Irreversible electroporation to treat prostate cancer (Nanoknife)


P.V. Glybochko, Yu.G. Alyaev, A.V. Amosov, D.V. Enikeev, D.V. Chinenov, G.E. Krupinov, Ya.N. Chernov, A.S. Tivtikyan

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow
Modern medicine tends to use minimally invasive treatments. Selected patients with prostate cancer may be treated using irreversible electroporation that involves the application of a NanoKnife device. The procedure directs short electrical pulses that open microscopic pores in the cells in the treatment area and effectively destroy cancer cells. This literature review outlines the history of irreversible electroporation, its use in surgery for treating cancers of the pancreas, liver, lung, kidney and brain. This technique is relatively new and is not yet applied in routine urologic practice, but has been increasingly used in Europe and North America and, no doubt, will find an appropriate utilization in Russia.

Рак предстательной железы (РПЖ) является одной из наиболее распространенных онкологических патологий в России и занимает 3-е место в структуре онкозаболеваемости. По данным статистики за 2012 г., в России выявлено более 25 тыс. новых наблюдений РПЖ и зарегистрировано более 11 тыс. смертельных исходов.

С возрастом пациента заболеваемость, так же как и смертность, увеличивается в 4 раза. Первичная выживаемость мужчин в России с данной патологией составляет около 40%, что значительно ниже аналогичных показателей в Европе и США [1].

Основным методом хирургического лечения РПЖ является радикальная простатэктомия (открытая, лапароскопическая, робот-ассистированная). Однако в последнее время все большее распространение получают малоинвазивные операции: брахитерапия, криодеструкция, высокочастотный ультразвук. Хирургическое вмешательство, с одной стороны, должно быть максимально радикальным, с другой – обеспечивать высокое качество жизни пациента после операции: сохранение потенции, нормального мочеиспускания [2, 3].

Одним из таких недавно появившихся методов является необратимая электропорация. В последние годы специалистами по всему миру накапливается опыт применения необратимой электропорации для лечения РПЖ. Основным преимуществом данной методики служит возможность абляции труднодоступного для традиционного хирургического метода опухолевого очага, расположенного вблизи сосудов, нервных волокон без поражения данных структур и близкорасположенных органов [4, 5].

Принцип необратимой электропорации

Электропорация – процесс образования нанопор в мембране клетки под действием электрического поля. В зависимости от напряжения создаваемого электрического поля данный процесс может быть обратимым (при напряжении менее 1 кВ) и необратимым (более 3 кВ) [6]. Согласно мнению многих исследователей, в основе электропорации могут лежать изменение ориентации липидов клеточной мембраны, их перекисное окисление, а также нарушение липосомальных мембран. В связи с образованием пор повышается проницаемость мембраны, облегчается транспорт внутрь клетки с последующим нарушением ее гомеостаза [7]. В начале изучения метод электропорации рассматривался как способ транспортировки крупных молекул или ДНК-плазмид внутрь клетки [8].

В дальнейшем данная методика начала использоваться для абляции тканей, в частности опухолевых образований. В исследованиях in vitro, а затем in vivo было показано, что в отличие от других методов абляции при электропорации не происходит повреждений окружающих тканей [9].

Для проведения электропорации в клинической практике применяется единственный на данный момент доступный аппарат Нанонож (NanoKnife) американской фирмы «Angiodynamics». Наложение уни- или биполярных электродов позволяет создавать электрическое поле напряжением от 100 до 3000 В. Размер участка ткани, подвергающегося электропорации, колеблется в интервале от 0,5 до 4 см в зависимости от длины контакта и расстояния между электродами, числа импульсов и их длительности [10]. В 2012 г. на базе Томского политехнического университета был разработан аналог американского Наноножа, его эффективность и безопасность в абляции тканей были доказаны в эксперименте на животных моделях (на собаках) [11].

Опыт применения необратимой электропорации в онкохирургии

По данным литературы, метод необратимой электропорации получил широкое применение в лечении опухолей различных органов – печени, почек, поджелудочной железы, легких.

Согласно опубликованным данным за 2014 г., при лечении опухолей печени (как первичных, так и метастатических) эффективность достигается в 72–100% наблюдений [12, 13]. Описана безопасная абляция опухоли печени, расположенной в 1 см от главной печеночной вены и главного желчного протока. Осложнения наблюдались в 3% случаев. Выживаемость без рецидивов в течение 12 мес составила 60%, причем рецидив опухоли чаще был характерен для очагов более 4 см в диаметре [14].

Поджелудочная железа с технической точки зрения является труднодоступным органом. Электропорация – одна из методик, позволяющих проводить абляцию без травматизации близкорасположенных органов. Шестимесячная выживаемость после данной процедуры составляет 70%. А по сравнению со стандартной терапией (хирургическая операция, стереотаксическая радиохирургия, химиотераприя) данная методика обеспечивает лучшую выживаемость пациентов (20 против 13 мес) [15]. В настоящее время в VU Medical Center (Амстердам) R. Martijn и соавт. проводят два независимых крупных рандомизированных мультицентровых исследования, которые помогут оценить эффективность данной методики относительно рака поджелудочной железы: PANFIRE и «Необратимая электропорация метастазов колоректального рака в печень с использованием системы NANOKNIFE». [16, 17].

В отношении лечения опухолей легких получено лишь несколько положительных результатов. Однако в ходе II фазы мультицентрового проспективного исследования ALICE показано, что необратимая электропорация не эффективна для данного типа опухолей: более чем в половине наблюдений произошло рецидивирование, ремиссия наблюдалась в отношении 30% пациентов, а полная была достигнута лишь 4% [18].

В эксперименте необратимая электропорация исследовалась в отношении опухолей головного мозга [19].

В настоящее время вопрос применения электропорации в лечении опухолей других локализаций остается открытым. Так, описан случай лечения увеальной меланомы у ребенка [20].

В России опубликовано лишь две работы, описывающие опыт применения необратимой электропорации при лечении рака поджелудочной железы и метастазов колоректального рака в печень [17, 21].

Опыт применения электропорации при лечении опухолей почек недостаточно велик, чтобы говорить об эффективности метода и отдаленных результатах. Так, при лечении опухолей почек M. Pech и соавт. [22] было показано, что процедура электропорации относительно безопасна. Причем наиболее эффективна она в отношении опухолей менее 4 см в диаметре. В скором времени будут получены результаты IIа-фазы крупного клинического рандомизированного исследования IRENE, начатого в 2013 г. на базе отделений урологии, патологии и радиологии в Университетской больнице Магдебурга, отделение патологии Клиники Оффенбах, которые помогут оценить эффективность электропорации в лечении опухолей почек и выявить основные отдаленные осложнения [23].

Осложнения, которые можно наблюдать в послеоперационном периоде после проведения процедуры необратимой электропорации, можно разделить на две группы: специфические и неспецифические. Частота возникновения осложнений невелика и составляет, по данным зарубежной литературы, от 3 до 13,3%. K. Sugimoto и соавт. [24], R. Cheng и соавт. [25] не описывали специфических осложнений, представляя свой опыт применения данной методики. В числе неспецифических осложнений можно отметить возникновение тошноты, рвоты, инфекционных осложнений, сильной боли в области операции.

К тяжелым осложнениям необратимой электропорации опухоли печени относят ТЭЛА, тромбоз глубоких вен нижних конечностей, холерею, стриктуру желчевыводящих протоков, тромбоз портальной вены [26].

Более специфическим осложнением, возникающим непосредственно при подаче электрических импульсов, является непроизвольное сокращение мышц верхнего плечевого пояса [27].

Одним из самых распространенных осложнений, характерных только для процедуры необратимой электропорации, считается развитие нарушения нормального ритма сердца. Аритмии, возникающие во время хирургического вмешательства, порой могут носить летальный характер. Особенно часто данное осложнение возникает при проведении манипуляций на органах, близко расположенных к сердцу (печень, поджелудочная железа). Для возникновения аритмии необходимо попадание электрического импульса в так называемый уязвимый период сердечного цикла – поздняя систола предсердий или желудочков. Отражением данных периодов цикла на ЭКГ являются зубцы Т и S. В группе риска находятся пациенты с уже известными морфологическими или функциональными нарушениями сердечного ритма [28]. Из зарегистрированных нарушений описаны желудочковые эктрасистолии [24], суправентрикулярные тахикардии, фибрилляции предсердий, желудочковые тахикардии [27].

После введения в 2008 г. в работу механизмов синхронизации подачи электрического импульса и ЭКГ частота подобных осложнений заметно снизилась [28].

Нанонож и предстательная железа: новые возможности?

В настоящее время опыт применения необратимой электропорации в лечении РПЖ невелик. Впервые данная методика в эксперименте была использована G. Onik и соавт. [29] в 2007 г. и показала положительные результаты: произошла полная абляция органа без сопутствующих поражений уретры, прямой кишки, а также рядом расположенных нервов и сосудов [29]. В клинике данная методика была апробирована лишь в 2010 г. доктором B. Rubinsky (Польша) [6].

Следует отметить, что метод необратимой электропорации был успешно апробирован на Clinical Trials – официальном реестре клинических исследований США, запущенном Национальной библиотекой США и Национальным институтом здоровья США, включившем более 200 тыс. исследований из 170 стран мира [30].

Официально FDA (Food and Drug Administration – Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов) – правительственное агентство, агентство Министерства здравоохранения и социальных услуг США, в задачи которого входит контроль за соблюдением законодательных норм в области поддержания качества продуктов питания, лекарственных препаратов и косметических средств, разрешило проводить абляцию методом необратимой электропорации (Нанонож) на мягких тканях [31]. Однако отдаленных результатов пока нет.

Из немногочисленных работ, опубликованных в зарубежной литературе, по данному вопросу можно выделить показания к проведению необратимой электропорации.

К ним относятся уровень простатспецифического антигена менее 15 нг/мл, сумма по Глисону 6–7; стадия T1c–T2a по результатам биопсии, ожидаемая продолжительность жизни пациентов более 10 лет [30, 32].

Первые результаты лечения РПЖ методом необратимой электропорации были получены от 34 пациентов в 2010 г.

Тогда были отмечены отсутствие ракового поражения органа спустя 6 мес после операции у 33 пациентов из 34 и полная сохранность близкорасположенных сосудов и нервных волокон. Осложнения носили редкий характер – 15–18%, среди них имели место транзиторное недержание мочи, инфекции мочевыделительной системы, дизурия и гематурия. Авторы сделали заключение, согласно которому электропорация РПЖ позволяет сохранять потенцию на том уровне, который был у пациента до операции [33].

На сегодняшний день отсутствует достаточная доказательная база эффективности и безопасности применения электропорации при РПЖ. Однако в настоящее время проводится несколько исследований, результаты которых могут быть учтены в дальнейшем при разработке клинических рекомендаций и протоколов лечения. В первую очередь это касается исследования NEAT (NanoKnife Electroporation Ablation Trial), которое начато в 2014 г. в отделении хирургии и интервенционных исследований в Лондоне. Его результаты помогут оценить эффективность метода, а также отдаленные последствия спустя 12 мес после лечения [32]. Следующий этап данного исследования ставит своей целью выявление различных побочных эффектов при разных объемах электропорации с использованием шкалы симптомов заболеваний простаты, международного индекса эректильной функции, визуальной шкалы оценки боли, времени катетеризации мочевого пузыря, длительности госпитализации, а также онкологический исход по результатам биопсии и контрольной МРТ. Оценка будет проведена через 1, 3 года и 5 лет [30].

За 2016 г. было проведено три исследования, посвященных эффективности необратимой электропорации в лечении РПЖ в Academic Medical Center в Амстердаме. W. Bos и соавт. [34] изучили гистологические препараты простат 16 пациентов, которым первым этапом была проведена необратимая электропорация предстательной железы, вторым – ее эктомия. Метод показал свою полную эффективность, обусловливая некроз ткани в области абляции [34].

В другом исследовании в Университетской клинике Лондона M. Valerio, Y. Cerantola и др. 2016 г. участвовали 25 пациентов с РПЖ, пролеченных с использованием необратимой электропорации, которых наблюдали в течение года после вмешательства. По результатам биопсий, у 84% больных не обнаружили признаков рака предстательной железы. У 94% не отмечено ухудшения мочеиспускания [35].

По данным K. S. Murray и соавт., в 2016 г. участвовали 25 пациентов с раком предстательной железы, пролеченных методом необратимой электропорации. Медиана наблюдения составила 10,9 мес. По результатам биопсий, у 84% больных не обнаружено признаков рака предстательной железы, из которых 94% не отметили ухудшения мочеиспускания. У 2 пациентов возникло осложнение в виде инфекции мочевыводящих путей и эпидидимит, у 14 пациентов отмечены кратковременные симптомы в виде гематурии и инфекции нижних мочевыводящих путей.

В 2 (8%) наблюдениях имело место недержание мочи. Из 25 пациентов у 4 (16%) обнаружены раковые клетки в зоне абляции [36].

В обзоре литературы М. Valerio метод фокальной абляции отмечен как безопасный и эффективный. К нему может относиться и метод необратимой электропорации. Метод необратимой электропорации имеет низкий процент побочных явлений, таких как недержание мочи (0%) или влияние на эректильную функцию (0%). Медиана наблюдений варьировалась от 4 до 61 мес. При контрольной биопсии раковые клетки обнаруживались от 13,4 до 32,4% наблюдений. Канцерспецифическая выживаемость в двух исследованиях составила 100% [35].

К сожалению, исследований на русском языке пока не опубликовано.

Необратимая электропорация предстательной железы может стать одним из немногих методов, позволяющих проводить эффективное лечение РПЖ в течение одного дня с минимальным риском развития осложнений, что делает ее развитие более перспективным по сравнению с другими мини-инвазивными методиками. К сожалению, в нашей стране применение данной методики с помощью аппарата Нанонож ограничено техническими возможностями больниц, а также кадрами, способными работать с данной методикой.

Рак предстательной железы остается серьезной проблемой мужчин среднего возраста. Основной задачей хирургического лечения наряду с радикальностью является сохранение высокого качества жизни пациента. Существующие на данный момент методы лечения не позволяют гарантировать высокую эффективность и отсутствие побочных эффектов, поражения нервов и сосудов. Основываясь на данных литературы, можно говорить о том, что метод необратимой электропорации характеризуется меньшим количеством осложнений, меньшим временем госпитализации пациента по сравнению с традиционными хирургическими методиками, обеспечивает сохранение высокого качества жизни мужчины спустя длительное время после операции. Именно эти особенности делают электропорацию перспективной методикой для лечения РПЖ.

Однако до настоящего момента не проведено достаточного количества клинических исследований, позволяющих оценить результативность и эффективность этого метода. Результаты, полученные после их окончания, могут стать основой для разработки клинических исследований и протоколов лечения.


About the Autors


Corresponding author: Ya.N. Chernov - e-mail: yarik.chernov@mail.ru


Similar Articles


Бионика Медиа