Projekti / Programi
Razvoj in validacija metod za načrtovanje zdravljenja raka z metodami na osnovi elektroporacije
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B200 |
Biomedicinske vede |
Citologija, onkologija, kancerologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
Elektrokemoterapija, ireverzibilna elektroporacija, jetrni tumorji, načrtovanje zdravljenja, validation
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
30687 |
dr. Bor Kos |
Sistemi in kibernetika |
Vodja |
2016 - 2017 |
179 |
Organizacije (1)
Povzetek
Metode na osnovi elektroporacije uporabljajo elektroporacijo, ki je posledica dovajanja močnih električnih pulzov celicam, kot fizikalni mehanizem za spreminjanje prepustnosti celične membrane. Elektrokemoterapija je metoda zdravljenja z lokalnim protitumorskim učinkom, kjer električni pulzi povečajo vnos citotoksičnih zdravil, kakršni sta bleomicin in cisplatin, v celice. Ireverzibilna elekroporacija uporablja električne pulze za neposredno povzročitev celične smrti.
Obe metodi zdravljenja zahtevata namenske generatorje električnih pulzov, ki so že na voljo na trgu. Ti generatorji zagotavljajo kratke električne pulze trajanja 100 mikrosekund, napetosti do 3000 V in do 50 A toka. Pulze se v ciljno tkivo dovede prek igelnih elektrod. Te elektrode je treba postaviti na primerno mesto in preko njih dovesti dovolj veliko napetost, da zagotovimo ustrezno pokritost ciljnega tkiva z dovolj močnim električnim poljem.
Namen predlaganega projekta je izboljšanje varnosti in učinkovitosti elektrokemoterapije in ireverzibilne elektroporacije. Ta cilj bomo dosegli z izboljšanjem in validacijo metod za načrtovanje zdravljenja, ki zdravnikom predlagajo optimalno izvedbo zdravljenja. V okviru dosedanjega dela smo že razvili postopke za načrtovanje zdravljenja, vendar so omejeni z več negotovostmi pri vhodnih podatkih. Za povečanje dostopnosti in sprejemanja načrtovanja zdravljenja z metodami na osnovi elektroporacije je torej treba izboljšati obstoječe metode načrtovanja zdravljenja in povečati njihovo natančnost in robustnost.
Predlagani projekt je sestavljen iz treh delovnih sklopov. V DS1 bomo podpirali klinične raziskave, kjer uporabljajo elektrokemoterapijo za zdravljenje globoko ležečih tumorjev s pripravo pacientu prilagojenih načrtov zdravljenja; v DS2 bomo izvedli meritve kritičnih lastnosti tkiva za povečanje splošnega znanstvenega vedenja na področju lastnosti tkiva v močnem električnem polju; v DS3 bomo izboljšali in validirali numerične postopke za načrtovanje zdravljenja, izboljšali njihovo natančnost in izvedli natančno analizo robustnosti razvitih metod za načrtovanje zdravljenja. Na ta način bomo zagotovili, da zdravljenje izvedljive in da pričakovana odstopanja od načrta ne bodo ogrozila učinkovitosti terapije.
Predlagani projekt je namenjen izboljšanju, validaciji in analizi robustnosti metod za načrtovanje zdravljenja globoko ležečih tumorjev z elektrokemoterapijo in ireverzibilno elektroporacijo. Tako bodo rezultati projekta prispevali k širšemu sprejetju in poenotenju načrtovanja zdravljenja v zdravstveni skupnosti. Tehnologija, ki jo bomo razvili v sklopu predlaganega projekta, bo v številnih primerih edina možnost za izboljšanje kvalitete življenja in podaljšanje življenja pacientov, ki bodo vključeni v klinične raziskave. Z izboljšavami v postopku načrtovanja zdravljenja bomo dosegli boljšo učinkovitost in širšo dostopnost terapij, ki temeljijo na elektroporaciji in tako omogočili potencialno zmanjšanje stroškov, povezanih z zdravljenjem pacientov s tumorji v jetrih in drugih organih.
Uspešna izvedba predlaganega projekta bo zato povečala varnost elektrokemoterapije in ireverzibilne elektroporacije z zmanjšanjem verjetnosti za nastanek neželenih učinkov zdravljenja. Hkrati bo izboljšana učinkovitost rezultatov zdravljenja zaradi boljšega nadzora nad porazdelitvijo električnega polja v ciljnem tkivu.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni projekt je pomembno prispeval k razvoju metod za načrtovanje zdravljenja z elektrokemoterapijo in ireverzibilno elektroporacijo. Načrti zdravljenja jetrnih tumorjev z elektrokemoterapijo so pomembno pripomogli k uspešnosti terapije in kakovosti znanstvene objave v pomembni reviji s področja kirurgije in onkologije. Z zajemom in obdelavo podatkov med izvajanjem zdravljenja smo validirali inovativen model elektroporacije za načrtovanja zdravljenja, kar bo v prihodnjih letih omogočilo večje sprejetje načrtovanja zdravljenja za metode na osnovi elektroporacije in posledično izboljšanje učinkovitosti in varnosti elektrokemoterapije in ireverzibilne elektroporacije. Elektrokemoterapija je od začetka leta 2018 tudi vključena v slovenska Priporočila za obravnavo bolnikov z rakom debelega črevesa in danke. Izmerjene dielektrične lastnosti tkiva ter meritve napetosti in toka med dovajanjem elektroporacijskih pulzov na vzorcih živalskega tkiva bodo pomembno prispevali k znanju na področju zdravljenja raka in omogočili prenos tehnologije elektroporacije še na druga pomembna področja medicine. Izboljšave računalniških modelov elektroporacije za načrtovanje zdravljenja in njihova validacija pa bodo v naslednjih petih omogočile napovedovanje rezultatov zdravljenja z metodami na osnovi elektroporacije med samim izvajanjem terapije. Na ta način se bo potencialna področja z pomanjkljivim pokritjem lahko zaznalo neposredno med zdravljenjem, kar bo omogočilo ustrezne sprotne korekcije. To je še posebej pomembno za najbolj zahtevne posege in za minimalno invazivne postopke zdravljenja, ki se izvajajo perkutano s slikovnim vodenjem.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalni projekt je pomemben za razvoj Slovenije, saj pomembno prispeva k prepoznavnosti in vključenosti slovenske znanosti v širšo mednarodno znanstveno skupnost na področju. Znanstvene objave, ki so nastale v okviru projekta, trdno umeščajo slovensko znanost na vodilno mesto na področju raziskovanja elektroporacije, kar dokazujejo tudi pomembne objave, nastale v tem projektu v okviru mednarodnih sodelovanj. Poleg vodilnosti na področju znanosti in znanstvenega sodelovanja je delo na projektu ustvarilo tudi potencial za sodelovanje s slovenskimi in mednarodnimi industrijskimi partnerji, saj so na področju elektroporacije še mnoge možnosti za učinkovite, uspešne in tudi finančno donosne aplikacije na področju zdravja. Slovenija tako sledi sodobnim tokom na področju medicine in je v središču razvoja pomembnih novih terapij. To pomeni tudi v prihodnosti bistveno izboljšanje in povečanje učinkovitosti zdravstvenega sistema ter hkrati pomembne pridobitve pri kakovosti življenja onkoloških bolnikov. Sočasno smo v okviru raziskovalnega dela projekta posvetili veliko pozornost tudi vključevanju in širjenju raziskovalnih znanj mladih, saj sta pri treh objavah pomembno sodelovali študentki (magistrska študentka iz Slovenije in doktorska študentka iz Mehike). Na ta način smo s projektom prispevali tudi k izobraževanju naslednje generacije raziskovalcev in še utrdili Slovenijo kot vodilno pri usposabljanju raziskovalcev na področju elektroporacije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
