不可逆電穿孔技術(shù)應(yīng)用于胰腺癌消融的研究進(jìn)展

李青山 任馮剛 陳雪 張喆 王博 吳榮謙 呂毅 仵正

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科 精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，西安 710061

【提要】 胰腺癌是消化系統(tǒng)中最致命的惡性腫瘤之一，大部分患者在確診時(shí)已經(jīng)失去根治性治療機(jī)會(huì)，預(yù)后較差。不可逆電穿孔術(shù)是近年來新興的非熱能腫瘤消融技術(shù)，該技術(shù)通過高壓脈沖電場(chǎng)導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡和壞死，可在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)不損傷周圍重要管道結(jié)構(gòu)及細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有并發(fā)癥少、安全性高、術(shù)后恢復(fù)快的特點(diǎn)，特別適合胰腺癌等復(fù)雜部位的腫瘤治療。

胰腺癌是消化系統(tǒng)中最致命的惡性腫瘤之一，患者預(yù)后差，1、5年生存率僅為6%、27%[1]。手術(shù)切除是根治性治療胰腺癌的唯一辦法，但約80%的患者在確診時(shí)即因腫瘤轉(zhuǎn)移或局部進(jìn)展而失去手術(shù)機(jī)會(huì)，因此當(dāng)前胰腺癌的治療主要以改善患者生存質(zhì)量及延長(zhǎng)生存期為目的[2-3]。目前，胰腺癌的輔助性治療方式包括放化療、局部消融治療及多學(xué)科聯(lián)合治療。放化療作為胰腺癌局部控制及減期治療選擇，雖在臨床上已長(zhǎng)期應(yīng)用，但效果有限[4-5]。近年來以射頻消融、微波消融及冷凍消融為代表的局部消融手段在肝臟及腎臟等實(shí)質(zhì)臟器腫瘤治療中取得了顯著的療效，但由于熱損傷及熱沉效應(yīng)的存在限制了其在胰腺癌治療中的應(yīng)用[6]。不可逆電穿孔(irreversible electroporation, IRE)是近年來新興的非熱能腫瘤消融技術(shù)，現(xiàn)已逐步應(yīng)用于臨床。相關(guān)研究顯示IRE應(yīng)用于胰腺癌治療安全可行且能很好地克服現(xiàn)有腫瘤消融技術(shù)的不足，為胰腺癌的治療提供了新的思路，有廣泛的應(yīng)用前景[7]。本文就IRE應(yīng)用于胰腺癌治療的相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

一、IRE作用機(jī)制

1．破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡：IRE基于高壓脈沖電場(chǎng)生物效應(yīng)理論，通過在組織(細(xì)胞)周圍施加一定場(chǎng)強(qiáng)和脈寬(微秒至毫秒)的陡脈沖高壓電場(chǎng)，可以使細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層表面出現(xiàn)多個(gè)不可恢復(fù)的納米級(jí)微孔。微孔形成可增加離子及大分子物質(zhì)的通透性，進(jìn)而破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，使細(xì)胞滲透壓、內(nèi)外離子分布等受到影響，導(dǎo)致細(xì)胞水腫及凋亡[8-9]。由此可見，IRE主要依靠破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而實(shí)現(xiàn)腫瘤消融[10]，且脈沖作用時(shí)間極短，作用過程中產(chǎn)生的能量積累和焦耳熱傳導(dǎo)不足以引起組織變性壞死[11]，因此被看做是一種全新的非熱能組織消融技術(shù)。這種不借助溫度效應(yīng)實(shí)現(xiàn)腫瘤消融的特點(diǎn)，使IRE組織消融過程可以不受熱沉效應(yīng)影響，對(duì)于鄰近血管、膽道等部位的腫瘤具有良好的效果。此外，由于IRE是通過脈沖電場(chǎng)破壞細(xì)胞膜的跨膜電位平衡，作用的目標(biāo)是細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，對(duì)于構(gòu)成組織支架結(jié)構(gòu)的膠原蛋白、纖維和其他分子等沒有損傷，因此組織支架結(jié)構(gòu)得以保留，不會(huì)引起不可逆性損傷和破壞[12-13]。

2．對(duì)免疫系統(tǒng)的影響：IRE不依賴熱損傷直接引起腫瘤細(xì)胞壞死，因此與射頻消融等局部消融技術(shù)相比，IRE消融治療后腫瘤抗原相對(duì)完整，有可能會(huì)激活機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。Al-Sakere等[14]研究顯示，IRE消融小鼠皮下肉瘤并不會(huì)引起消融區(qū)域的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，進(jìn)而不會(huì)誘導(dǎo)機(jī)體抗腫瘤免疫的激活。但一些后續(xù)的研究顯示了不同的結(jié)果。Bulvik等[15]通過對(duì)比IRE與射頻消融所引起的生物效應(yīng)，證實(shí)在正常動(dòng)物模型中IRE可以誘導(dǎo)更強(qiáng)的機(jī)體免疫系統(tǒng)反應(yīng)。近年來，IRE與免疫治療的聯(lián)合也逐漸在臨床應(yīng)用起來。廣州復(fù)大醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)通過聯(lián)合應(yīng)用IRE與同種異體自然殺傷細(xì)胞治療胰腺癌，發(fā)現(xiàn)兩種治療方法具有協(xié)同作用，能夠明顯延長(zhǎng)胰腺癌患者生存期[16-19]。最近，安德森癌癥中心團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IRE可以調(diào)節(jié)胰腺癌腫瘤微環(huán)境進(jìn)而增強(qiáng)程序性死亡受體1(programmed death1, PD-1)抗體的治療效果[20]。以上研究結(jié)果的差異可能與多種因素相關(guān)，但這些研究結(jié)果顯示，IRE對(duì)免疫系統(tǒng)的影響仍有深入研究的意義。

二、IRE治療胰腺癌適應(yīng)證的選擇

IRE技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史，自其在腫瘤消融方面的潛力被發(fā)現(xiàn)以來，已逐步在臨床推廣應(yīng)用。2009年由美國(guó)AngioDynamics公司研制的首臺(tái)不可逆電穿孔腫瘤治療儀NanoKnife獲得FDA臨床試驗(yàn)許可，并于2010年開展首例前列腺癌消融手術(shù)。2012年美國(guó)FDA正式批準(zhǔn)NanoKnife在臨床應(yīng)用，同年12月獲得歐盟臨床許可，2015年獲得我國(guó)CFDA批準(zhǔn)。隨著臨床應(yīng)用的開展，選擇適合的患者、確定IRE技術(shù)用于胰腺癌消融的適應(yīng)證顯得尤為重要。

Martin等[21-22]通過總結(jié)200例Ⅲ期胰腺癌患者IRE治療經(jīng)驗(yàn)，提出確診的局部進(jìn)展期胰腺癌患者在經(jīng)過3～4個(gè)月誘導(dǎo)性化療之后，若腫瘤未進(jìn)展且不能實(shí)現(xiàn)根治性切除則聯(lián)合IRE消融治療可顯著提高患者生存率，并據(jù)此得出了IRE聯(lián)合放化療用于胰腺癌治療的經(jīng)驗(yàn)性公式。在腫瘤大小方面，有研究建議應(yīng)將腫瘤的最大徑限定在3.5 cm以內(nèi)[3,23]。由于IRE在治療過程中可能存在引起心律失常的風(fēng)險(xiǎn)，因此當(dāng)前研究一般將帶有心臟起搏器或患有嚴(yán)重心律失常視為IRE治療的禁忌證[24]。在我國(guó)，自納米刀設(shè)備進(jìn)入臨床應(yīng)用開始，其適應(yīng)證的確定也逐步受到學(xué)界重視，中國(guó)醫(yī)藥教育協(xié)會(huì)介入微創(chuàng)治療專業(yè)委員會(huì)在2018年發(fā)表了“影像學(xué)引導(dǎo)胰腺癌不可逆電穿孔消融治療專家共識(shí)”[25]，對(duì)國(guó)內(nèi)IRE在胰腺癌治療方面的應(yīng)用進(jìn)行了規(guī)范。

三、IRE治療胰腺癌的有效性與安全性

1．臨床前研究：在臨床前研究領(lǐng)域，IRE在體消融的安全性及有效性已經(jīng)在正常及腫瘤動(dòng)物模型中得到了充分驗(yàn)證。Charpentier等[26]通過在體實(shí)驗(yàn)證實(shí)了IRE消融正常胰腺的安全性，并提出利用TTC染色能在IRE消融后2 h即顯示消融區(qū)域。Bower等[27]研究結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物能很好耐受IRE胰腺消融治療過程，且IRE消融后動(dòng)物能很快恢復(fù)，并不會(huì)損傷血管等結(jié)構(gòu)。近期韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合內(nèi)鏡技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了內(nèi)鏡下IRE胰腺消融動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，顯示了IRE技術(shù)微創(chuàng)化應(yīng)用方面的廣闊前景[28]。除此之外，IRE技術(shù)的安全性及有效性也在荷瘤動(dòng)物模型中得到了驗(yàn)證。Jose等[29]通過構(gòu)建裸鼠原位胰腺癌模型驗(yàn)證了IRE消融能降低腫瘤的轉(zhuǎn)移率，提高動(dòng)物的生存率。后續(xù)研究者分別通過構(gòu)建小鼠、兔等動(dòng)物胰腺癌模型進(jìn)一步證實(shí)了IRE技術(shù)在實(shí)現(xiàn)有效消融的同時(shí)，能減少腫瘤的復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，同時(shí)也有研究顯示了IRE與其他療法聯(lián)合應(yīng)用的巨大潛力[20,30-32]。

2．臨床研究：2012年Bagla和Papadouris[33]首次報(bào)道了IRE用于臨床胰腺癌治療的病案報(bào)道。同年Martin等[7]通過多中心回顧性研究總結(jié)了27例IRE技術(shù)用于治療局部進(jìn)展期胰腺癌患者的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果顯示所有患者均能耐受IRE消融過程，腫瘤成功消融率達(dá)100%，患者術(shù)后無胰腺炎及胰漏發(fā)生。僅1例患者在90 d的隨訪時(shí)間內(nèi)可能因術(shù)前門靜脈血栓進(jìn)展發(fā)生死亡。之后，隨著納米刀產(chǎn)品的臨床應(yīng)用，IRE用于胰腺癌治療的臨床研究得到廣泛的開展，其主要的受試對(duì)象為局部進(jìn)展期患者。Martin等[21]研究指出，200例局部進(jìn)展期胰腺癌患者經(jīng)IRE治療后中位生存期為24.9個(gè)月，術(shù)后37%患者發(fā)生并發(fā)癥(74例患者發(fā)生149例次不良反應(yīng))，均為輕微不良反應(yīng)，病死率為2%。該研究為當(dāng)前IRE治療局部進(jìn)展期胰腺癌方面納入病例最多的臨床研究。目前相關(guān)研究顯示，IRE用于胰腺癌消融的常見并發(fā)癥包括氣胸、血腫、腹痛、膽瘺、胰瘺、十二指腸瘺、十二指腸潰瘍及血栓形成等。Ansari等[34]通過meta分析納入10篇文獻(xiàn)顯示IRE消融局部進(jìn)展期胰腺癌術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率為35%，并發(fā)癥均比較輕微，IRE消融成功率為85%～100%，患者術(shù)后中位總體生存期及無瘤生存期分別為7～13個(gè)月和2.7～12.4個(gè)月。西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科近年也不斷關(guān)注IRE技術(shù)在胰腺癌治療領(lǐng)域應(yīng)用的前景，并于2018年應(yīng)用納米刀進(jìn)行胰腺癌治療，結(jié)果顯示患者術(shù)后未發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥[35]。以上研究證實(shí)了IRE在胰腺癌治療方面的安全性及有效性，但相關(guān)的研究結(jié)果仍需大樣本前瞻性研究的進(jìn)一步驗(yàn)證。

四、總結(jié)與展望

IRE作為一種新型的腫瘤治療技術(shù)，其臨床應(yīng)用仍處于起步階段，但其相較于傳統(tǒng)消融技術(shù)具有不依賴熱損傷、不損傷支架結(jié)構(gòu)、不受熱沉效應(yīng)的影響等優(yōu)勢(shì)，能很好地彌補(bǔ)現(xiàn)有消融技術(shù)的缺陷。現(xiàn)階段IRE治療胰腺癌的基礎(chǔ)及臨床研究結(jié)果也證實(shí)了其在胰腺癌消融方面的巨大潛力，特別是IRE與其他治療方法的聯(lián)合應(yīng)用能明顯提高患者術(shù)后生存率。但當(dāng)前相關(guān)的臨床研究主要局限于較小樣本量的回顧性研究，缺少大樣本前瞻性研究證據(jù)的支持，此外IRE臨床應(yīng)用也有待進(jìn)一步規(guī)范化。國(guó)內(nèi)外一些研究團(tuán)隊(duì)如美國(guó)斯隆凱瑟琳癌癥中心、韓國(guó)大學(xué)醫(yī)學(xué)院、西安交通大學(xué)精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國(guó)家地方聯(lián)合工程中心等已經(jīng)開始嘗試IRE與內(nèi)鏡技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，相信多種微創(chuàng)治療技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用會(huì)為IRE技術(shù)在胰腺癌治療方面的應(yīng)用提供更廣闊的前景。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突