IRE mit Elektrochemotherapie (IRECT) der Prostata - Eine schonende Therapieoption für fortgeschrittenen Prostatakrebs und komplexe Rezidive. Das Problem aller Therapien bei fortgeschrittenen Karzinomen: Eine vollständige Entfernung ist nicht mehr möglich, da sich der Krebs in die umliegenden Organe ausgebreitet hat. Während IRE auf Grund der geringen Nebenwirkungen eine ideale Alternative zur chirurgischen, d.h. lokalen Tumorentfernung darstellt, kann die Elektrochemotherapie auch chirurgisch nicht mehr behandelbare, stärker ausgedehnte Tumore erfassen.

Im Prostata-Center haben wir begonnen, die Erfahrungen mit der Elektrochemotherapie in die IRE-Behandlung zu integrieren. Die Kombination der beiden Verfahren ermöglicht uns neben der Behandlung komplexer Prostatakarzinome und Karzinomrezidive auch die Behandlung von Lymphknoten- und Knochenmetastasen. Auch in Fällen, in denen herkömmliche Behandlungsverfahren nicht mehr einsetzbar sind.


IRECT: Kombination aus IRE und Elektrochemotherapie (ECT) zur Behandlung von Prostatakrebs

Elektroporation ist ein physikalisches Verfahren, welches die Zellmembranen innerhalb des Behandlungsfeldes durch kurze elektrische Ströme für eine geringe Zeit (reversibel) oder permanent (irreversibel) permeabel macht. Bei der NanoKnife®-Behandlung werden im Behandlungsfeld Zellmembranen irreversibel geschädigt (daher der Begriff Irreversible Elektroporation, IRE). Dazu sind sehr hohe elektrische Feldstärken notwendig, welche die Größe des Behandlungsfeldes limitieren. Das Behandlungsfeld der irreversiblen Elektroporation ist jedoch von einer breiten Zone umgeben, in der eine reversible Elektroporation stattfindet: Hier öffnen sich die Zellmembranen vorübergehend und schließen sich danach wieder. Die vorübergehende Porenbildung in den Zellmembranen ermöglicht bzw. erleichtert in diesem Bereich die Aufnahme von Arzneimitteln (und anderen großmolekularen Substanzen, z.B. von Genen). Auch Chemotherapeutika, die sonst nur schlecht in Krebszellen eindringen können, werden in diesem Bereich der reversiblen Elektroporation von den Krebszellen aufgenommen. Als besonders geeignetes Chemotherapeutikum für die Elektrochemotherapie stellte sich Bleomycin heraus, da es ohne die elektrisch induzierte Porenbildung die Zellmembran nur schlecht passieren und aufgenommen werden kann.

Abbildung 1: Wirkung von Bleomycin: Bindung an den DNA-Doppelstrang, was einen DNA-Strangbruch zur Folge hat.


Unterschiedliche Wirkmechanismen in den Ablationszonen der IRECT

Wir kombinieren die beiden Therapien IRE und ECT: Innerhalb des IRE-Feldes wird eine sofortige lokale Deaktivierung von Krebszellen unter Erhalt vitaler Strukturen mit minimalen Nebenwirkungen erzielt. Dieser Prozess ist nicht zellselektiv, aber gewebeselektiv und weist scheinbar zusätzlich einen signifikanten positiven immunologischen Effekt auf (entgegen Chirurgie und Strahlentherapie). Innerhalb der reversiblen Elektroporations-Zone entsteht durch die temporäre Permeabilität der Zellmembranen eine sehr hohe lokale Ansprechrate der Therapeutika. Dies gilt selbst für medikamentöse Dosen, die normalerweise keine relevanten Nebenwirkungen auslösen. Durch das erleichterte Eindringen in die (mit Elektroporation behandelten) Zellen erhöht sich die Zytotoxizität von beispielsweise Bleomycin um das 10.000 fache.

 


Vorteile der IRECT gegenüber IRE und Chemotherapie

Die IRE mit Elektrochemotherapie (IRECT) stellt somit eine effektive Kombination aus der NanoKnife®(IRE)-Behandlung und der einmaligen Verabreichung eines Chemotherapeutikums dar. Dieses Verfahren bietet gegenüber der einfachen IRE und gegenüber einer herkömmlichen Chemotherapie folgende Vorteile:

  

  1. Behandlung von großen und komplexen Primärtumoren und Rezidiven
    IRE mit Elektrochemotherapie (IRECT) ermöglicht die Behandlung von fortgeschrittenen und komplexen Prostatakarzinomen, die größere Behandlungsfelder erfordern. Insbesondere können auf diese Weise auch chirurgisch und strahlentherapeutisch nicht mehr behandelbare Karzinome therapiert werden, mit der für die IRE typischen geringen Nebenwirkungsrate.
  2. Fokussierung der Chemotherapie auf den Tumor mit geringen Nebenwirkungen
    Die Porenbildung in den Membranen der Krebszellen bedingt, dass das Chemotherapeutikum im IRECT-Behandlungsfeld eine bis zu 10.000-fach höhere Wirksamkeit als außerhalb des Behandlungsfeldes erreicht. Dadurch wird das im Behandlungsfeld gelegene Karzinom stark geschädigt. Außerhalb des Behandlungsfeldes bleibt das Chemotherapeutikum weitgehend wirkungslos und somit ohne die typischen Nebenwirkungen einer Chemotherapie.
  3. Krebszellenspezifische Wirkung
    Die IRECT ist partiell krebszellenspezifisch: Da Krebszellen wesentlich empfindlicher auf das Chemotherapeutikum ansprechen als gesunde Körperzellen (auf Grund der höheren Mitoserate), zerstört die IRECT im Bereich der reversiblen Elektroporation primär Krebszellen, während „normale“ Zellen erhalten bleiben. Da dieser Effekt besonders im Randbereich des IRECT-Behandlungsfeldes ausgeprägt ist, bleibt dort, neben der Gewebeinfrastruktur (wie bei IRE), auch ein Teil der gesunden Zellen erhalten.
  4. Einmalige Behandlung mit minimaler körperlicher Belastung
    Im Gegensatz zu herkömmlichen Chemotherapien muss das Medikament nur einmalig verabreicht werden. Eine Chemotherapie mit vielen Sitzungen und der damit einhergehenden hohen körperlichen und psychischen Belastung ist nicht notwendig.
  5. Behandlung von Lymphknoten- und Knochenmetastasen
    Die IRECT ermöglicht neben der Behandlung von komplexen Primär- und Rezidivtumoren auch die minimal-invasive Behandlung von Knochen- und Lymphknotenmetastasen. Die fokal fokussierte Anwendung unter Schonung der Gewebeinfrastruktur erhält die Knochenstruktur und die umgebenden anatomischen Strukturen. Dies ist insbesondere in der Nähe von Gefäßen und Nerven (z.B. Rückenmark) von entscheidender Bedeutung. Kollateralschäden, wie sie z.B. bei der Bestrahlung auftreten, können so vermieden werden. Bei der Behandlung von Lymphknoten kann der sonst notwendige chirurgische Eingriff vermieden und Lymphabflussstörungen minimiert werden.


Therapieplanung der IRECT

Zunächst wird die Behandlungszone mit einer speziellen, hochaufgelösten MRT-Untersuchung abgebildet. In bestimmten Fällen werden auch Cholin- oder PSMA-PET/CT-Untersuchungen berücksichtigt.

Abbildung 2: Das IRECT-Behandlungsfeld, gegliedert in zentrale IRE-Zone (rot) und periphere ECT-Zone (gelb)

Das IRECT-Behandlungsfeld wird dann mit Computersimulationen bestimmt: Dabei hängt die Größe und Form des Behandlungsfeldes in komplexer Weise von mehreren Parametern der IRE ab, so u.a. von der Elektrodenanzahl und –position, der elektrischen Feldstärke und der Pulsfolge. In Verbindung mit den MRT-Daten kann die letztendliche Behandlungszone dann präzise bestimmt werden.

Dabei gliedert sich das Behandlungsfeld in zwei Bereiche: Eine zentrale IRE-Zone und eine periphere ECT-Zone (siehe Abbildung 2). In der zentralen IRE-Zone werden alle Zellen durch irreversible Elektroporation zerstört, was zu einer sofortigen Deaktivierung des zentralen Tumoranteils führt. Dabei bleiben Gefäße, Nerven, Blasenwand und –schließmuskel erhalten. In der peripheren Zone kommt es durch die vorübergehende Porenbildung in den Zellen zu einer um den Faktor 1.000 – 10.000 verstärkten chemotherapeutischen Abtötung von Krebszellen. In dieser Zone bleiben gutartige Zellen, die eine niedrige Mitoserate aufweisen, erhalten. Durch diese krebszellselektive (d.h. mitosephasenselektive) Behandlung können komplexe Tumorinfiltrationen in die Blase und den Darm umfassender und schonender behandelt werden als bisher möglich.

Selbst komplexe, fortgeschrittene Tumorstadien und Rezidive lassen sich auf diese Weise minimal-invasiv und schonend behandeln - innerhalb von 24 Stunden, ohne Schmerzen und fast gänzlich ohne Nebenwirkungen.

Abbildung 3: Ablationszonen der IRECT: Während die IRE-Zone (orange) mit steigender Pulszahl nahezu gleich groß bleibt (Vergrößerung des Volumens bei 100 Pulsen auf ca. 110% des Volumens bei 10 Pulsen) vergrößert sich das RE-Volumen (gelb) bei 10 facher Pulszahl um das Doppelte.


Für wen ist die Kombination aus IRE und Elektrochemotherapie – IRECT –besonders geeignet?

Die IRECT ermöglicht es, mit großen Behandlungsfeldern maligne Tumore schonend zu behandeln, d.h. unter Erhaltung wichtiger anatomischer Strukturen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Strukturen wie Gefäße, Nerven, Rückenmark, Darm oder Schließmuskel in der Nähe des Tumors liegen oder von diesem schon infiltriert (durchwachsen) werden. Aber auch bei hochgradigen, aggressiven Prostatakarzinomen (Gleason > 7), bei denen davon auszugehen ist, dass Krebszellen über den Krebsherd in der Prostata hinaus in das umgebende Bindegewebe verstreut sind, dürfte sich die IRECT fokalen Behandlungsverfahren und der chirurgischen Entfernung der Prostata als überlegen herausstellen.

Aktuell behandeln wir im Prostata-Center folgende Patientengruppen mit der IRECT:

  1. Patienten mit hochgradigem, fortgeschrittenen Prostatakrebs, die nicht mehr als kurativ operabel gelten.
  2. Patienten mit Infiltrationen des Rektums, der Blasenwand und des Beckenbodens.
  3. Patienten mit beginnender Infiltration des Blasenspinkters zur kontinenzerhaltenden Therapie.
  4. Patienten mit komplexen fokalen Rezidiven nach Prostatektomie, Strahlentherapie und HIFU (high energy focussed ultrasound).
  5. Patienten mit Knochen- und Lymphknotenmetastasen, in bestimmten Fällen auch Patienten mit Organmetastasen.
Abbildung 4: Schematische Darstellung einer IRECT (Irreversiblen Elektroporation mit Elektrochemotherapie)


Ablauf der Behandlung

Zunächst erfolgt eine präzise Diagnostik, primär mittels MRT, ggf. CT (Computertomographie) und Cholin- oder PSMA-PET (Positronenemissionstomographie).
Die Behandlung erfolgt einmalig und ist innerhalb von 24 Stunden abgeschlossen. Dazu ist lediglich eine Übernachtung in der Klinik notwendig. Die Therapie gilt momentan noch als experimentell. Ein Erfolg kann, wie bei allen medizinischen Maßnahmen, nicht garantiert werden. Ob die Therapie für Sie in Frage kommt, kann erst nach einer gründlichen Begutachtung Ihres Falles von unseren Spezialisten entschieden werden.

Haben Sie weitere Fragen oder möchten einen Termin vereinbaren? Rufen Sie uns an - oder schreiben Sie uns unter info@tumortherapie-center.de

Bilderquellen:

Abbildung 1: www.ebi.ac.uk
Abbildung 4 in Anlehnung an: Haberl, S., Frey, W., & Rubinsky, B. (2013). Cell Membrane Electroporation — Part 2 : The Applications. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 29(1), 29–37.

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Professor Stehling

Michael Stehling

 

Prof. Dr. med. Dr. phil. Dr. med. habil. Michael K. Stehling - University Professor of Radiology, Jerusalem University Visiting Scholar, University of California in Berkeley, Privatdozent an der LMU München

 

Prof. Stehling war wissenschaftlicher Mitarbeiter von Sir Peter Mansfield, der 2003 für die Entwicklung der Magnetresonanztomographie mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Seit 2010 leitet Prof. Stehling das auf moderne Diagnostik und minimal invasive Therapieverfahren spezialisierte Prostata-Center in Frankfurt am Main/Offenbach.

Dr. med. Stefan Zapf

Stefan Zapf

 

Dr. med. Stefan Zapf studierte Biologe und Humanmedizin an der Universität in Mainz. Hier war er nach der Facharztausbildung sowohl in der diagnostischen und interventionellen Radiologie, als auch in der Strahlentherapie in leitender Position tätig. Seit 2005 leitet er die interventionelle Radiologie des Institutes für Bildgebende Diagnostik und des Prostata-Centers. Zusammen mit Prof. Stehling führte er weltweit die meisten erfolgreichen Interventionen mit gepulsten E-Feld Verfahren durch.

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