטרופורציה על השיטות הקיימות הם: גרימת נזק מוגדר וממוקד בלב והיעדר נזק תרמי לרקמה סמוכה.<ref>{{צ-מאמר|שם = Ablation of Myocardial Tissue With Nanosecond Pulsed Electric Fields|קישור = http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0144833|כתב עת = PLoS ONE|שנת הוצאה = 2015-12-14|עמ = e0144833|כרך = 10|doi = 10.1371/journal.pone.0144833|מחבר = Fei Xie, Frency Varghese, Andrei G. Pakhomov, Iurii Semenov}}</ref>

 

Rubinsky B (2009). Irreversible Electroporation (Series in Biomedical Engineering). Berlin: Springer. ISBN 3-642-05419-6

 

{{הערות שוליים|יישור=ימין}}