ES2223994T3 - Sistema de electroporacion con realimentacion de control de voltaje para aplicaciones clinicas. - Google Patents

Abstract

Aparato para la aplicación terapéutica de electroporación a una parte del cuerpo de un paciente, que comprende: un conjunto de electrodos que incluye un elemento de soporte (22) y un par de electrodos (24, 26) separados de forma ajustable sobre dicho elemento de soporte para posicionar de forma ajustable en acoplamiento con y para generar un campo eléctrico en una posición preseleccionada dentro de un cuerpo de un paciente, caracterizado por: medios (38) para detectar y generar una señal de distancia proporcional al espacio entre dichos electrodos; y un generador (36) de impulsos que incluye medios sensibles a dicha señal de distancia para aplicar una señal eléctrica a los electrodos proporcional al espacio entre dichos electrodos con vistas a generar repetidamente campos eléctricos de una amplitud y duración predeterminadas para obligar que las paredes de células preseleccionadas en la parte del cuerpo resulten temporalmente permeables con el fin de permitir que en dichas células preseleccionadas entren moléculas.

Description

Sistema de electroporación con realimentación de control de voltaje para aplicaciones clínicas.

Campo técnico

La presente invención se refiere al tratamiento de enfermedades en humanos y otros mamíferos, y más particularmente, a un aparato mejorado para la aplicación de campos eléctricos controlados para suministrar compuestos farmacéuticos y genes a células vivas de un paciente mediante electroporación.

Antecedentes de la técnica

Recientemente la electroporación se ha sugerido como un planteamiento para el tratamiento de ciertas enfermedades tales como el cáncer. Por ejemplo, en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer con quimioterapia es necesario utilizar una dosis suficientemente elevada de un fármaco para matar las células cancerosas sin matar un número inaceptablemente elevado de células normales. Si el fármaco de la quimioterapia se pudiera insertar directamente en las células cancerosas, se podría conseguir este objetivo. No obstante, algunos de los mejores fármacos anticancerosos, por ejemplo, la bleomicina, normalmente no pueden penetrar en las membranas de ciertas células cancerosas.

De forma similar, ciertas enfermedades se podrían tratar introduciendo genes deseados en las células específicas del paciente. Actualmente, la mayoría de experimentos de terapia génica han utilizado retrovirus como portador del gen a las células. Cuando un retrovirus entra en una célula diana, se integra esencialmente de forma aleatoria en el genoma y de este modo tiene potencial de introducir un deterioro mutacional por el simple hecho de su inserción. Si el virus se integra de manera que resulta adyacente a un oncogén, puede tenerse como resultado una transformación maligna de la célula diana.

En la década de los 70 se descubrió que los campos eléctricos se podrían utilizar para crear poros en células sin provocar daños permanentes en ellas. Este descubrimiento posibilitó la inserción de moléculas grandes en citoplasma celular. Es sabido que los genes y otras moléculas tales como compuestos farmacológicos se pueden incorporar a las células vivas a través de un proceso conocido como electroporación. Los genes u otras moléculas se mezclan con las células vivas en un medio tampón y se aplican impulsos cortos de campos eléctricos intensos. Las membranas celulares se convierten temporalmente en porosas y los genes o moléculas entran en las células. En las mismas, pueden modificar el genoma de la célula.

Una aplicación terapéutica de la electroporación es el tratamiento del cáncer. Se han llevado a cabo y se tiene información sobre los siguientes experimentos sobre mamíferos de laboratorio: Okino, M., E. Kensuke, 1990. The Effects of a Single High Voltage Electrical Stimulation with an Anticancer Drug on in vivo Growing Malignant Tumors. Jap. Journal of Surgery, 20: 197-204. Mir, L.M., S. Orlowski, J. Belehradek Jr., y C. Paoletti. 1991. Electrochemotherapy Potentiation of Antitumor Effect of Bleomycin by Local Electric Pulses. Eur. J. Cancer. 27: 68-72. Mir, L. M., M. Belehradek, C. Domenge, S. Orlowski, B. Poddevin, et al.., 1991, han realizado y han informado sobre ensayos clínicos. Electrochemotherapy, a novel antitumor treatment: first clinical trial. C.R. Acad. Sci. Paris. 313: 613-618.

Este tratamiento se lleva a cabo infundiendo un fármaco anticanceroso directamente en el tumor y aplicando un campo eléctrico en el tumor entre un par de electrodos. La intensidad del campo se debe ajustar de forma razonablemente precisa de manera que la electroporación de las células del tumor se produzca sin provocar daños en ninguna célula normal o sana. Normalmente esto se puede llevar a cabo fácilmente con tumores externos aplicando los electrodos a lados opuestos del tumor de manera que el campo eléctrico está entre los electrodos. A continuación se puede medir la distancia d entre los electrodos y seguidamente en los electrodos se puede aplicar un voltaje adecuado según la fórmula E=V/d.

En el tratamiento de tumores internos, no resulta sencillo colocar correctamente los electrodos y medir la distancia entre ellos. Sería deseable disponer de un aparato que proporcione información sobre la distancia entre electrodos en un aparato terapéutico.

Exposición de la invención

Por consiguiente, el objetivo principal de la presente invención es proporcionar un aparato mejorado que proporcione información sobre la distancia entre electrodos en un aparato terapéutico.

Otro objetivo principal de la presente invención es proporcionar un aparato mejorado que proporcione realimentación de información de la distancia entre electrodos en un aparato terapéutico de electroporación para terapia génica y de fármacos intracelulares, in vivo, y medicados.

Según un aspecto principal de la presente invención un aparato de electrodos para la aplicación de electroporación a una parte del cuerpo de un paciente comprende un elemento de soporte, un par de electrodos montados de forma ajustable en dicho elemento de soporte para moverse aproximándose y alejándose mutuamente, medios de detección para detectar una distancia entre dichos electrodos y generar una señal de distancia proporcional a la distancia entre dichos electrodos, y medios que incluyen un generador de señal sensible a dicha señal de distancia para aplicar una señal eléctrica a los electrodos proporcional a la distancia entre dichos electrodos para generar un campo eléctrico de una intensidad predeterminada.

Breve descripción de los dibujos

Los objetivos, ventajas y características de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Fig. 1 ilustra un quirófano que muestra un paciente sometido a procedimientos laparoscópicos que utilizan la invención.

La Fig. 2 ilustra una forma de realización preferida de la invención para uso laparoscópico en el cuerpo.

La Fig. 3 es una vista similar a la Fig. 2 que muestra el aparato en una posición diferente de ajuste.

La Fig. 4 es una vista similar a la Fig. 1 que muestra una forma de realización alternativa de electrodos.

La Fig. 5 es una vista detallada en perspectiva de los electrodos de la Fig. 4.

La Fig. 6 es una ilustración esquemática del sensor de posición de los electrodos.

La Fig. 7 es una ilustración del panel de control para la fuente de alimentación.

La Fig. 8 es una vista lateral en alzado, parcialmente en sección, que ilustra una forma de realización alternativa de la invención.

La Fig. 9 es una vista superior en planta, parcialmente en sección, de la forma de realización de la Fig. 8.

Mejores modos de poner en práctica la invención

Tal como se utiliza en la presente memoria, el término "moléculas" incluye agentes farmacológicos, genes, anticuerpos u otras proteínas. Una aplicación terapéutica en humanos de la electroporación consiste en la infusión de un fármaco anticanceroso en un tumor y la electroporación del fármaco en las células tumorales aplicando impulsos de voltaje entre electrodos dispuestos en lados opuestos del tumor, denominada electroquimioterapia (ECT). La presente invención se concibió principalmente para permitir la realización de una ECT tal como la descrita por Okino y Mir et al.. sobre tumores dentro del cuerpo. No obstante, se puede utilizar para otras aplicaciones terapéuticas.

Haciendo referencia a la Fig. 1, se ilustra el escenario de operaciones de un quirófano en el que un paciente es sometido a cirugía mínimamente invasiva por medio de técnicas laparoscópicas. Esto implica la inserción de tubos pequeños a través de la pared abdominal a través de la cual se insertan instrumentos para obtener acceso a la cavidad abdominal con vistas a realizar una cirugía u otros procedimientos de tratamiento en su interior.

En la ilustración, los instrumentos laparoscópicos 12, 14, 16 y 18 se ilustran en su posición. La presente invención proporciona instrumentos y métodos para tratar enfermedades tales como el cáncer pancreático mediante electroporación. La invención proporciona fórceps de electroporación para ser utilizados a través de una técnica laparoscópica con vistas a su aplicación en tejidos dentro de la cavidad abdominal. De este modo, cualquier tumor al que se pueda acceder a través de técnicas laparoscópicas o similares pueden ser tratados según la presente invención.

Haciendo referencia a las Figs. 2 y 3, una forma de realización preferida del aparato incluye un dispositivo 20 de fórceps que comprende un elemento de soporte 22 que tiene un par de electrodos 24 y 26 montados en una articulación aislada del extremo distal del mismo. Un mango 28 de empuñadura de pistola está montado en un extremo proximal del elemento de soporte tubular alargado para la manipulación del mismo. Los electrodos 24 y 26 están montados en una articulación movible de manera que los electrodos se mueven aproximándose y alejándose mutuamente como las mordazas de unas pinzas. Un mango movible 30 está montado de forma pivotante por un extremo superior a la empuñadura 28 y se conecta a través de una conexión 32 movible o de accionamiento a las conexiones de los electrodos que controlan la separación entre ellos. Los electrodos 24 y 26 pueden ser empujados por unos medios de resorte (no mostrados) que actúan entre la empuñadura 28 y el mango 30 hacia la posición abierta o más externa. Los electrodos 24 y 26 están conectados a través de unos conductores en un cable 34 a un generador adecuado 36 de energía o impulsos.

Una unidad detectora adecuada 38 detecta la distancia entre los electrodos y genera una señal que se transmite a través del cable conductor 40 hacia el generador de impulsos. La unidad detectora 38 puede ser un dispositivo tal como un potenciómetro lineal que proporcione una resistencia directamente proporcional a la distancia entre los electrodos 24 y 26. Un manguito o funda telescópica 42 cubre el mecanismo de conexión articulada durante la inserción de los conductores en el cuerpo.

La distancia entre los electrodos 22 y 26 es un parámetro que se dedica al ajuste del voltaje para obtener la amplitud óptima del campo eléctrico a aplicar. Este parámetro y su medición e implementación se pueden llevar a cabo de muchas maneras. Un indicador mecánico acoplado a la conexión articulada del aplicador puede proporcionar una lectura que indique la distancia en centímetros u otras unidades que el operario introduce manualmente en la máquina generadora del campo eléctrico. Un potenciómetro lineal o giratorio conectado a la conexión articulada puede proporcionar una señal eléctrica que proporciona la lectura o salida suministrada directamente al generador 36 de impulsos.

La distancia de los electrodos se puede monitorizar también mediante un cambio de la capacidad, la atenuación de la luz u otros medios que generen alguna forma de señal tal como una señal eléctrica representativa de la distancia entre los electrodos. A continuación la señal puede proporcionar medios para activar una lectura, tal como una indicación numérica en centímetros o similares. La señal también se puede amplificar y dirigir a unos medios adecuados de control que funcionen de manera que fijen el voltaje de un generador 36 de impulsos de manera proporcional a la distancia representada por la señal.

En funcionamiento, una unidad como la anteriormente descrita se inserta en una cavidad de un paciente a través de un tubo 12 y las mordazas de los electrodos se abren y un tejido seleccionado a tratar se coloca y se sujeta entre las mordazas de los electrodos. Se genera una señal proporcional a la distancia entre los electrodos y la misma se introduce de forma bien manual o bien electrónica en el generador 36 de impulsos de manera que genera un impulso proporcional al campo deseado y lo aplica a los electrodos. A continuación el generador de impulsos conectado a los electrodos es accionado por un conmutador activador en la unidad, un conmutador de pedal, o un conmutador en el panel de instrumentos para aplicar repetidamente impulsos a los electrodos con vistas a generar campos eléctricos de una amplitud y duración predeterminadas en el tejido entre los electrodos.

Los campos se generan aplicando una señal eléctrica predeterminada a los electrodos 24 y 26 del dispositivo. Los parámetros de la señal se seleccionan de manera que el tejido entre los electrodos se somete a impulsos cortos de campos eléctricos de gran intensidad suficientes como para provocar la electroporación de las células del tejido entre los electrodos. El voltaje se ajusta de forma precisa de manera que el campo generado tenga la amplitud óptima deseada. Estos campos hacen que las paredes de las células preseleccionadas en el tejido resulten temporalmente permeables para permitir que las moléculas entren en las células preseleccionadas sin matar las células. La permeabilidad se obtiene a partir de la formación temporal de poros en las paredes de las células que son suficientemente grandes como para permitir la migración de las moléculas a través de las paredes de las células.

En las Figs. 4 y 5 se ilustra una forma de realización alternativa de un dispositivo generador de campos eléctricos y la misma se designa genéricamente por medio del numeral 44. Incluye un par de conjuntos separados de electrodos 46 y 48 de agujas conductoras montados en un elemento dieléctrico portador 50 o de soporte. El conjunto 46 de agujas se sujeta en un dispositivo de sujeción fijado que permite ajustar la profundidad asimismo como la distancia de las agujas con respecto al conjunto 46. Cada una de las agujas está provista de un tope 56 de penetración. Un dispositivo 58 de sujeción de separación de la abertura asegura el dispositivo 54 de sujeción en posiciones seleccionadas sobre el soporte 50. Un sensor 60 de separación de la abertura detecta la distancia entre los conjuntos de agujas y genera una señal que se envía al generador de impulsos a través del cable conductor 62. Un generador de impulsos está conectado a los electrodos de las agujas por medio de cables 66 y 68 con las clavijas 70 y 72.

Durante el funcionamiento, una unidad como la anteriormente descrita se selecciona y se monta en un soporte adecuado tal como un conjunto adecuado de dispositivos de sujeción y de brazos articulados como el mostrado. Una columna 76 se sujeta sobre la mesa de operaciones y se extiende hacia arriba con el brazo 78 articulado con respecto a la columna y el brazo 80 articulado sobre el extremo exterior del brazo 78. El soporte 50 está asegurado al extremo exterior del brazo 80. El soporte 50 se posiciona sobre el paciente y las agujas del conjunto 46 se insertan en un lado de un tejido seleccionado de un paciente. Los electrodos 48 se posicionan en otro lado del tejido a tratar y se insertan en el tejido. En el paciente se infunden o inyectan fármacos anticancerosos por medio de una jeringa 82 u otros medios adecuados. Los fármacos u otras moléculas se pueden inyectar en la corriente sanguínea o directamente en el tumor u otro tejido a tratar.

El generador de impulsos conectado a los electrodos se acciona de manera que genera repetidamente campos eléctricos de una amplitud y duración predeterminadas en el tejido situado entre los electrodos. Los campos se generan aplicando una señal eléctrica predeterminada a los electrodos del dispositivo. La distancia entre los electrodos se alimenta en el generador de impulsos como un parámetro. La distancia se puede determinar de diversas formas y se puede alimentar bien manualmente o bien automáticamente hacia el generador.

Haciendo referencia a la Fig. 6, se ilustra un ejemplo de un sistema de medición digital de la abertura. Una banda 84 de trama óptica está fijada al soporte de los electrodos y se mueve con y de forma proporcionalmente directa a la abertura de los electrodos. La banda de la trama está dispuesta entre una fuente 86 de luz y un sensor 88 de luz de manera que el movimiento de la trama interrumpe la luz y genera una señal en el sensor 88 proporcional al movimiento o posición de la trama. La señal se amplifica en un amplificador 90 y se transmite al generador de impulsos que responde de manera que fija el voltaje de salida para que el generador genere y transmita los impulsos de voltaje requeridos hacia los electrodos.

La función del generador en el bloque 36 de alimentación (Fig. 2) es generar una señal eléctrica predeterminada que, cuando se aplica a los electrodos 24 y 26, da como resultado la aplicación de campos eléctricos de una amplitud y duración predeterminadas en el tejido que queda sujeto entre los electrodos. Preferentemente estos campos se aplican repetidamente y su amplitud y duración se optimizan para hacer que las paredes de células preseleccionadas del tejido resulten suficientemente permeables como para permitir que las moléculas terapéuticas entren en las células preseleccionadas.

Haciendo referencia a la Fig. 7, se ilustra un ejemplo de un panel de control para un generador de potencia de impulsos. En el panel ilustrado, los parámetros de los impulsos se pueden ajustar selectivamente por medio de conmutadores. El tiempo entre los impulsos se puede seleccionar de manera que sea menor por medio del conmutador 94 y de manera que sea mayor por medio del conmutador 96 y se puede leer en la salida 98 de lectura. La duración del impulso se puede seleccionar de manera que sea menor por medio del conmutador 100 y mayor por medio del conmutador 102 y se puede leer en la referencia 104. Los conmutadores 106 y 108 reducen o aumentan selectivamente el número de impulsos que se leen en la referencia 110. La intensidad del campo se reduce selectivamente en el conmutador 112 y se incrementa en el conmutador 114 con el valor indicado en la referencia 116. El voltaje se fija para que sea menor o mayor por medio respectivamente de los conmutadores 118 y 120 con los valores leídos en la referencia 122. Este valor de voltaje quedará determinado por la distancia entre los electrodos (en cm) y por la intensidad de campo fijada en kV/cm en la referencia 116. Los conmutadores 124 y 126 de puesta en marcha y parada permiten poner en marcha y detener al generador de impulsos.

Haciendo referencia a las Figs. 8 y 9, se ilustra una forma de realización adicional de la invención y la misma se designa genéricamente con el numeral 124. El aparato, tal como se ilustra, comprende un alojamiento alargado de forma general tubular 126, que tiene un eje longitudinal y un conjunto de canal de guía transversal en un extremo anterior o próximo en el cual está montado de forma ajustable un par de electrodos. El alojamiento 126 se puede construir o formar con cualquier material adecuado, aunque preferentemente un material plástico no conductor adecuado, y se forma con la parte 128 de alojamiento transversal. El alojamiento 128 forma un canal de guía alargado de tipo caja de forma general rectangular formado por una pared posterior 130, una pared superior 132 y una pared inferior 134 cerrado por los extremos por las paredes extremas 136 y 138.

Un tornillo 140 de doble hélice está montado giratoriamente por medio de unos gorrones extremos adecuados 142 y 144 en los agujeros 146 y 148, respectivamente, en las paredes extremas 136 y 138. El tornillo 140 de doble hélice tiene unas roscas de tornillo que comienzan en el extremo del mismo y se extienden en hélices opuestas hacia los extremos opuestos respectivos del mismo. El tornillo 140 tiene un engranaje 150 de piñón formado o montado en el centro del mismo. Un par de bloques o elementos 152 y 154 de montaje de los electrodos están montados en el canal de guía del alojamiento 128 e incluyen los respectivos agujeros roscados 158 y 160, que se acoplan de forma roscada a las respectivas roscas helicoidales dispuestas en oposición del tornillo giratorio 140. En cada uno de los bloques 152 y 154 de montaje se han formado ranuras o receptáculos 162 y 164 en los cuales están montados de forma extraíble un par de electrodos 166 y 168. Los electrodos 166 y 168 están montados de forma extraíble dentro de los zócalos o ranuras 162 y 164 y son desechables. Los electrodos están montados por ejemplo por medio de un par de hojas de ballesta conductoras 206 y 208 de contacto montadas en unos rebajes en los elementos 170 y 172 los cuales están montados en su posición por ejemplo por medio de un par de tornillos de capuchón o similares 174 y 176.

Una rueda 178 accionada por el pulgar incluye un dentado que se engrana con el dentado del engranaje 150 en el tornillo 140 y se proyecta hacia arriba más allá de la parte superior del alojamiento para permitir su giro manual por medio de un pulgar u otro dedo. La rueda 178 accionada por el pulgar está montada giratoriamente en un eje adecuado 180 dentro del alojamiento 126. La rueda 178 accionada por el pulgar también se conecta o acopla de forma accionada a un potenciómetro 182 a través de un tren de engranajes que incluye los engranajes 184 y 186. El potenciómetro 182 está conectado eléctricamente por medio de conductores adecuados a un conector 188 de salida en el que un cable adecuado tal como un hilo telefónico se puede enchufar y conectar a unos medios adecuados sensibles a la señal tales como una lectura digital que proporcione el espacio entre los electrodos o que se conecte directamente a una unidad de potencia de impulsos para proporcionar la entrada necesaria para ajustar la salida de voltaje de forma proporcional a la separación entre los electrodos.

En la forma de realización ilustrada, un cable 190 está conectado de manera que transmite una señal proporcional a la distancia de los electrodos hacia un microprocesador (CPU) 192 que controla un generador 194 de impulsos. El microprocesador determina V a partir de una entrada fijada previamente de intensidad de campo E (V/cm) en la referencia 196 y a partir de la distancia introducida desde el potenciómetro 182. A continuación la CCPU inicia la carga de la batería de condensadores del generador de señal al voltaje V. El operario activa el generador cerrando un conmutador 198, y el generador suministra un impulso a los electrodos 166 y 168. Los electrodos están conectados al generador de impulsos por medio de un cable o cables 202 y 204 que tienen un par de conductores conectados respectivamente a los electrodos a través de las placas 170 y 172 y las grapas elásticas 206 y 208. En la forma de realización ilustrada los conductores (mostrándose solamente uno de ellos 210) están conectados a grapas elásticas conductoras 206 y 208 en acoplamiento conductor con los electrodos en los zócalos en los cuales se enchufan los electrodos desechables.

Durante el funcionamiento, el conjunto de electrodos de calibración de mano se coge y se posiciona de manera que los electrodos 166 y 168 estén tocándose (Fig. 9) para ajustar a cero el instrumento. El instrumento se fija de tal manera que la lectura es cero cuando los electrodos están tocándose y a su distancia máxima representativa de la separación máxima entre ellos. Entre estas dos posiciones se puede proporcionar una lectura digital que muestre una indicación numérica de la distancia entre los electrodos. Los electrodos se ajustan manualmente en su posición para oprimir o acoplarse a lados opuestos de un tumor u otra parte del cuerpo a posicionar entre ellos. Los electrodos se conectan a un generador de impulsos tal como se ha descrito anteriormente, que tenga la capacidad de aplicar un voltaje con impulsos de una amplitud seleccionada. La distancia entre los electrodos es detectada por el potenciómetro 182 y se alimenta hacia la CPU 192. También se puede indicar en una lectura y la distancia introducida en el generador de impulsos de tal manera que el generador se configure para aplicar el voltaje deseado por unidad y distancia entre los electrodos. A continuación el generador de impulsos se activa cerrando el conmutador 198 (por ejemplo pulsando un botón no mostrado) para aplicar el voltaje predeterminado a los electrodos y por lo tanto al tumor u a otro tejido del cuerpo.

En la forma de realización ilustrada el generador 194 de impulsos está provisto de una interfaz tal que la señal de realimentación que define la distancia entre los electrodos proporciona una señal que ajusta el voltaje aplicado por el generador de impulsos para proporcionar la intensidad deseada del campo. Esto requiere un circuito sencillo con lo cual el voltaje representado por la resistencia proporcionada por el potenciómetro 182 que representa la distancia entre los electrodos es utilizado por la CPU 192 para fijar el voltaje a aplicar por el generador 194 de impulsos.

Un campo eléctrico a través de la membrana de una célula da como resultado la creación de poros temporales que son críticos para el proceso de electroporación. El generador de potencia de impulsos proporciona el voltaje (en kV) que viaja a través del tejido en la abertura (en cm) entre los electrodos 166 y 168. Esta diferencia de potencial define lo que se denomina como intensidad de campo eléctrico en la que E es igual a kV/cm. Cada especie celular tiene su propia intensidad de campo crítica para una electroporación óptima. Esto es debido al tamaño de las células, la composición de la membrana y las características individuales de la propia pared celular. Por ejemplo, algunas bacterias gram-positivas son bastante resistentes a la electroporación y requieren intensidades de campo muy altas, es decir, mayores que 17 kV/cm, antes de que se produzca la muerte de la célula y/o la electroporación. Generalmente, la intensidad de campo requerida varía de forma inversa al tamaño de la célula. Típicamente las células de los mamíferos requieren intensidades de campo de entre 200 V/cm hasta varios kV/cm.

Los diversos parámetros, incluyendo intensidades de campo eléctrico, requeridos para la electroporación de cualquier célula conocida están disponibles en general en muchos documentos de investigación que describen la materia, así como en una base de datos mantenida por Genetronics, Inc., San Diego, California, cesionario de la solicitud en cuestión. Los campos eléctricos necesarios para la electroporación de células in vivo, tal como la ECT, son similares en amplitud a los campos requeridos para células in vitro. Estos están comprendidos en el intervalo de 100 V/cm hasta varios kV/cm. Esto ha sido verificado por los propios experimentos de los inventores y los correspondientes a otros descritos en publicaciones científicas. La primera aplicación in vivo de campos eléctricos por impulsos en el campo de la quimioterapia para tratar tumores fue descrita en 1987 por Okino en Japón.

El primer conjunto de experimentos bidimensionales de Okino et al.. fue realizado sobre ratas Donryu en las que se habían inyectado células de carcinoma que evolucionaron hacia tumores. Se realizaron estudios controlados en los que observaron que las condiciones óptimas de tratamiento eran de una intensidad de campo de entre 4 y 5 kV/cm y una duración de impulso de 3 ms a aplicar treinta minutos después de la inyección sistémica del fármaco anticanceroso.

El estudio más sistemático ha sido realizado por Mir y sus colegas en el Instituto Gustave-Roussy en París. Mir et al.. aplicaron su modo de tratamiento a ratones desnudos o convencionales con tumores trasplantados subcutáneos. Los ratones se trataron mediante inyección intramuscular de Bleomicina, seguida por una aplicación de impulsos eléctricos intensos y cortos en el lugar del tumor. Se llevó a cabo un estudio de control en el que se inyectaron 250 mg del fármaco en ambos muslos y se aplicó el campo eléctrico de impulsos de 8 x 100 ms de 1,5 kV/cm a intervalos de un segundo, treinta minutos después de la inyección de Bleomicina. El 35% se curó después de este tratamiento con una intensidad de campo de entre 1,2 y 1,5 kV/cm. Un voltaje menor dio como resultado menos regresiones completas, así como más recidivas.

Mir et al.. realizaron los primeros ensayos clínicos con ECT en pacientes con carcinoma de células escamosas en la cabeza y el cuello y obtuvieron resultados alentadores. El estudio implicó siete pacientes con 32 nódulos situados en la región cervical anterior o parte superior del tórax. Los mismos fueron tratados con Bleomicina de 10 mg por metro cuadrado la cual se proporcionó intravenosamente y con impulsos eléctricos de un generador de onda cuadrada aplicados 3,5 minutos después de la inyección. La cantidad de fármaco utilizado fue menor que 1/6 de la dosis utilizada en la quimioterapia convencional con intensidades de campo de aproximadamente 1,3 kV/cm. Los impulsos variaron entre 4 y 8 a intervalos de un segundo. Los resultados fueron 9 regresiones parciales, 14 regresiones completas, y un crecimiento retardado en comparación con el aumento rápido en los nódulos no tratados (dos sin cambio, y los resultados para tres no se registraron).

La naturaleza del campo eléctrico a generar está determinada por la naturaleza del tejido, el tamaño del tumor y su ubicación. Es deseable que el campo sea lo más homogéneo posible y con la amplitud correcta. Una intensidad de campo excesiva da como resultado una lisis de las células, mientras que una intensidad de campo baja da como resultado una eficacia reducida.

La forma de onda de la señal eléctrica proporcionada por el generador en el bloque 36 ó 194 de alimentación puede ser un impulso que disminuye exponencialmente, un impulso cuadrado, un tren de impulsos oscilante unipolar o un tren de impulsos oscilante bipolar. La intensidad del campo eléctrico puede estar entre 0,2 kV/cm y 20 kV/cm. La duración del impulso puede estar entre diez \mu y 100 ms. Puede haber entre uno y cien impulsos. Evidentemente, la forma de onda, la intensidad de campo eléctrico y la duración de los impulsos dependen del tipo de células y del tipo de moléculas que se van a introducir en las células a través de electroporación

Los generadores de impulsos para llevar a cabo los procedimientos descritos en el presente documento están y han estado disponibles en el mercado durante una serie de años. Estos se pueden modificar fácilmente para proporcionar una interfaz adecuada para la entrada de la señal con vistas a fijar el voltaje tal como se ha descrito en el presente documento.

Un generador de señal adecuado es el ELECTRO CELL MANIPULATOR Modelo ECM 600 disponible comercialmente en GENETRONICS, INC. de San Diego, California, U.S.A. El generador de señal ECM 600 genera un impulso a partir de la descarga completa de un condensador que da como resultado una forma de onda que disminuye exponencialmente. La señal eléctrica generada por el generador de señal ECM 600 está caracterizada por un tiempo de subida rápido y una caída exponencial. En el generador de señal ECM 600, la duración del impulso de electroporación se fija seleccionando uno de entre diez resistores temporizadores indicados de R1 a R10. Son activos tanto en VM Alta (capacidad fijada a cincuenta microfaradios) como en VM Baja (con un intervalo de capacidad de entre 25 y 3,175 microfaradios).

El generador de señal ECM 600 tiene un tornillo regulador que permite el ajuste de la amplitud del voltaje de carga fijado aplicado a los condensadores internos entre 50 y 500 voltios en VM baja y entre 0,05 y 2,5 kV en la VM Alta. La amplitud de la señal eléctrica se muestra en una pantalla incorporada en el generador de señal ECM 600. Este dispositivo incluye además una pluralidad de conmutadores de botón pulsador para controlar la duración del impulso, en el modo de VM Baja, por medio de una combinación simultánea de resistores paralelos a la salida y una batería de siete condensadores adicionales seleccionables.

El generador de señal ECM 600 incluye también un único botón de carga automática y de inicio de impulso. Este botón se puede presionar para iniciar tanto la carga de los condensadores internos al voltaje fijado como para suministrar un impulso a la cámara de flujo pasante en un ciclo automático que dura menos de cinco segundos. El botón manual se puede presionar secuencialmente para aplicar repetidamente el campo eléctrico predeterminado.

Aunque se han descrito unas formas de realización preferidas del presente método y aparato de electroporación implantable para suministro de fármacos y genes, debería entenderse que los expertos en la materia apreciarán que pueden realizarse modificaciones y adaptaciones a dichas formas de realización.

Claims (10)

1. Aparato para la aplicación terapéutica de electroporación a una parte del cuerpo de un paciente, que comprende:

un conjunto de electrodos que incluye un elemento de soporte (22) y un par de electrodos (24, 26) separados de forma ajustable sobre dicho elemento de soporte para posicionar de forma ajustable en acoplamiento con y para generar un campo eléctrico en una posición preseleccionada dentro de un cuerpo de un paciente, caracterizado por:

medios (38) para detectar y generar una señal de distancia proporcional al espacio entre dichos electrodos; y

un generador (36) de impulsos que incluye medios sensibles a dicha señal de distancia para aplicar una señal eléctrica a los electrodos proporcional al espacio entre dichos electrodos con vistas a generar repetidamente campos eléctricos de una amplitud y duración predeterminadas para obligar que las paredes de células preseleccionadas en la parte del cuerpo resulten temporalmente permeables con el fin de permitir que en dichas células preseleccionadas entren moléculas.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de electrodos comprende unos fórceps (20) provistos de mordazas de sujeción móviles definidas por dichos electrodos separados (24, 26).

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que los fórceps (20) son insertables a través de un tubo (12).

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que los fórceps comprenden una parte (42) de eje central, dichas mordazas de sujeción en un extremo de dicha parte de eje, un mango (28, 30) con medios (32) de accionamiento en el otro extremo, y dichos medios para detectar la distancia entre dichos electrodos incluyen medios para detectar la posición relativa de dichos medios de accionamiento.

5. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de electrodos comprende medios de guía que sostienen dichos electrodos para desplazarse acercándose y alejándose mutuamente, un tornillo giratorio (140) en dicho elemento de soporte conectado operativamente para desplazar dichos electrodos, una rueda accionable manualmente (178) para hacer girar dicho tornillo, y dichos medios de detección son un reostato conectado de forma accionable para girar con dicho tornillo.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de electrodos comprende una primera pluralidad de agujas (46) montadas en un primer dispositivo de sujeción fijado en dicho soporte y una segunda pluralidad de agujas (48) montadas en un segundo dispositivo de sujeción montado de forma movible en dicho soporte.

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho generador de impulsos está adaptado para generar una señal eléctrica que tiene una forma de onda seleccionada de entre el grupo que comprende un impulso que disminuye exponencialmente, un impulso cuadrado, un tren de impulsos oscilante unipolar y un tren de impulsos oscilante bipolar.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho generador de impulsos es accionable para generar un campo eléctrico que tiene una intensidad comprendida entre aproximadamente 0,2 kV/cm y 20,0 kV/cm.

9. Aparato según la reivindicación 7, en el que cada impulso generado tiene una duración comprendida entre aproximadamente diez microsegundos y cien milisegundos.

10. Aparato según la reivindicación 7, adaptado para aplicar entre aproximadamente un impulso y cien impulsos a un volumen de tejido determinado.