Modelado y Simulación de la Respuesta Biológica a la Electroporación Electrolítica Aplicada a Tumores

MAINE CALZADO, ENAIDE; OLAIZ, NAHUEL; BERGUES CABRALES, LUIS; TURJANSKI, PABLO

Buenos Aires

Jornada; 5to. Día de la Investigación en Ciencias de la Computación - ICC-CONICET/UBA; 2023

ICC-CONICET/UBA

Introducción. La electroporación electrolítica (E2) aplicada a tumores consiste en suministrar unpulso con decaimiento exponencial, el cual tiene una etapa inicial de alta tensión destinada a electroporar las membranas celulares, y una etapa posterior de baja tensión y más larga duración destinada a suministrar suficiente corriente para inducir la electrólisis en la interfaz entre los electrodos (Fig. 1). Esta técnica novedosa, utilizada para la ablación de tejidos, involucra diferentes procesos biofísicos y biológicos, que necesitan ser entendidos y descritos en detalle. Una manera de comprender mejor los fenómenos complejos que ocurren durante la E2 es a través de la modelación y simulación. Los modelos pueden proporcionarnos información acerca de los efectos que pueden tener los diferentes parámetros del tratamiento y, conducir así a mejorar el protocolo del tratamiento. Existen modelos previos que modelan, de manera independiente, ciertos aspectos de la electroporación [y de la electrólisis. Estos muestran que parámetros tales como la geometría de los electrodos, el voltaje aplicado y la propiedad eléctrica del tejido tratado, entre otros, son factores sumamente importantes en ambos casos.Objetivos. Desarrollar un modelo matemático-computacional, en un dominio espacio-temporal, quepermita estudiar los procesos biofísicos y biológicos que ocurren durante la aplicación de la E2 sobre diferentes tipos de tumores, tal que permita realizar un análisis predictivo de los resultados experimentales más relevantes en los procedimientos clínicos.Discusión y conclusiones. La permeabilización de la membrana celular -debido a la electroporación-, genera que las células sean más sensibles a los productos de la electrólisis. Estosproductos pueden, por lo tanto, ingresar a las células de manera no regulada, causando un deterioro de la homeostasis y, finalmente, la muerte celular. Por lo tanto, hipotetizamos que existe una sinergia entre la electroporación y la electrólisis que hace que la E2 sea una técnica más eficaz que aplicar la electroporación o la electrólisis de manera separada. A través de nuestro modelo in silico de E2 (y posteriormente verificaciones in vitro e in vivo) esperamos mostrar que el tratamiento del tumor puede lograrse con una dosis electrolítica mucho más baja que la requerida para la ablación tisular por simple electrólisis.