V Portorožu se danes končuje prvi svetovni kongres o elektroporaciji v biologiji in medicini ter na temo hrane in okoljskih tehnologij, ki se je začel v nedeljo in v metodi prihodnosti združil raziskovalce iz 42 držav. Ti so si enotni, da je elektroporacija pomemben, obetaven in učinkovit pojav v znanosti in tehnologiji ter izredno učinkovita metoda pri zdravljenju raka, netermični pasterizaciji hrane, revolucionarna pa je tudi na področju kuhanja.
Nizozemsko podjetje IXL je namreč na kongresu predstavilo tudi posebno napravo za kuhanje hrane s pomočjo elektroporacije, s katero je hrana pripravljena v trenutku in ohranja izjemno hranljivost in poln okus. Prof. dr. Damijan Miklavčič s Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani ne vidi razloga, da ne bi zanimiva nizozemska inovacija kot nova generacija štedilnikov v desetletju ali dveh prodrla tudi v naše kuhinje. Na njih bomo v nekaj sekundah skuhali hrano, ki bo tudi videti povsem sveža.
»Vsa hrana za naš organizem ni lahko prebavljiva oziroma postane prebavljiva šele s kuhanjem. Veliko hranljivih molekul je namreč v celicah, iz katerih ne morejo vse dotlej, dokler s kuhanjem pri visoki temperaturi ne uničimo njihove membrane,« razloži prof. Miklavčič in doda, da je drugi razlog za kuhanje tudi uničenje kvarnih in patogenih mikrobov. Tudi te pomaga uničiti visoka temperatura. »Na žalost pa visoka temperatura in dolgotrajno kuhanje hrano pogosto popolnoma oropata vitaminov in drugih za zdravje izredno pomembnih snovi,« opozarja in doda, da lahko z elektroporacijo, ki vpliva na večjo prepustnost celične membrane, uničimo mikrobe že pri zmernih temperaturah ali celo brez dviga temperature in hkrati dosežemo večjo prebavljivost hrane.
Seveda pa elektroporacija, kot razložita prof. Miklavčič in prof. dr. Gregor Serša z Onkološka inštituta Ljubljana, ni samo luknjanje celične membrane, temveč jo s pridom uporabljajo še v številne druge namene, tudi medicinske.
Celice izpostavijo električnim pulzom
»Elektroporacijo dosežemo takrat, ko celice ali tkivo izpostavimo izredno kratkim, a visokonapetostnim električnim pulzom. Če so celice izpostavljene dovolj visokemu električnemu polju, nastanejo na celični membrani spremembe, ki omogočijo vnos ali izločanje snovi iz celice – snovi, ki drugače sploh ne bi zmogle ali pa bi zelo slabo prehajale membrano,« razloži Miklavčič in doda, da sloni pojav elektroporacije na fizikalno-kemičnih in bioloških lastnostih membrane, ki celici omogočajo zaščito pred prehajanjem neželenih snovi skozi celično membrano, hkrati pa ji dajejo tudi sposobnosti komuniciranja s sosednjimi celicami. Prof. Miklavčič pravi, da lahko na membranah celic izmerimo transmembranski potencial oziroma napetost, ki daje celici električne dimenzije. Če celico izpostavimo zunanjemu električnemu polju, se naravni transmembranski napetosti pridruži še od zunaj vsiljena napetost, in ko obe skupaj presežeta določeno vrednost, se začasno spremenijo tudi lastnosti membrane, ki postane prepustna za vstopanje ali izstopanje različnih molekul.
Pojav elektroporacije je univerzalen, saj ga opazimo in lahko dosežemo na vseh vrstah celic, tako živih kot mrtvih organizmov živali, človeka ali rastlin. Zato se lahko elektroporacija uporablja tudi za vnos učinkovin (zdravil) v celice, ekstrakcijo snovi iz celic, pasterizacijo pri nizkih temperaturah z ubijanjem bakterij ali spremembo strukture tkiva, pri čemer rastlinsko tkivo postane mehkejše in ga lažje režemo, pojasni Miklavčič.
V medicini je med najuporabnejšimi aplikacijami uporaba elektroporacije za povečan vnos citostatikov v celice. »Ta uporaba je že dosegla klinično uporabo v humani in veterinarski medicini in se imenuje elektrokemoterapija. Trenutno se uporablja v več kot 150 bolnišnicah po vsej Evropi, širi pa se tudi v druge države, v Indijo, Južno Ameriko in drugam,« razloži dr. Serša.
»Pogoj za učinkovitost elektrokemoterapije in izboljšano delovanje kemoterapevtikov je poleg elektroporacije membrane kajpak tudi ustrezen izbor kemoterapevtika. Ta mora imeti znotrajcelično tarčo in težko prehaja membrano. Takšna kemoterapevtika sta za zdaj bleomicin, katerega učinkovitost se s pomočjo elektroporacije poveča tudi do tisočkrat, in cisplatin, katerega učinkovitost se tako poveča za nekaj desetkrat,« razloži dr. Serša in pojasni, da so to metodo zdravljenja začeli uporabljati na Onkološkem inštitutu v Ljubljani skupaj s Fakulteto za elektrotehniko Univerze v Ljubljani med prvimi na svetu. »Ves čas smo med vodilnimi pri njenem razvoju, novih pristopih in odkrivanju osnovnih mehanizmov njenega delovanja. Med vodilnimi smo vseskozi tudi pri uvajanju elektrokemoterapije v njeno klinično uporabo,« je prepričljiv dr. Serša.
Sicer pa, nadaljuje, elektrokemoterapijo pri nas za zdaj najpogosteje uporabljajo pri zdravljenju kožnih zasevkov (metastaz) različnih vrst tumorjev. Metoda je enostavna, hitra in učinkovita. Poleg Onkološkega inštituta jo izvajajo tudi pri zdravljenju kožnih tumorjev glave in vratu na Kliniki za otorinolaringologijo in cerviko-facialno kirurgijo UKC Ljubljana.
Pomemben prispevek Slovenije
V svetovnem merilu smo v Sloveniji vodilni tudi pri nadaljevanju razvoja elektrokemoterapije. Razvijamo namreč postopke in tehnologijo zdravljenja globoko ležečih tumorjev z elektrokemoterapijo, kjer so zahteve za poseg dosti bolj zapletene. Kot prvi na svetu smo v sodelovanju s Fakulteto za elektrotehniko Univerze v Ljubljani na Onkološkem inštitutu izvedli klinično študijo zdravljenja jetrnih metastaz z elektrokemoterapijo, razloži dr. Serša in doda, da to študijo nadaljujejo v sodelovanju z UKC Ljubljana in UKC Maribor. Rezultati so pričakovano spodbudni, a je tovrstno zdravljenje še v fazi preizkušanja v okviru klinične študije, kar pomeni, da je izbor bolnikov zelo nadzorovan in omejen. Poleg te študije na UKC Ljubljana izvajajo tudi študijo, kjer z elektrokemoterapijo zdravijo bolnike z rakom jeter.
»Iz izkušenj vemo, da od prvih kliničnih študij do uvajanja v rutinsko zdravljenje mine veliko let. Ta čas in dolgotrajni postopki so namenjeni natančnemu preverjanju varnosti in učinkovitosti novega načina zdravljenja. Tudi nova terapija potrebuje čas, da najde ustrezno mesto med že uveljavljenimi standardnimi načini zdravljenja,« poudari dr. Serša.