EKSKLUZIVNO: Vse o elektroporaciji s prof. dr. Damijanom Miklavčičem

Prof. dr. Damijan Miklavčič s Fakultete za elektrotehniko UL je inženir elektrotehnike, profesor, docent, znanstvenik, inovator, od leta 2003 Ambasador Republike Slovenije za znanost ter vezni člen med slovensko znanostjo, zdravstvom in gospodarstvom. Med drugim sodeluje z enim največjih  proizvajalcev medicinske opreme na svetu (podjetjem Medtronic) in je bil pred dnevi tudi so-organizator prvega slovenskega kongresa elektroporacije. Več o elektroporaciji, o boju proti rakavim obolenjem in o zares obsežni karieri prof. dr. Miklavčiča smo zapisali v spodnjih vrsticah…

Najprej prisrčen pozdrav. Za uvod moramo bralcem najprej pojasniti, kaj je elektroporacija, za kaj vse je pomembna in predvsem, katere tumorje se lahko zdravi s to metodo?

“Elektroporacija je vsestranska metoda s katero začasno povečamo prepustnost celične membrane. V tem času lahko gredo skoznjo v celico (ali iz celice) ioni in molekule, ki jo drugače težko ali pa je sploh ne prehajajo. Membrana celice se po poraciji lahko zaceli in celica preživi (reverzibilna poracija), ali pa odmre, če so poškodbe celice zaradi elektroporacije prevelike (ireverzibilna poracija).

Poracijo zagotavljamo in kontroliramo s parametri električnih pulzov, ki jih dovajamo oz. katerim izpostavimo celice in tkiva: amplituda, dolžina in število pulzov. Elektroporacijo uporabljamo v onkologiji za zdravljenje tumorjev, genski terapiji, pasterizaciji hrane in za čiščenje vode. Zadnja aplikacija, ki odmeva v svetu, pa je srčna ablacija.”

 Pravkar ste se na Bledu udeležili prvega slovenskega kongresa elektroporacije. Ali smo v Sloveniji res svetovni pionirji na tem področju, kdo je torej pripravil kongres in kdo vse je pomagal pri izvedbi celotne prireditve?

“Slovenci smo v raziskavah in aplikativnih rešitvah na tem področju v samem vrhu. Ledino smo namreč orali prav na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani (UL FE), natančneje v našem Laboratoriju za biokibernetiko, ki letos praznuje 60 let obstoja, in na Onkološkem inštitutu Ljubljana (OI).

Elektrokemoterapija, genska transfekcija v terapiji raka in katetrska srčna ablacija so tri klinične aplikacije, kjer smo orali ledino in pri katerih še vedno bistveno prispevamo k razvoju. Ključ do uspeha so temeljne in predklinične raziskave ter predvsem sodelovanje med različnimi institucijami in strokovnjaki.

Čeprav se Slovenija na svetovnem zemljevidu elektroporacije uvršča med velesile, so žal prve raziskave na določenih področjih – čeprav s spodbudnimi rezultati – zastale. Aplikacije iz živilske industrije, sicer uveljavljene v svetu, v našem prostoru (še) ne obstajajo. Povezava raziskovalnih skupin s podjetji (za zdaj) ni rodila prodajnih uspešnic. Na kongresu smo bili soglasni, da lahko to s poglobljenim povezovanjem različnih sektorjev spremenimo.

 Kongres je sicer potekal v organizaciji Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani in Onkološkega inštituta. S profesorjem dr. Gregorjem Seršo z inštituta ter člani programskega in organizacijskega odbora nam je uspelo sestaviti zanimiv program in privabiti 65 udeležencev.

Čeprav se število ne zdi veliko, se je kongresa udeležilo kar 23 doktorskih študentov, ki se ukvarjajo z elektroporacijo – menim, da je tako prihodnost elektroporacije v Sloveniji zagotovljena.  Kadrovskemu potencialu je potrebno zagotoviti še sredstva za raziskave, spodbuditi inovacije in razvoj – in uspehi se bodo nadaljevali.”

Kdor si je ogledal delovni program kongresa, je najbrž hitro opazil, da je bil program res natrpan, kot sicer le redko vidimo ob podobnih kongresnih dogodkih. Kakšne širše cilje ste si organizatorji zastavili za ta prvi kongres, glede na to, da niste izgubljali časa z vljudnostnimi govori, ampak se je v dveh dneh zvrstila cela serija strokovnih predavanj?

“S kolegom Seršo sva žal opazila, da pri elektroporaciji veliko ljudi prinaša oteženo komunikacijo med vsemi, kar je posledica razpršenosti in pomanjkanja komunikacijskih kanalov ter, seveda, kroničnega pomanjkanja časa. Zato sva menila, da morava za izboljšanje komunikacije, nadaljnje ustvarjanje ugodnih pogojev za sodelovanje, za napredek elektroporacije in na elektroporaciji temelječih postopkov oz. terapij, vložiti dodatne napore.

Z namenom, da bi se v slovenskem prostoru še bolje povezali, da bi omogočili nove interakcije in se posvetili res pomembnim znanstvenim vprašanjem, sva s sodelavci tudi organizirala 1. slovenski kongres elektroporacije. Na tem kongresu, ki je potekal na Bledu, smo izmenjali izkušnje in znanje, predvsem pa se spoznali, si zaupali, kaj delamo ter kaj nameravamo delati.

Naj poudarim, da so se kongresa udeležili tako raziskovalci kot tudi zdravniki, ki metodo uporabljajo pri zdravljenju bolnikov. Pogovor in izmenjava mnenj ter izkušenj po tehnološki vertikali je neprecenljiva. Predstavlja motivacijo za nadaljnje delo raziskovalcem, osmišlja njihove raziskovalne napore. Zdravniki pa svoje izkušnje in vprašanja vračajo raziskovalcem.

Skozi dialog se rojevajo nove ideje za nadaljnje delo in globlje razumevanje delovanja terapije, kar posledično izboljša njeno učinkovitost in ustrezno izbiro terapije pri obravnavi bolnika. Seveda je pomembno tudi, da si izkušnje in mnenja izmenjamo po horizontali – zdravniki z zdravniki in raziskovalci z raziskovalci.”

Sami ste na kongresu, če smo prav razumeli, najprej sodelovali pri uvodnem dejanju z naslovom ‘Osnovni mehanizmi in predklinične raziskave elektroporacije I.’, zato nas zanima, kaj nam lahko poveste o tem uvodu? Kako se je kongres potem razvijal dalje?

“Kongres je sicer odprl profesor dr. Gregor Serša s pregledom, kako smo od predkliničnih raziskav prišli do klinične rabe v onkologiji. V nadaljevanju smo dobršen del prvega dneva kongresa posvetili trenutnemu razumevanju osnovnih mehanizmov elektroporacije.

Program kongresa smo zasnovali tudi upoštevaje časovne okvire, možnosti – npr. večina zdravnikom se nam je lahko pridružila šele v petek popoldan – zato smo v petek popoldan posvetili genski terapiji in elektrokemoterapiji. V soboto pa uporabi v veterini, biotehnologiji in kardiologiji.

Zaključili smo z izzivi za prihodnost in ugotovitvijo, da smo se – čeprav v kratkem času – dodobra seznanili s temami in raziskavami, tako da vemo, s kom lahko sodelujemo in na koga se obrnemo, če naletimo na težave pri svojem delu.”

Vaše zaključno predavanje na kongresu je bilo naslovljeno ‘Srčna ablacija in druge priložnosti elektroporacije in sodelovanja v Sloveniji’? Nam lahko poveste več o tem postopku?

“Ko govorimo o srčni ablaciji, imamo trenutno predvsem v mislih katetrsko ablacijo za izolacijo pljučnih ven pri zdravljenju atrijske fibrilacije. Atrijska fibrilacija postaja vedno večji svetovni zdravstveni problem, ki zahteva varno in učinkovito zdravljenje. Zlati standard zdravljenja atrijske fibrilacije je trenutno katetrska ablacija, za kar najpogosteje uporabljamo radiofrekvenčno ablacijo in krioablacijo.

 Obe metodi sta toplotni – ablacijo tkiva dosežemo z dovajanjem oziroma odvzemanjem toplote, pri čemer je cilj ablacije v steni levega atrija povzročiti dovolj velike in trajne poškodbe (lezije), ki preprečujejo proženje in ohranjanje pojava atrijske fibrilacije. Pri tem – sicer redko – lahko pride do poškodb sosednjih tkiv, s tem pa do resnih stranskih učinkov.

Elektroporacija se ponuja kot nova ablacijska metoda za zdravljenje atrijske fibrilacije (angl. Pulsed Field Ablation – PFA). PFA temelji na ireverzibilni elektroporaciji celic. Naša skupina na Fakulteti za elektrotehniko UL sodeluje pri razvoju te metode s podjetjem Medtronic že od 2015, pred nekaj dnevi pa je Matevž Jan, dr. med., s sodelavci na Univerzitetnem kliničnem centru v Ljubljani že tudi izvedel prve posege s to novo metodo na bolnikih.”

Kakšna pa je bila skupna udeležba in ali je bilo na tem dvodnevnem dogodku povedanega kaj takega, da bi radi to še posebej poudarili?

“Kongresa se je skupaj udeležilo 65 raziskovalcev in zdravnikov. Čeprav se zdi, da številka ni velika, naj povem, da se je 4. svetovnega kongresa lanskega oktobra v Kopenhagnu udeležilo 400 udeležencev – podobno tudi 1. svetovnega kongresa, ki smo ga organizirali na mojo pobudo leta 2015 v Portorožu. Slovenija je torej velika tudi v tem kontekstu, saj je, mislim, da edina država, ki ima svoj kongres elektroporacije.

Šalo na stran. Kaj bi posebej poudaril? Na kongresu so sodelovali tudi doktorski študenti, ki v svojih doktorskih temah obravnavajo elektroporacijo. Dobili so priložnost, da so svojo temo predstavili svojim študijskim kolegom in seveda izkušenim raziskovalcem, ter jih spoznali v živo. Doktorski študenti zagotavljajo prihodnost, saj predstavljajo kader, ki bo zagotovil nadaljnji razvoj elektroporacije.”

Nam lahko na kratko obnovite svojo dosedanjo akademsko in poklicno kariero?

“Moja akademska in poklicna kariera je na nek način zelo dolgočasna in v veliki meri podobna vsem drugim. Mogoče sem imel le kanček več sreče kot nekateri drugi. Po končani osnovni šoli nisem vedel, kaj bi – vedel sem, česa ne bi – in sem po metodi eliminacije vpisal srednjo elektrotehniško šolo v Kranju.

Tudi po srednji šoli še vedno nisem vedel, kaj bi, ker pa se mi elektrotehnika v štirih letih srednje šole ni priskutila, sem šel na študij elektrotehnike in se brez večjih težav prebijal iz letnika v letnik. Že po prvem letniku sem ugotovil, da imam preveč časa in eden od profesorjev na koncu prvega letnika (profesor dr. Vojko Valenčič) nas je spodbujal in vabil, da se vključimo v raziskave.

Seveda nihče od nas ni vedel, o čem govori. Kljub temu sem po zaključenih izpitih povprašal, ali tisto povabilo še velja. Žal so bila mesta pri njem zapolnjena, ampak me je nato prijazno predstavil profesorju dr. Stanislavu Reberšku v Laboratoriju za biokibernetiko. Tam sem prebil večino svojega časa naslednja tri leta in pod njegovim mentorstvom zaključil diplomo ter kasneje še magisterij.

Doktorat pa sem opravil pod mentorstvom profesorja dr. Lojzeta Vodovnika. Akademska kariera narekuje odhod v tujino in nabiranje izkušenj v tujini. Po doktoratu sem šel kot štipendist francoske vlade v Pariz, Francijo, na Inštitut Gustave Roussy v raziskovalne laboratorije CNRS k dr. Lluisu Miru, začetniku in pionirju elektrokemoterapije – in se vrnil na Fakulteto za elektrotehniko leta 1996.

Kmalu zatem sem prevzel vodenje Laboratorija za biokibernetiko, ki sem ga pred nekaj leti predal profesorju dr. Tadeju Kotniku. Tako sedaj skupaj upravljava laboratorij – on prevzema administrativno-upravno-finančno vodenje, meni pa prepušča vodenje raziskav. Mislim, da sva res odličen dvojec. V vsem tem času smo se ukvarjali z vplivom električnih tokov in polj ter elektromagnetnih valovanj na biološke sisteme.

Še posebej nas je zanimala elektroporacija. Naša obravnava elektroporacije in raziskave so izrazito interdisciplinarne in na nek način holistične – elektroporacijo obravnavamo na različnih nivojih in iz različnih zornih kotov. Poleg poskusov gradimo tudi naprave, ki jih v poskusih uporabljamo, in numerične ter teoretične modele, s katerimi preizkušamo naša vedenja in analiziramo ter napovedujemo rezultate eksperimentov.

Ta celovit interdisciplinarni pristop je dediščina mojega mentorja profesorja dr. Lojzeta Vodovnika, ki je pred 60 leti ustanovil Laboratorij za biokibernetiko. To in pa usmerjenost k bolniku nas verjetno loči od drugih. Če si dober in drugačen, to prepoznajo tudi drugi.” 

Sodelujete tudi z globalno največjim proizvajalcem medicinske opreme – podjetjem Medtronic. Na kakšen način sodelujete in kako je sploh prišlo do tega sodelovanja?

“Mislim, da je ravno ta celovit pogled na problematiko elektroporacije, celovito razumevanje in interdisciplinarnost naše raziskovalne skupine razlog, da so me poklicali in povabili k sodelovanju. S podjetjem Medtronic iz ZDA raziskujemo in razvijamo metodo srčne ablacije z ireverzibilno elektroporacijo, ki je glede na dosedanje predklinične in klinične raziskave varnejša in vsaj enako učinkovita od trenutno najpogosteje uporabljene radiofrekvenčne ablacije.

Podjetje Medtronic bo 6. marca na kongresu American College of Cardiology v New Orleansu predstavilo težko pričakovane rezultate klinične študije PULSED AF, v katero je bilo vključenih 360 bolnikov z atrijsko fibrilacijo. V klinični študiji so uporabili tehnologijo, ki so jo pomagali razviti tudi slovenski raziskovalci s Fakultete za elektrotehniko UL.

Meni se je zdelo takrat povsem logično, da so poklicali mene in nas prosili za pomoč, ampak če pomislim nazaj – med vsemi na svetu so poklicali nas – in od 2015 dalje sodelujemo z njimi. Očitno premoremo kvaliteto, ki je drugje niso našli. Menim, da smo na to sodelovanje res lahko ponosni.”

Nedvomno pa moramo posebej omeniti slovenski skupni projekt in konzorcij SmartGene. Gre za eno zares veliko slovensko zgodbo o uspehu, ali se morda motimo?

Res je, v sklopu projekta in konzorcija SmartGene.si, ki ga je vodil profesor dr. Gregor Serša z Onkološkega inštituta, so razvili novo gensko terapijo za zdravljenje kožnih tumorjev glave in vratu. Zdravilo, postopek priprave in celotno proizvodno okolje so plod slovenskega znanja in izkušenj strokovnjakov, ki so več kot tri leta sodelovali v projektu. Trenutno smo v fazi kliničnega preizkušanja zdravljenja kožnih tumorjev z gensko terapijo.

Pri tej terapiji bolnikom najprej vbrizgajo genski zapis za interlevkin-12, ki ga vnesejo v celice tumorja z elektroprenosom. V konzorciju so sodelovali industrijski partnerji COBIK, Iskra Pio, Jafral in Univerzitetni klinični center Ljubljana, Fakulteta za elektrotehniko UL ter Veterinarska fakulteta UL. Rezultati projekta so izkušnje v pripravi, proizvodnji in predkliničnem testiranju novega, inovativnega zdravila.”

Za konec smo prihranili najbrž največje, najtežje oz. najpomembnejše vprašanje v vseh naših doslej opravljenih intervjujih. Ali se na obzorju morda že kaže popolna zmaga nad rakavimi obolenji? Ali lahko danes rečemo, npr. do leta 2100 predvidoma ne bo več smrti zaradi raka?

“Najprej: napovedovanje prihodnosti ni v moji domeni in že večkrat v zgodovini se je izkazalo, kako nehvaležno je lahko. Sam sicer rad pogledam v prihodnost – kaj bi lahko naredil, da bo svet malo drugačen čez 20–30 let. Že to je precej globok pogled v prihodnost. Kaj bo 2100 – ne vem. Sem pa skoraj prepričan, da raka žal ne bomo premagali. Vsaj v celoti ne.

Se je pa treba zavedati, da je za veliko vrst raka preživitvena petletna napoved danes bistveno višja, kot je bila še nedavno. Ne dolgo nazaj sem zasledil, da se je možnost petletnega preživetja po podatkih registra raka povečala iz 46 % v obdobju 1997–2001 na 58 % v obdobju 2012–2016. Gre za povprečje, ampak napredek je nedvomno tu.

K temu izboljšanju seveda ne prispevajo samo boljše terapije, čeprav so nekatera zdravila skoraj na meji čudeža, ampak tudi zgodnja diagnostika (npr. nacionalni presejalni programi kot sta DORA in SVIT), boljša ozaveščenost o pomembnosti zdravega načina življenja in pogovor o bolezni.

 Moj dedek je zbolel za rakom – enkrat sem ga obiskal v bolnici, v današnji stavbi B Onkološkega inštituta – ampak takrat še nikoli nisem slišal besede rak, nihče v družini si ni drznil izreči te besede. Mislim, da se je o težavah in boleznih treba odkrito pogovarjati. S tiščanjem glave v pesek, problemov in bolezni ne bomo odpravili.

Priporočam branje knjige Belo se bere na 90 Bronje Žakelj, v kateri je zelo odkrito in lepo spregovorila o bolezni in kako bolezen zareže v življenje – ne samo bolnika, ampak tudi družine in širše okolice.”

Hvala za pogovor in srečno!