PEMANFAATAN MEDAN LISTRIK BERBASIS ELEKTROPORASI SEBAGAI MODALITAS TERAPI MODERN SEL KANKER

by Kompakin Kanker Updateson Posted on

PEMANFAATAN MEDAN LISTRIK BERBASIS ELEKTROPORASI SEBAGAI MODALITAS TERAPI MODERN SEL KANKER

Gregorius William Thongiratama

Saat kita mencari kata “Pengobatan Kanker”, hasil yang banyak kita temui biasanya berupa obat herbal, kemoterapi, radiasi, atau pembedahan. Berbeda dari terapi-terapi yang banyak dikenali, ada inovasi terapi kanker yang berpotensi untuk dikembangkan. Metode ini memanfaatkan konsep medan listrik. Dari muatan listrik yang dicetuskan disertai dengan medium ionik kemudian dibentuk “sesuatu” yang dapat dikembangkan menjadi terapi kanker. Modifikasi yang disebabkan medan listrik ini akan mengubah muatan permukaan sel kanker dan menimbulkan terjadinya penurunan agregasi sel kanker yang berefek pada semakin baiknya kondisi pasien.[1]

Gambar 1. Ilustrasi Pemanfaatan Listrik sebagai Terapi Kanker.[4]

 

Konsep medan listrik dalam mengubah susunan DNA atau elektroporasi telah berkembang semenjak 2003 silam dan belakangan ini banyak dibahas berkaitan dengan potensinya untuk mengobati kanker.[2]. Jenis kelistrikan yang biasanya digunakan sebagai terapi kanker adalah arus listrik bolak-balik (DC) atau arus dinamik (AC). Selain memanfaatkan listrik sebagai sumber terapi, dapat digunakan pula agen pendukung lain, seperti nanopartikel berbasis silika platinum.[3] Sejauh ini, inovasi ini sudah dikembangkan dalam beberapa bentuk, di antaranya Tumor Treating Field (TTF), Transcutaneous electrical stimulation (TENS), ataupun Nanosecond pulsed electric field (nsPEFs). TTF berupa sarana yang dapat membentuk medan magnet sebesar 1-3 cm dan menginduksi dipol-dipol pada dimer tubulin yang siklus sel terhambat karena fase metafase yang tidak berlangsung baik. 

Inovasi ini juga memungkinkan untuk dikembangkan dengan mengombinasikannya bersama jenis terapi lainnya, misalnya kemoterapi sehingga dinamakan elektrokemoterapi. Kombinasi bahan kimia dan elektroporasi tidak hanya dapat dimanfaatkan sebagai terapi, tetapi juga dapat digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan biokimia dan fisik dari jaringan kanker dan normal.[4] Bentuk lain pengembangan inovasi ini adalah berupa nsPEF, menyebabkan timbulnya respons imunitas sebagai bagian dari efek antitumor. nsPEF akan mengembalikan fungsi sel efektor imunitas berupa CD8+ di tingkat gen dan mencegah adanya interaksi PD-1/PD-L1.[5]

Gambar 2. Mekanisme Terapi Berbasis Elektroporasi.[4]

 

Elektroporasi merupakan metode yang digunakan untuk mengirimkan impuls listrik yang digunakan untuk mempermudah proses permeabilitas sel dan memfasilitasi pengubahan DNA kanker untuk keperluan terapi.[6] Medan listrik (PEF) yang terbentuk dari adanya elektroporasi dapat digunakan untuk memfasilitasi transmisi molekul-molekul atau agen-agen yang biasa digunakan untuk terapi kanker. Electric field atau medan magnet dapat memberikan muatan pada molekul sehingga interaksinya dengan tubulin dapat menghambat proses mitosis pada benang spindel dan berefek antimitosis, menurunkan atau menghentikan proses proliferasi sel.[4] Penggunaannya telah menunjukkan hasil yang memuaskan dengan adanya penurunan ukuran kanker dan kondisi kesehatan yang lebih baik pada pasien kanker kulit melanoma, kanker payudara, dan jenis-jenis kanker jaringan padat atau lunak lainnya. Pemanfaatan metode terapi ini umumnya disertai dengan penggunaan komponen elektrokimia yang akan membentuk spesies oksigen reaktif dan oksidasi seluler. Proses lainnya yang juga berperan penting dalam hal ini adalah peroksidasi lipid yang fungsinya menyesuaikan ukuran pori sel sebagai jalur masuk agen kemoterapi dan mengembalikan ukuran pori setelah agen kemoterapi yang dimaksud ada di dalam sel.[7] 

Beberapa efek yang mungkin terjadi dari adanya pemanfaatan terapi ini disebabkan oleh adanya potensial zeta yang akan menyebabkan kondisi sel yang menjadi anion. Akibat yang disebabkan dari penggunaan modalitas ini adalah peningkatan pH dan penurunan kemampuan sel kanker alam menyerap zat besi. Perubahan muatan permukaan sel kanker juga dapat mengurangi potensi terjadinya metastasis sel kanker.[1] Untuk menunjang adanya respons imunitas jangka panjang, antigen presenting cell (APC) diperlukan untuk mengaktivasi respons imunitas adaptif. APC yang terpengaruh oleh adanya medan listrik akan kemudian menurunkan viabilitas dan aktivitas metabolisme yang terjadi pada sel kanker. Cara ini terbukti efektif dengan adanya pengecilan ukuran sel kanker beserta komponen epidermal langerin sel Langerhans kulit pada kanker kulit.[9] Kerusakan sel juga dapat terjadi dikarenakan oleh sel itu sendiri, dikarenakan pembelahan sel kanker yang menjadi abnormal. Proses ini terjadi melalui beberapa tahapan yang dalam prosesnya juga turut mempengaruhi adanya kerusakan DNA, replikasi yang mengalami kerusakan, apoptosis, kematian sel, atau kelainan pada proses invasi/migrasi sel kanker, angiogenesis, dan metabolisme sel yang terganggu.[8]

Bagian dari jaringan kanker yang banyak ditarget dalam metode terapi ini adalah fibroblast, telah banyak dikembangkan pada hewan coba berupa sapi. Hasil dari eksperimen ini, ditunjukkan kalau pemanfaatan elektroporasi cenderung aman dan dapat menimbulkan kondisi reversibel pada jaringan kanker tanpa meninggalkan tujuan terapi.[6] Penelitian-penelitian terbaru juga mendukung efektivitas dari modalitas ini dengan memperlihatkan kemungkinan arah pengembangannya untuk digunakan pada sel medulloblastoma resisten radioterapi.[10]

 

Referensi: 

  1. Moleón Baca JA, Ontiveros Ortega A, Aránega Jiménez A, Granados Principal S. Cells electric charge analyses define specific properties for cancer cells activity. Bioelectrochemistry 2022;144. 
  2. Gehl J. Electroporation : theory and methods , perspectives for drug delivery , gene therapy and research. 2003;437–47. 
  3. Gu T, Chen T, Cheng L, Li X, Han G, Liu Z. Mesoporous silica decorated with platinum nanoparticles for drug delivery and synergistic electrodynamic-chemotherapy. Nano Res 2020;13(8):2209–15. 
  4. Iyer M, Venugopal A, Chandrasekhar M, Suriyanarayanan A, Balasubramani K, Sinthai Ilangovan A, et al. Electrical based cancer therapy for solid tumours – Theranostics approach. Biosens Bioelectron X [Internet] 2022;11(April):100214. Available from: https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100214
  5. Qian J, Chen T, Wu Q, Zhou L, Zhou W, Wu L, et al. Blocking exposed PD-L1 elicited by nanosecond pulsed electric field reverses dysfunction of CD8+ T cells in liver cancer. Cancer Lett [Internet] 2020;495(August):1–11. Available from: https://doi.org/10.1016/j.canlet.2020.09.015
  6. Hyder I, Eghbalsaied S, Kues WA. Systematic optimization of square-wave electroporation conditions for bovine primary fibroblasts. BMC Mol Cell Biol 2020;21(1):1–8. 
  7. Novickij V, Rembiałkowska N, Kasperkiewicz-Wasilewska P, Baczyńska D, Rzechonek A, Błasiak P, et al. Pulsed electric fields with calcium ions stimulate oxidative alternations and lipid peroxidation in human non-small cell lung cancer. Biochim Biophys Acta – Biomembr 2022;1864(12):0–8. 
  8. Pohling C, Nguyen H, Chang E, Schubert KE, Nie Y, Bashkirov V, et al. Current status of the preclinical evaluation of alternating electric fields as a form of cancer therapy. Bioelectrochemistry [Internet] 2023;149(September 2022):108287. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2022.108287
  9. Bendix MB, Houston A, Forde PF, Brint E. Defining optimal parameters to maximize the effect of electrochemotherapy on lung cancer cells whilst preserving the integrity of immune cells. Bioelectrochemistry [Internet] 2022;148(September):108257. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2022.108257
  10. Tanori M, Casciati A, Zambotti A, Pinto R, Gianlorenzi I, Pannicelli A, et al. Microsecond Pulsed Electric Fields: An Effective Way to Selectively Target and Radiosensitize Medulloblastoma Cancer Stem Cells. Int J Radiat Oncol Biol Phys [Internet] 2021;109(5):1495–507. Available from: https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2020.11.047