السامة للخلايا فعالية العلاج الضوئي في خلايا عظمية<em> في المختبر</em
Summary
بروتوكول ذكرت هنا يسمح تقييم فعالية العلاج الضوئي (PDT) في خطوط الخلايا وتعظيم الاستفادة من إعدادات PDT قبل تطبيق العلاج في النماذج الحيوانية.
Abstract
في السنوات الأخيرة، كان هناك صعوبة في إيجاد علاجات أكثر فعالية ضد السرطان مع أقل آثار جانبية جهازية. بالتالي العلاج الضوئي هو نهج جديدة لعلاج أكثر انتقائية الورم.
العلاج الضوئي (PDT) أن يجعل من استخدام الضيائي غير سام (PS)، والتي، على تفعيل مع ضوء طول موجة محددة في وجود الأكسجين، وتولد الجذور الأكسجين التي تثير استجابة السامة للخلايا 1. على الرغم من موافقتها منذ ما يقرب من عشرين عاما من قبل ادارة الاغذية والعقاقير، وتستخدم في الوقت الحاضر PDT فقط لعلاج عدد محدود من أنواع السرطان (الجلد والمثانة) وأمراض nononcological (الصدفية، تقران سافع) 2.
والميزة الرئيسية لاستخدام PDT هو القدرة على إجراء المعالجة المحلية، والذي يمنع الآثار الجانبية الجهازية. وعلاوة على ذلك، فإنه يسمح علاج الأورام في مواقع حساسة (مثلا حول الأعصاب أو الأوعية الدموية). هنا، وهو intraoperatويعتبر تطبيق إيف من PDT في عظمية (OS)، ورم العظام، لاستهداف أقمار الورم الرئيسي خلفها الورم في الأنسجة المحيطة بعد استئصال الورم الجراحية. يهدف العلاج إلى تقليل عدد تكرار وإلى الحد من المخاطر ل(بعد عملية) ورم خبيث.
في هذه الدراسة، فإننا نقدم في المختبر إجراءات PDT لإنشاء إعدادات PDT الأمثل لعلاج فعال من خطوط الخلايا المستخدمة على نطاق واسع OS التي تستخدم لإنتاج الأمراض التي تصيب البشر في نماذج الماوس OS intratibial راسخة. تم فحص امتصاص للPS mTHPC مع وأثار طيفي والضيائية مع ضوء الليزر الإثارة من mTHPC في 652 نانومتر للحث على موت الخلايا المقررة مع WST-1 فحص وفرز الخلايا على قيد الحياة. تقنيات إنشاء تمكننا من تحديد إعدادات PDT الأمثل للدراسات المستقبلية في النماذج الحيوانية. فهي أداة سهلة وسريعة لتقييم فعالية PDT <em> في المختبر قبل تطبيق في الجسم الحي.
Introduction
الدولة اليوم من العلاج فن عظمية (OS)، ورم العظام الأولية، ويشمل مجموعة من المحافظين الجدد العلاج الكيميائي المواد المساعدة والجراحة. وكشف هذا نظام المعالجة زيادة في معدل بقاء المرضى الذين يعانون من مرض المترجمة من حوالي 20٪ قبل استخدام العلاج الكيميائي، لحاليا بين 60-70٪ 3، 4. ومع ذلك، في العقدين الأخيرين، فقد استقر على البقاء الإجمالي من المرضى يعانون من مرض OS المحلية 4، 5. علاوة على ذلك، 30-40٪ من هؤلاء المرضى الانتكاس في غضون 3 سنوات بعد التشخيص والاستمرار المرضى الذين يعانون من المرض المنتشر أن يكون لها بقاء الفقراء من 20-30٪ 4، 6، 7. لتحسين نتائج هؤلاء المرضى، والحاجة إلى تطوير استراتيجيات علاجية جديدة.
العلاج الضوئي (PDT)، والعلاج المضادة للسرطان الرواية بدلا من ذلك، يستخدم ضوء طول موجة محددة لالإثارة من photosensitizer (PS)، التي تتراكم في الخلايا السرطانية بعد الحقن لها في مجرى الدم. ضوء الليزر الإثارة من PS يولد الجذور الأكسجين في وجود الأكسجين، مما يحفز رد فعل السامة للخلايا في الخلايا السرطانية وموت الخلايا. إلى جانب هذه الآلية الأولية، أثار إضافيتين PDT تسهم العمليات البيولوجية لانخفاض نمو الورم: PDT يسبب تضيق الأوعية وتكوين خثرة من الأوعية الدموية الدقيقة الورم، ونقص الأكسجة بالتالي المحلية ونقص الأكسجين داخل الورم، مما يؤدي إلى احتشاء الورم. أخيرا، أصيب PDT ويموتون الخلايا السرطانية يؤدي الى استجابة مناعية المحلية، وهي ميزة فريدة من نوعها بدلا من PDT. هذا ينطوي على نظام مكمل وتفعيل مستضد تقديم الخلايا الجذعية 8. وبالتالي، يتم تهيئة الظروف لعرض مستضدات الأورام مع تفعيل لاحقة من الخلايا اللمفاوية، مما يؤدي إلى الحصانة محددة الورم.
حتى الآن، وقد استخدم لعلاج PDT عدة أنواع من أورام الأنسجة الرخوة وhyperplفي آسيا، مثل تقران سافع والمريء باريت، وأورام داخل القصبة، وسرطان المثانة، وسرطان الخلايا القاعدية، والمعالجة الملطفة لسرطان الرأس والرقبة 2. ومن المعروف أن العلاج للحث المحلية، على نطاق واسع نخر مع الآثار الجانبية قليلا فقط، وبالتالي لديه القدرة على القضاء بشكل انتقائي الأنسجة السرطانية. على الرغم من هذه المزايا، وتطبيق PDT لا تزال من الناحية الفنية أكثر تطلبا من إدارة المخدرات العلاج الكيميائي. من أجل تحقيق فعالية قصوى، وتركيز PS، وقت التعرض للضوء ومجموع نقل الطاقة الضوئية في حاجة إلى أن يكون الأمثل. ويمكن أن يتم ذلك في في التجارب المجراة، ولكن، نظرا لوجود عدد كبير من المعلمات النسبية التي تحتاج إلى أن يكون الأمثل، وهو أكثر فعالية لتحديد الظروف المثلى في البداية في المختبر.
في التجارب المذكورة أدناه، ونحن اختبار فعالية في المختبر من PDT باستخدام PS-5،10،15،20 tetrakis (الفوقية hydroxyphenyl) شيليأورين، يختصر mTHPC (الشكل 1A). mTHPC هو المادة الفعالة في المنتج الطبية Foscan، والذي يستخدم حاليا في العيادة لتلقي العلاج الملطفة لسرطان الرأس والرقبة. وهي واحدة من أقوى PS، الأمر الذي أدى تلف الخلايا الضخمة بالفعل في تركيزات منخفضة، وقد تبين أن تكون متفوقة على غيرها PS من حيث اختراق الأنسجة 9، 10. في امتصاص الضوء الطيف (الشكل 1B) يبين اثنين من قمم بارزة، واحد في 417 نانومتر، والثانية في 652 نانومتر، والتي تستخدم لتوطين الأنسجة تراكم PS وPDT الحث على التوالي.
حاليا، صياغة الليبوسومال لmTHPC هي قيد التطوير. هنا، نحن تصف إجراءات لقياس الإقبال على هذه الصيغة الليبوسومال، وأداء PDT في اثنين من خطوط الخلايا OS الإنسان، وملتحقا النقيلي منخفضة والخلايا 143B النقيلي عالية. وقد تم الإبلاغ عن بعض البيانات المقدمة هنا في وقت سابق 11. النهج ه الموصوفة هنا تمكننا من دراسة تأثير النمط الظاهري المنتشر على PDT فعالية. 143B الخلايا، وحقن orthotopically في الأطراف الخلفية من المناعة الفئران SCID ناقصة يسبب الأورام الأولية المتفاقمة intratibial، نموذج محاكاة عن كثب مرض نقيلي الإنسان. وبالتالي، فإن التجارب في المختبر المقترحة هي مناسبة تماما لتقييم إعدادات PDT الأمثل لاستخدامها في وقت لاحق في التجارب المجراة.
Protocol
Representative Results
Discussion
لتحقيق السمسة الأمثل ردا على PDT، لا بد من اختيار الحق وإعدادات ضوء الليزر ومرات الحضانة. الإجراءات الموصوفة هنا هي متسقة وفعالة لتحديد امتصاص PS وقياس السمية الخلوية PDT يتسبب في المختبر. باستخدام موجات الامتصاص النوعي للPS mTHPC، يمكن تحديد امتصاص PS الخلوية بطريقة م?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أشكر biolitec بحوث محدودة (جينا، ألمانيا) لتتكرم تزويدنا صياغة الليبوسومال mTHPC، مع شكر خاص لسوزانا GRAFE وأرنو Wiehe لمساعدتهم والخبرة التقنية. نحن أيضا نود أن نشكر كيرستين ريدي، الذي ولدت على جزء كبير من النتائج وكان coresponsible لنشره 11.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من Schweizerischer VEREIN Balgrist، جامعة زيوريخ، وزيوريخ Krebsliga فضلا عن منحة من والتر L. ومؤسسة جوانا وولف، زيوريخ، سويسرا ومنحة من EuroNanoMed ERA-NET / الجبهة الوطنية الصومالية السويسرية المؤسسة الوطنية للعلوم 31NM30-131004/1. وأيد هذا العمل أيضا من قبل HSM برنامج (الطب متخصصة للغاية) لعلم الأورام العضلية الهيكلية من Kanton زيوريخ.
Materials
| DMEM | PAA GmbH, Freiburg, Germany | E15-883 | |
| HAM F12 | PAA GmbH, Freiburg, Germany | E15-817 | |
| heat-inactivated fetal calf serum | GIBCO, Basel, Switzerland | 10500-064 | |
| mTHPC | biolitec research GmbH, Jena, Germany | As this liposomal formulation is originating from R & D no catalogue number is available at the moment. Stock: 1.5mg/ml; provided in a 9:1 mixture of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and dipalmitoylphosphatidylglycerol (DPPG; >99% purity) |
|
| Spectramax Gemini XS plate reader | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | ID# 861 | |
| Microscope Zeiss Observer.Z1 | Axio Observer, Axio Vision Release 4.6.3 SP1, Jena Germany | ||
| Ceralas PDT 652 nm Laser | Biolitec AG, Jena, Germany | LD652nm2W400u | |
| Water-soluble tetrazolium (WST) reagent | Roche Diagnostics AG, Rotkreuz, Switzerland | 1644807 |
References
- Juarranz, A., Jaen, P., Sanz-Rodriguez, F., Cuevas, J., Gonzalez, S. Photodynamic therapy of cancer. Basic principles and applications. Clin. Transl. Oncol. 10, 148-154 (2008).
- Agostinis, P., et al. Photodynamic therapy of cancer: an update. CA Cancer. 61, 250-281 (2011).
- D’Adamo, D. R. Appraising the current role of chemotherapy for the treatment of sarcoma. Semin. Oncol. 38 Suppl 3, 19-29 (2011).
- Allison, D. C., et al. A meta-analysis of osteosarcoma outcomes in the modern medical era. Sarcoma. , (2012).
- Anninga, J. K., et al. Chemotherapeutic adjuvant treatment for osteosarcoma: where do we stand. Eur. J. Cancer. 47, 2431-2445 (2011).
- Bacci, G., et al. Pattern of relapse in patients with osteosarcoma of the extremities treated with neoadjuvant chemotherapy. Eur. J. Cancer. 37, 32-38 (2001).
- Briccoli, A., et al. Resection of recurrent pulmonary metastases in patients with osteosarcoma. Cancer. 104, 1721-1725 (2005).
- Milla Sanabria, L., et al. Direct and indirect photodynamic therapy effects on the cellular and molecular components of the tumor microenvironment. Biochim. Biophys. Acta. 1835, 36-45 (2013).
- Mitra, S., Foster, T. H. Photophysical parameters, photosensitizer retention and tissue optical properties completely account for the higher photodynamic efficacy of meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin vs Photofrin. Photochem. Photobiol. 81, 849-859 (2005).
- Ma, L., Moan, J., Berg, K. Evaluation of a new photosensitizer, meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin, for use in photodynamic therapy: a comparison of its photobiological properties with those of two other photosensitizers. Int. J. Cancer. 57, 883-888 (1994).
- Reidy, K., Campanile, C., Muff, R., Born, W., Fuchs, B. mTHPC-mediated photodynamic therapy is effective in the metastatic human 143B osteosarcoma cells. Photochem. Photobiol. 88, 721-727 (2012).
- Triesscheijn, M., Ruevekamp, M., Aalders, M., Baas, P., Stewart, F. A. Comparative sensitivity of microvascular endothelial cells, fibroblasts and tumor cells after in vitro photodynamic therapy with meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin. Photochem. Photobiol. 80, 236-241 (2004).
- Triesscheijn, M., Baas, P., Schellens, J. H., Stewart, F. A. Photodynamic therapy in oncology. Oncologist. 11, 1034-1044 (2006).
- Burch, S., et al. Treatment of canine osseous tumors with photodynamic therapy: a pilot study. Clin. Orthop. Relat. Res. 467, 1028-1034 (2009).
