Elettrochemioterapia
Giuseppe Azzarello
Dip. Specialità Mediche
U.O.C. Oncologia-Ematologia Oncologica
Mirano (VE)
ASL 13 – Regione Veneto
“Cells can be funny. Try to grow them with a slightly
wrong recipe, and they turn over and die. But hit them with
an electric field strong enough to knock over a horse, and
they do enough things to justify international meetings, to fill
a sizeable book, and to lead one to speak of an entirely new
technology for cell manipulation.”
Adrian Parsegian
from the foreword to the
Electroporation and Electrofusion in Cell Biology
Edited by E. Neumann, A. S. Sowers and C. A. Jordan
ELECTROPORATION
DEFINITION
Electroporation is a significant increase in
the electrical conductivity and permeability of
the cell plasma membrane caused by an
externally applied electric field
Basic principle
Short pulses of high
voltage current are
applied producing
hydrophilic pores in the
intercellular bilayers via
momentary realignment
of lipids.
BACKGROUND
Since the phospholipids bilayer of the plasma membrane has a hydrophilic
exterior and a hydrophobic interior, any polar molecules, including DNA and
protein, are unable to freely pass through the membrane
Many methods have been developed to surpass this barrier and allow the insertion of
molecules into the cells. One such method is electroporation
How Electroporation Works
Physical Mechanism
Diagram showing the theoretical
arrangement of lipids in a
hydrophobic core (top) and a
hydrophilic pore (bottom).
ELETTROPORAZIONE
Prima dell’elettroporazione
Formazione di pori
Electroporation based Technologies and Treatments
Molecular cell biology research
Protein insertion into cell membrane
Cell fusion
Gene expression silencing by siRNA
Electrochemotherapy
Genetherapy based on electro genetransfer
Transdermal drug delivery
Tissue ablation
Biotechnology
Water and liquid food sterilisation
Applications
Reversible
electroporation:
Ireversible
electroporation:
Cell fusion
Gene transfection
Drug delivery
Cancer treatment
Food pasterization
Tissue ablation
Diagram of the method of gene therapy using electroporation.
Electrochemotherapy
Chemotherapy and Electroporation
Electric pulse
generator
Chemotherapeutic
surrounds the cells
Increased membrane Pores reseal
permeability allows
access to the cytosol
Electrodes
time
Tumour
Electric pulse application
Injecting chemotherapeutic
L’ Elettrochemioterapia è un trattamento locale
derivante dalla combinazione di due effetti:
somministrazione di dosi ridotte di farmaco
elettroporazione delle membrane cellulari
I farmaci meglio indicati per l’uso combinato con gli
impulsi elettrici sono la bleomicina ed il cisplatino.
Tossicità della bleomicina potenziata di un fattore 1000-10000 volte
comparata con la sola somministrazione del farmaco.
Orlowski et al.
Tossicità della bleomicina aumentata fino a 10 volte tramite
l’elettroporazione delle membrane cellulari.
Controllo
BLM
Elettroporazione
Elettrochemioterapia
Methods in Molecular Medicine Vol 37: Electrically Mediated Delivery of Molecules to Cell.
Towards clinical application
Cliniporator QLK3-1999-00484 (2000-2003)
ÞElectro-medical device for ECT
ESOPE QLK3- 2002-02003 (2003-2004)
ÞEuropean Standard Operating Procedures for
ECT
PROCEDURA
Anestesia
Generale
Elevato numero di noduli
Noduli di grandi dimensioni
Aree del corpo molto sensibili
Locale
Pochi noduli
Lesioni di piccole dimensioni
Condizioni generali del pz. che non
consentono l’anestesia generale.
Somministrazione del farmaco
Bleomicina
Intratumorale
intra-venosa
Cisplatino
Intratumorale
Modalità di erogazione degli impulsi elettrici
Tre tipologie di elettrodo
Due frequenze di erogazione impulsi: 1Hz e 5kHz
Somministrazione i.v bleomicina
Dose standard: 15000 IU/m^2
Gli impulsi elettrici sono applicati 8 minuti
dopo la somministrazione del farmaco, per
permettere la diffusione capillare.
La finestra temporale per l’applicazione degli
impulsi elettrici è di 20 minuti
BIBLIOGRAFIA
Electrochemotherapy – An easy, highly effective and safe treatment
of cutaneous and subcutaneous metastases: Results of ESOPE
(European Standard Operating Procedures of Electrochemotherapy)
study
European Journal of Cancer Supplements 2006
Two year long prospective non-randomised study on 41 patients evaluable for
response to treatment and 61 evaluable for toxicity.
Enrolled patients with progressive cutaneous and subcutaneous metastases
of any histologically proven cancer
An objective response rate of 85% (73.7% complete response rate) was
achieved on the electrochemotherapy treated tumour nodules, regardless of
tumour histology, and drug used or route of its administration.
At 150 days after the treatment (median follow up was 133 days and range
60–380 days) local tumour control rate for electrochemotherapy was 88%
with bleomycin given intravenously, 73% with bleomycin given
intratumourally and 75% with cisplatin given intratumourally, demonstrating
that all three approaches were similarly effective in local tumour treatment.
Furthermore, electrochemotherapy was equally effective regardless of the
tumour type and size of the nodules treated. Side-effects of
electrochemotherapy were minor and acceptable, as reported by the patients
Objective Response Rate: 85%
No Response:
15%
Final outcome of ESOPE study
90
80
73,7%
70
171 NODULES
%
60
50
40
30
20
11,1%
10,5%
4,7%
10
0
CR
PR
NC
PD
Metastasi da melanoma
ECT con BLM i.v., elettrodo ad ago esagonale, singola applicazione – Herlev
Hospital, Copenhagen (DK)
Prima dell’ECT
Dopo 10 settimane
Metastasi cutanea di tumore al seno
ECT con BLM i.v., elettrodo ad ago esagonale, singola applicazione – Cork Cancer
Centre (IR)
Prima
8 settimane dopo l’ECT
Multiple esperienze
Controllo
BLM
Bigi L. Dermatologia – Lecco
®Protocollo EURECA
®Studio osservazionale e
prospettico
®(sull’effetto della somministrazione di bleomicina
e.v. o i.t. combinata con elettroporazione in pazienti
con tumori del distretto testa e collo)
®M Benazzo, IRSST Policlinico S Matteo, Pavia: Risultati preliminari presentati al 2° International Users’ Meeting on Electrochemotherapy, Bologna, 2013
®EURECA protocol
Peristomal recurrence
®Pre-op
®Pre-op
®2 months after I
®1 month after I
ECT
ECT
Skin metastasis of squamous cell carcinoma of the supraglottis
ELETTROCHEMIOTERAPIA
È un trattamento semplice della durata massima di 1 ora
Attivo anche dopo una singola sessione
Permette di preservare il tessuto sano (margini) e la funzionalità
d’organo
Utilizza dosi ridotte di farmaco
Possiede effetti collaterali poco significativi e minori
alle altre terapie (può essere ripetuto)
In molti casi può essere un trattamento ambulatoriale
Possiede un buon rapporto costo/beneficio
rispetto
ELETTROCHEMIOTERAPIA
INDICAZIONI ATTUALI
Tumori cutanei primitivi: carcinomi basocellulari e spinocellulari
Citoriduzione pre-operatoria nei carcinomi basocellulari e spinocellulari
primitivi
Metastasi da melanoma, singole e in transit
Metastasi cutanee da altri tumori indipendentemente dall’istologia
Metastasi cutanee ulcerate, sanguinanti e dolorose
Riduzione di volume delle metastasi cutanee per agevolare l’intervento
chirurgico
Casi in cui il trattamento locale è garantito ma l’intervento chirurgico non è
possibile o difficile o rifiutato
Aree precedentemente irradiate
