Electroporación irreversible

La electroporación irreversible (IRE) és una tècnica d'ablació de teixits blans que utilisa camps elèctrics ultra curts, pero efectius, per a crear nanoporos permanents i, per lo tant, letals en la membrana celular, per a alterar la homeostasis celular. La mort celular resultant és conseqüència de l'apoptosis o la necrosis induïda per la ruptura de la membrana o per la descomposició secundària de la membrana per la transferència transmembrana de electrolitos i adenosintrifosfato. El principal us de la IRE radica en l'ablació tumoral en regions en les que la precisió i conservació de la matriu extracelular, del fluix sanguíneu i dels nervis són importants. La primera generació de IRE per a us clínic, com a sistema NanoKnife, es va dispondre a us comercial en fins d'investigació en 2009, exclusivament per a l'ablació quirúrgica de tumors de teixits blans. L'ablació de teixit cancerós a través de IRE sembla presentar respostes immunològiques significatives específiques per al càncer que estan sent evaluades actualment, tant per sí soles, com combinades en inmunoterapia contra el càncer.

Història

Les primeres observacions dels efectes de la IRE es remonten a 1898. Nollet, en les primeres observacions sistemàtiques, va informar de l'aparició de taques roges tant en pell humana, com a animal, que havien estat expostes a purnes elèctriques. No obstant, el seu us per a la medicina moderna va començar en 1982 en l'influent treball de Neumann i els seus companyers. Es varen utilisar camps elèctrics pulsats per a permeabilizar temporalment les membranes celulars en la finalitat de proporcionar ADN estrany a les cèlules. En la década següent, la combinació de camps elèctrics pulsats d'alt voltage en el fàrmac quimioterápico, cridat bleomicina; i en ADN, va donar com a resultat noves aplicacions clíniques: electroquimioterapia i electrotransferencia gènica, respectivament.

Mecanisme

Use de camps elèctrics ultra curts pero molt forts, d'induïxen microporos i nanoporos en les bicapas de fosfolípits que formen les membranes celulars externes. Poden produir-se dos tipos de danys:

- Electroporación reversible (RE): Es formen vies temporals llimitades per al transport molecular a través de nanoporos, pero, despuix de finalisar el pols elèctric, el transport cessa i les cèlules seguixen sent viables. Les aplicacions mèdiques són, per eixemple, l'introducció local de medicaments citotóxicos intracelulars, com la bleomicina (electroporación i electroquimioterapia).

- Electroporación irreversible (IRE): despuix de cert grau de dany per electroporación en les membranes celulars, la fuga de contingut intracelular resulta massa greu o el procés de sagellat de la membrana celular és massa llent. Açò deixa les cèlules sanes i/o canceroses danyades irreversiblement. Estes moren per apoptosis o per vies necróticas induïdes de manera intracelular, única per a esta tècnica d'ablació. És necessari afirmar que, encara que el método d'ablació s'accepta generalment com apoptosis, algunes troballes semblen no estar d'acort en una mort celular apoptótica pura, lo que dona com a resultat que el procés exacte pel que la IRE causa la mort celular siga difuso. En qualsevol cas, tots els estudis asseguren que la mort celular és aquella induïda en les cèlules que moren durant un periodo que pot variar d'hores a dies i que no depén del calfament extrem local ni de la fusió del teixit per mig de deposiciones altament energètiques, com la majoria de les tecnologies d'ablació (vore ablació per radiofrecuencia, ablació per microones, ultrasò focalizado d'alta intensitat).

Quan s'aplica un camp elèctric de més de 0,5 V/Ca al potencial transmembranal en repòs, se supon que l'aigua entra en la cela durant este colapse dielèctric. Es formen poros hidrófilos. Una simulació de dinàmica molecular portada a terme per Tarek ilustra esta proposta de formació del poro en dos passos:

Despuix de l'aplicació d'un camp elèctric, les molècules d'aigua s'alineen en una sola fila i penetren en el centre hidrofòbic de la membrana lipídica de la bicapa.

Estos canals d'aigua continuen creixent en llongitut i diàmetro i s'expandixen cap als poros plens d'aigua, en el punt de la qual estan estabilisats pels grups lipídicos que es desplacen des de l'interconexió membranal acuosa fins al mig de la bicapa. Es propon que, a mida que aumenta el camp elèctric aplicat, major és el destorbament dels grups de fosfolípits, que, a la seua volta, aumenta el número de poros plens d'aigua. Tot este procés pot ocórrer en un lapsus de pocs nanosegundos. El tamany mig dels nanoporos és provablement específic de cada tipo celular. En feges porcins, tenen una mija d'aproximadament 340-360 nm, com es va demostrar en l'us de MEB. Es va descriure un modo secundari de mort celular a partir d'un colapse de la membrana per la transferència transmembrana de electrolitos i adenosintrifosfato. També es va demostrar que atres efectes, com la calor o la electrólisis, juguen un paper en els actuals protocols de pols IRE aplicats clínicament.