Ireverzibilní elektroporatizace v léčbě lokálně pokročilého karcinomu pankreatu

Overview

Úvod:
Ireverzibilní elektroporatizace (IRE) je relativně nová metoda tkáňové ablace. Hlavním atributem a největší výhodou oproti jiným metodám je mechanismus působení, který nevyužívá tepelné energie. V tomto souborném sdělení jsou uvedeny současné zkušenosti s experimentálním a klinickým použitím této metody. Cíleně se pak zabývá jejím použitím u lokálně pokročilého karcinomu pankreatu.

Metoda:
Podstatou mechanismu je vznik mikropórů v membráně buňky, které poruší nitrobuněčnou homeostázu, to vede k řízené smrti buňky – apoptóze. Absence tepelné denaturace bílkovinných struktur chrání cévy a vývody v okolí ablace. Tato vlastnost je klíčová pro použití této metody u pankreatické tkáně, kde pro komplikované anatomické poměry ostatní, termické metody selhávaly pro vysokou periprocedurální morbiditu a mortalitu.

Preklinické a klinické studie:
Schopnost šetřit cévní struktury a žlázové vývody byla ověřena celou řadou animálních experimentů. V klinické, humánní medicíně pak byla bezpečnost metody ověřena na tkáních jater, ledvin, plic a pankreatu. IRE v léčbě pokročilého karcinomu pankreatu: Největší zkušenosti s použitím ireverzibilní elektroporatizace jsou u lokálně pokročilého karcinomu pankreatu, kde klinické studie z posledních 5 let přinášejí povzbudivé výsledky.

Závěr:
Ireverzibilní elektroporatizace je bezpečnou metodou použitelnou ke zmenšení tumorózní masy u karcinomu pankreatu. Stanovení její efektivity v léčbě vyžaduje další studie.

Klíčová slova:
pokročilý karcinom pankreatu − ireverzibilní elektroporatizace

Úvod

Karcinom pankreatu je zhoubným onemocněním s nepříznivou prognózou. Jde o druhé nejčastější nádorové onemocnění trávicího traktu a Česká republika je na prvním místě incidence v Evropě [1]. Ta má trvale vzrůstající tendenci. Jediným potenciálně kurabilním postupem je radikální chirurgická resekce doplněná o adjuvantní nebo neoadjuvantní terapii. Tento postup přináší nejlepší léčebné výsledky [2]. Průměrné přežití v této skupině se i tak pohybuje kolem 24 měsíců a 5leté přežívání je udáváno do 15 % nemocných. Naneštěstí je takto léčitelných méně než 20 % nemocných. Jedná se o I. a II. klinické stadium. Většina nemocných je diagnostikována ve IV. klinickém stadiu s prokázanou generalizací onemocnění [3,4]. V závislosti na klinickém stavu je u této skupiny pacientů podávána paliativní chemoterapie. Důraz je kladen na symptomatickou terapii. Medián přežití je kolem 6 měsíců. Pro tyto dvě skupiny klinického stadia onemocnění platí způsob léčby uvedený v tzv. Modré knize České onkologické společnosti. III. klinické stadium lokálně pokročilého karcinomu pankreatu, pro které je charakteristická tepenná invaze do společné hepatické tepny, a/nebo horní mezenterické tepny. Je diagnostikováno u 20 až 30 % nemocných. Z léčebného pohledu přitahuje toto stadium značnou pozornost. Jednak proto, že část nálezů v tomto stadiu je možné po agresivní neoadjuvantní chemoterapii nebo chemoradioterapii úspěšně operovat, a proto, že pacienti v tomto stadiu mají delší přežití než ve IV. stadiu. Mimo konvenční postupy systémové a radiační léčby nebo jejich kombinace se v posledních 5 letech objevilo několik publikací o použití nové ablativní metody ireverzibilní elektroporatizace (IRE).

V tomto souhrnném sdělení prezentujeme současné zkušenosti s experimentálním a klinickým použitím této metody. Cíleně se pak zabýváme jejím použitím u lokálně pokročilého karcinomu pankreatu. 

Metoda

IRE je netermická ablativní metoda založená na působení krátkých pulzů stejnosměrného proudu o vysokém napětí. Pulzy jsou do tkáně přiváděny dvěma monopolárními nebo jednou bipolární elektrodou. Elektrické pole vysokého napětí vede ke vzniku pórů v buněčné fosfolipidové membráně [5]. Přerušením fyziologického gradientu dojde k narušení homeostázy buněčného prostředí a k řízené smrti buňky − apoptóze. Absence chemicky nebo fyzikálně indukované nekrózy tkáně je jednou z nejdůležitějších vlastností této metody. Pro zajištění nevratného poškození buněčné membrány poratizací je nutná dostatečná energie elektrického pole. V opačném případě dojde k poškození reverzibilnímu. To je používáno k usnadnění průniku léčiv do nitrobuněčného prostoru [6]. Další vlastností IRE je schopnost šetřit tkáně s vysokým podílem pojivové tkáně. Tato vlastnost vyniká v oblasti slinivky břišní, která je pro svůj těsný anatomický vztah ke žlučovodu, portální žíle, horní mezenterické tepně a jaterní tepně pro klasické ablativní postupy nevhodná pro riziko poranění těchto struktur. IRE tyto struktury šetří, a nedochází tak k závažným komplikacím, jako jsou trombóza portální žíly, perforace žlučovodu nebo uzávěr tepenných struktur. Protože metoda nevyužívá tepelné destrukce, odpadá problém s ochlazováním tkáně v blízkosti cévních struktur s vysokým průtokem (heat sink effekt), jako je tomu u radiofrekvenční ablace [7]. Podmínkou pro užití IRE je celková anestezie nemocného s myorelaxací k omezení větších svalových kontrakcí. K malým svalovým záškubům během aplikace může však docházet. Jednotlivé výboje jsou synchronizovány s EKG.

Technické aspekty

„Nanoknife“ je komerčním názvem systému pro provádění IRE, zatím jediným vyráběným firmou Angiodynamics (USA). Sestává z počítačem řízeného generátoru (Obr. 1), součástí je i modul ke snímání EKG k zajištění synchronizace pulzů s absolutně refrakterní fází srdeční kontrakce. Generátor dodává pulzy stejnosměrného proudu o napětí 3000 V a proudu 25−45 A. Každý pulz trvá 20–100 mikrosekund. Jednotlivé pulzy jsou generovány ve skupinách mezi 6−20. Mezi jednotlivými skupinami je interval několika vteřin. Pulzy jsou přiváděny do aplikačních elektrod, jedné bipolární nebo dvou monopolárních (Obr. 2). Úspěch ablace je závislý na jejich správné poloze. Častěji jsou používány monopolární elektrody. Jejich průběh by měl být paralelní, jejich vzdálenost by měla být maximálně 1,5 až 2 cm (Obr. 3). Maximální možná délka exponované části elektrody v její dlouhé ose je také 1−1,5 cm. Oblast ablace při jediné poloze elektrod je pak plochou o průměru 2−3 cm a výšce asi 1 cm [8]. Tato skutečnost nutí často k použití více elektrod a ke změnám jejich polohy [9]. V případě IRE ablací cestou laparotomie je správná poloha elektrod ověřována peroperační ultrasonografií. U perkutánně prováděných ablací (Obr. 4) je poloha elektrod kontrolována UZ nebo CT navigací [10,11]. Doba hospitalizace nemocného se liší podle techniky provedení a přítomnosti komplikací. U perkutánně provedených výkonů je v řádu dní. U ablací otevřenou cestou jsou nemocní hospitalizováni 1−2 týdny v závislosti na výskytu komplikací.

Preklinické studie

Charpentier et al. [12] prezentoval v roce 2011 výsledky aplikace IRE na pankreas u prasečího modelu. V souboru nedošlo k úmrtí, nebyla zaznamenána komplikace spojená s ablací. Z práce vyplynulo, že efektivní poratizace je významně závislá na správném postavení elektrod, respektive jejich vzdálenosti. Již po dvou hodinách od výkonu byla v histologickém obraze patrná zóna ablace. Po 2 týdnech ukázaly preparáty nahrazení abladované tkáně vazivem. Histologická vyšetření také potvrdila odolnost vaskulárních struktur a pankreatického vývodu na působení IRE. Fritz et al. [13] na prasečím modelu při ablaci zdravé pankreatické tkáně hlavy a těla potvrdil bezpečnost této metody. U žádného z probandů nebyla zaznamenána komplikace nebo úmrtí po ablaci. Nebyla zaznamenána pankreatická píštěl, jak dokládá minimální aktivita amyláz v nevýznamném ascitu nalezeném při autopsii. CT provedená již po 60 minutách od ablace ukázala změny parenchymu po působení poratizace. Dunki-Jacobs et al. [14] studoval tepelné změny tkáně během poratizace. Teplota tkáně ve všech místech měření přesáhla teplotu tělesnou. Nejvyšší teplota byla zaznamenána v nejmenší vzdálenosti od ablační elektrody. Multivariační analýza identifikovala ledvinnou tkáň, délku zavedení elektrody a přítomnost kovového materiálu v blízkosti elektrody jako proměnné signifikantně zvyšující riziko termického postižení. Charpentier et al. [7] v dalším experimentu zkoumal nejen pankreatickou tkáň, ale také periferní jaterní tkáň a oblast jaterního hilu po působení IRE. V periferní jaterní tkáni potvrdil experiment absenci „heat sink“ efektu, když byly tkáňové změny způsobené poratizací patrné bezprostředně v okolí velkých žilních struktur. Okrsek ablace měl pravidelný tvar v důsledku homogenity tkáně na periferii jater. Naopak ablace v oblasti hilu jater vedla díky většímu podílu pojivové tkáně a tubulárních struktur k nepravidelnému tvaru zóny ablace. Žádná ze struktur jaterního hilu (portální pedikl, žlučovod, tepna) nebyla poratizací poškozena. Philips et al. [15] zaměřil svůj experimentální model na důsledek neefektivní – částečné ablace tumoru. K experimentu vytvořila skupina model heterotopického karcinomu pankreatu aplikací kultury Panc-1 buněk a devitalizovaných buněk lidského karcinomu pankreatu do zadní končetiny myši. Ablace nádorové tkáně v dostatečném rozsahu vedla k odúmrtí nádorových buněk a jejich náhradě jizvou. Částečná ablace maligní tkáně („debulking“) naopak zapříčinila téměř v 70 % exulceraci tumoru. Ta byla vyhodnocena jako statisticky významný faktor rekurence. Recidiva nádoru pak byla příčinou akcelerované mitotické aktivity, růstové progrese nádoru ve srovnání s neléčenými nádory.

Klinické zkušenosti s IRE

Po příznivých výsledcích experimentálních studií byla IRE použita také v klinických indikacích. Thomson et al. [16] provedl IRE u 25 pacientů s nádory jater. Zaznamenali kompletní odpověď nádorové tkáně v 50 %. Metoda selhala u nádorů větších než 5 cm. Ve studii nebyla zaznamenána žádná vážná komplikace, a to ani v případě ablace provedené v blízkosti velkých cévních struktur nebo žlučovodů. Cannon et al. [17] hodnotil retrospektivně soubor 44 pacientů po IRE ablaci tumorů jater. Jeden rok bez recidivy bylo 60 % pacientů ze souboru, statisticky významné riziko rekurence bylo spojeno s velikostí nádoru nad 4 cm. V souboru nebyla zaznamenána komplikace. IRE – Kazuistická sdělení byla věnována použití IRE u plicních tumorů. Thomson et al. [16] provedl u 4 nemocných ablaci metastáz kolorektálního karcinomu, metastázy tumoru prsu a nemalobuněčného karcinomu plic. U dvou pacientů byl po výkonu diagnostikován plášťový klinicky nevýznamný pneumotorax, který se spontánně resorboval. U všech pacientů byla při kontrole po 3 měsících zaznamenána progrese onemocnění. I další práce popisuje progresi nálezu 6 měsíců od provedení ablace [18]. IRE ablace ložisek v plicním parenchymu je spojena s několika problémy. Obtížné nasměrování elektrod při respiračních pohybech a vynucená pozice elektrod v důsledku přítomnosti žeber komplikují dosažení ideální vzdálenosti a směru nutných k dosažení efektivní ablace. Matematický model IRE ablace v plicní tkáni ukázal na rozdíly ve vodivosti tkání mezi tumorem, plicním parenchymem a vzduchem, které vedou k nehomogenní ablaci a nepravidelnému tvaru zóny ablace [19].

Úspěšné pokusy s IRE ablací pankreatu na zvířecích modelech otevřely cestu ke klinickému použití. Martin et al. [20] v jedné ze svých prvních prací prezentoval výsledky ablace lokálně pokročilého karcinomu pankreatu u 54 pacientů provedených otevřenou cestou při laparotomii. Zaznamenal jedno úmrtí pacienta během 90 dní od výkonu. Výkon byl ve dvou případech komplikován biliární píštělí, v dalších dvou případech duodenální píštělí a byly zaznamenány i dvě píštěle pankreatické. Narayanan et al. [10] publikoval v roce 2012 celkem 14 perkutánně provedených ablací karcinomu pankreatu. Kontrastní CT provedené 24 hodin po výkonu prokázalo plnou průchodnost všech vaskulárních struktur u všech pacientů. Celkové 6měsíční přežití v souboru bylo 70 %. V době publikace studie nebyla další data o přežívání k dispozici. Mimo lehkou akutní pankreatitidu nebyla v souboru zaznamenána jiná závažná komplikace nebo úmrtí.

IRE v léčbě lokálně pokročilého karcinomu pankreatu

IRE byla v léčbě lokálně pokročilého karcinomu pankreatu použita poprvé v roce 2009 [21]. V již výše citované prospektivní práci Martina et al. [20] byla mezi lety 2009 a 2010 provedena lokální ablace u 54 pacientů. Minimální mortalita a minimální časná morbidita byly jedním z výstupů práce. V intervalu 90 dní od provedené ablace bylo zaznamenáno jediné úmrtí v důsledku progrese trombózy portální žíly. U dvou pacientů byl výkon komplikován duodenální a u dvou pankreatickou píštělí. Z 54 pacientů devatenáct podstoupilo resekci s ablací resekčních okrajů podezřelých z infiltrace nádorem. U zbytku byla po chirurgické exploraci a definitivním rozhodnutí o neresekabilitě provedena ablace celého tumoru. IRE byla prováděna cestou laparotomie, jen ve dvou případech laparoskopicky. Celkem 47 nemocných ze skupiny IRE podstoupilo adjuvantní systémovou chemoterapii, z nich 10 navíc radioterapii. Interval do lokální progrese byl ve skupině IRE s chemo/radioterapií ve srovnání s retrospektivní skupinou 84 nemocných léčených standardně: 14 vs. 6 měsíců (p=0,01), k prodloužení došlo i v intervalu do vzdálené progrese: 15 vs. 9 měsíců (p=0,02) a v celkovém přežití 20,2 vs. 11 měsíců (p=0,03). Další retrospektivní práce sledovala 14 provedených perkutánních ablací u jedenácti pacientů s lokálně pokročilým nádorem, u tří s generalizovaným onemocněním. Zaznamenány byly dvě nezávažné komplikace. Nebylo zaznamenáno úmrtí. 2 pacienti podstoupili s časovým odstupem od ablace laparotomii s R0 resekcí. U 2 pacientů nedošlo po 5 a 6 měsících k progresi. Lokální progrese byla prokázána u 2 pacientů po 1 a 7 měsících. U jednoho pak došlo ke generalizaci po 4 měsících [17]. V roce 2014 byly publikovány výsledky ultrazvukem navigované ablace lokálně pokročilého tumoru u 5 pacientů. V tomto malém souboru nebyla zaznamenána mortalita v průběhu 30 dní od IRE ani komplikace spojené s výkonem [11].

Podmínkou provedení bezpečné ablace s benefitem pro pacienta je jeho správný výběr. Léčba by měla být zahájena 4 měsíce trvající systémovou chemoterapií nebo chemoradioterapií. Dojde tak k selekci pacientů s časnou generalizací a těch, kteří léčbu špatně tolerují, nebo se při ní prudce zhoršuje jejich zdravotní stav. To bývá známkou špatné prognózy. Po 4 měsících neadjuvantní léčby je stadium onemocnění znovu přehodnoceno. Celkový stav pacienta musí umožnit celkovou anestezii a provedení laparotomie (v případě otevřené IRE). Nemocní by neměli trpět závažnou poruchou rytmu pro riziko indukce arytmie během ablace [7]. Z některých prací plyne, že velikost tumoru by v kranio-kaudálním a předozadním rozměru neměla přesáhnout 3,5 cm [22].

V recentní publikaci o použití IRE ablace v léčbě lokálně pokročilého karcinomu pankreatu Martin et al. [23] komentuje data registru ablace měkkých tkání (http://www.ablationregitry.com). Sběru dat se účastnila 4 americká pracoviště. Celkem podstoupilo ablaci 200 nemocných. Z nich u 150 bylo provedeno IRE otevřenou cestou. 50 pacientů po zhodnocení peroperačního nálezu podstoupilo resekci pankreatu s atenuací resekčních okrajů pomocí IRE. V 63 % případů, kdy byl karcinom lokalizován v hlavě pankreatu, nebylo možné resekci provést a výkon byl omezen pouze na provedení IRE. Naopak u karcinomu lokalizovaného v těle a kaudě bylo možné častěji provést výkon kombinovaný, tj. resekci s doplněním IRE resekčních okrajů – v 75 %. Všichni nemocní podstoupili indukční chemoterapii (v režimu FOLFIRINOX nebo Gemcitabin). U poloviny z nich byla chemoterapie doplněna radiační léčbou. IRE ablace byla zatížena celkovým počtem 100 komplikací, které se projevily u 54 pacientů. Drtivou část z nich tvořily nezávažné dyspeptické projevy. Během 90 dní sledování po výkonu zemřeli tři nemocní (90denní letalita dosáhla 2 %). Jeden pacient zemřel na krvácení do trávicího traktu z exulcerovaného tumoru. Další zemřel 45 dní po IRE na jaterní selhání v důsledku portální trombózy. Ve skupině kombinace resekce s IRE nebylo zaznamenáno žádné úmrtí. Medián doby sledování byl 29 měsíců. U 3 nemocných bylo při kontrole po 3 měsících zaznamenáno selhání ablace, u 6 byla zaznamenána rekurence onemocnění v místě ablace. Celkem se recidiva onemocnění projevila u 58 (29 %) pacientů se střední dobou do progrese 12,4 měsíce (4,4−38,9). Střední doba do vzdálené progrese – generalizace byla 16,8 měsíce (1,3−55). Střední doba přežití ve skupině in situ IRE ablace byla 23,2 měsíce (4,9−76,1), ve skupině kombinace resekce s IRE byla 28,3 (9,2−85). Celková doba přežití nemocných s lokálně pokročilým nádorem pankreatu byla 24,9 měsíce (12,4−85).

Atenuace resekčních okrajů IRE ablací

Vzdálenost nádoru od resekčního okraje je významným faktorem ovlivňujícím délku přežívání nemocných. Snaha o standardizaci zpracování preparátů stejným systémem, dnes známým pod názvem Leedský protokol, vedla mimo jiné ke zjištění, že za R0 resekci lze považovat jen tu, kde je nádor vzdálený od resekčních okrajů více než 1 mm. Tam, kde není při zpracování a vyšetření preparátu této podmínky dosaženo, je statisticky významně nižší přežívání pacientů [24]. Pozornost chirurgů se tak přirozeně zaměřuje zejména na dosažení R0 resekce, což není vždy možné zajistit ani extenzivním chirurgickým výkonem. IRE může být použita nejen jako součást multimodální léčby lokálně pokročilého tumoru s cílem redukce nádorové tkáně, oddálení lokální i vzdálené progrese, redukce příznaků lokálního růstu, ale i peroperačně k doplnění resekčního výkonu tam, kde má chirurg podezření, že neprovedl R0 resekci. IRE může být tak v určité fázi operačního výkonu použita k ablaci tkáně v bezprostřední blízkosti resekčních okrajů nebo nádoru. První zmínka o takovém použití IRE je v citované práci Martina et al., kde při chirurgické exploraci byl nález hodnocen jako resekabilní a během výkonu byla IRE použita k ošetření resekčních okrajů u 19 pacientů [14]. O 2 roky později pak Kwon [25] prezentoval prospektivně sledovaný soubor pacientů, kteří podstoupili resekční výkon doplněný o IRE ze dvou pracovišť. V sestavě je zařazeno i výše zmíněných 19 pacientů z předchozí práce. Celkem 48 pacientů s lokálně pokročilým nebo tzv. „borderline“ resekabilním nádorem bylo indikováno k resekci s ošetřením resekčních okrajů IRE. Všichni pacienti v souboru byli před výkonem léčeni chemoterapií nebo chemoradioterapií. 4 až 6 týdnů po ukončení neoadjuvantní terapie bylo opakováno CT vyšetření. Nebyla-li zaznamenána progrese onemocnění a velikost nádoru v axiální rovině nepřesahovala 3,5 cm, byli pacienti indikováni k provedení resekce s IRE ablací. IRE atenuace resekčních okrajů nebyla provedena tam, kde šlo zjevně o R2 resekci. Ihned po protnutí krčku pankreatu, v době, kdy ještě nebyla provedena disekce tkáně podél horní mezenterické tepny a žíly, byly zaváděny monopolární elektrody v kranio-kaudálním směru pod UZ kontrolou: v případě borderline resekabilních lézí do tkáně postero-laterálně od horní mezenterické tepny, v případě lokálně pokročilých tumorů cirkumferentně kolem horní mezenterické tepny nebo kolem truncus coeliacus. Tímto způsobem bylo v období 2010 a 2013 ošetřeno 48 pacientů. Komplikace v průběhu 90 dní od výkonu se objevily u 38 % operovaných. 11 % komplikací bylo bezprostředně spojeno s IRE. Během této doby nebyla zaznamenána žádná lokální recidiva při kontrolních CT hodnocených dle RECIST kritérií. Více než polovina nemocných (65 %) pokračovala v adjuvantní chemoterapii nebo v radioterapii. Střední doba intervalu mezi výkonem a adjuvancí byla 2,4 měsíce. Po 24 měsících byla u 28 pacientů (58 %) diagnostikována vzdálená progrese či generalizace, nejčastěji do jater a po peritoneu. U 3 nemocných byla potvrzena lokální recidiva. Celková střední doba přežití v souboru byla 22 měsíců (95%CI), doba do progrese 11 měsíců (95%CI).

Závěr

Duktální adenokarcinom pankreatu je onemocnění s velmi nepříznivou prognózou. Radikální chirurgická resekce nádoru doplněná o systémovou chemoterapii nebo chemoradioterapii je jedinou metodou s potenciálně kurativním cílem. Většina nemocných je diagnostikována v chirurgicky neřešitelném III. a IV. klinickém stadiu. Ve třetím klinickém stadiu lokalizovaného pokročilého onemocnění se otevírá možnost pro použití ablativní léčby. Většina dosud použitých metod pracovala s termickým poškozením tkáně (mikrovlnná ablace, kryoablace, radiofrekvenční ablace), které v případě komplikovaného vztahu tkáně slinivky k tepnám, žilám a žlučovým cestám vedlo k závažným komplikacím. Relativně novou metodou je ireverzibilní elektroporatizace využívající k destrukci tkáně mikropóry v buněčné membráně, které vznikají během působení krátkých pulzů stejnosměrného elektrického pole o vysokém napětí na tkáň. Bezpečnost a efekt poratizace byla prokázána jak na animálních modelech, tak i v klinické praxi. Nicméně jednoznačný přínos IRE pro pacienta dosud prokázán nebyl. Jasné vymezení použití této metody přinesou až další práce.

Podpořeno IGA MZČR NT 13263 a MO1012.

Konflikt zájmů

Autoři článku prohlašují, že nejsou v souvislosti se vznikem tohoto článku ve střetu zájmů a že tento článek nebyl publikován v žádném jiném časopise.

MUDr. Pavel Záruba

Chirurgická klinika 2. LF UK a ÚVN, Praha

U Vojenské nemocnice 1200

169 02 Praha 6

e-mail: pavel.zaruba@uvn.cz