ऑस्टियो सार्कोमा कोशिकाओं में Photodynamic थेरेपी के साइटोटोक्सिक प्रभावकारिता<em> इन विट्रो</em
Summary
यहां बताया प्रोटोकॉल की अनुमति देता है photodynamic सेल लाइनों में थेरेपी (पीडीटी) और पशु मॉडल में चिकित्सा लागू करने से पहले पीडीटी सेटिंग्स का अनुकूलन की प्रभावकारिता का मूल्यांकन.
Abstract
हाल के वर्षों में, कम प्रणालीगत दुष्प्रभाव के साथ कैंसर के खिलाफ अधिक प्रभावी उपचार खोजने में परेशानी हुई है. इसलिए Photodynamic थेरेपी एक अधिक ट्यूमर चयनात्मक उपचार के लिए एक उपन्यास दृष्टिकोण है.
ऑक्सीजन की उपस्थिति में एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य के प्रकाश के साथ सक्रियण पर, एक साइटोटोक्सिक प्रतिक्रिया 1 बटोर कि ऑक्सीजन कण उत्पन्न करता है, जो एक nontoxic photosensitizer (पी एस), का उपयोग करता है कि Photodynamic थेरेपी (पीडीटी). एफडीए द्वारा लगभग बीस साल पहले अपने अनुमोदन के बावजूद, पीडीटी आजकल केवल प्रकार के कैंसर (त्वचा, मूत्राशय) और nononcological रोग (सोरायसिस, सुर्य keratosis) 2 की सीमित संख्या के इलाज के लिए प्रयोग किया जाता है.
पीडीटी का उपयोग करने का प्रमुख लाभ प्रणालीगत दुष्प्रभाव से बचाता है जो एक स्थानीय उपचार, प्रदर्शन करने की क्षमता है. इसके अलावा, यह (नसों या रक्त वाहिकाओं के आसपास जैसे) नाजुक स्थलों पर ट्यूमर के इलाज के लिए अनुमति देता है. इधर, एक intraoperatपीडीटी के Ive आवेदन osteosarcoma (ओएस) में, प्राथमिक ट्यूमर उपग्रहों को लक्षित करने के लिए हड्डी के एक ट्यूमर, शल्य ट्यूमर लकीर के बाद आसपास के ऊतकों ट्यूमर में पीछे छोड़ दिया है माना जाता है. उपचार recurrences की संख्या को कम करने के लिए और (पश्चात) मेटास्टेसिस के लिए जोखिम को कम करना है.
अध्ययन में मौजूद है, हम अच्छी तरह से स्थापित intratibial ओएस माउस मॉडल में मानव रोग पुन: पेश करने के लिए उपयोग किया जाता है कि व्यापक रूप से इस्तेमाल ओएस सेल लाइनों के प्रभावी उपचार के लिए इष्टतम पीडीटी सेटिंग्स स्थापित करने के लिए इन विट्रो पीडीटी प्रक्रियाओं में प्रस्तुत करते हैं. पुनश्च mTHPC की तेज एक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और phototoxicity एक WST-1 परख के साथ और जीवित कोशिकाओं की गिनती द्वारा मूल्यांकन कोशिका मृत्यु को उत्पन्न करने के लिए 652 एनएम पर mTHPC की लेजर प्रकाश उत्तेजना के साथ उकसाया था के साथ जांच की गई थी. स्थापित तकनीक पशु मॉडल में भविष्य के अध्ययन के लिए इष्टतम पीडीटी सेटिंग्स को परिभाषित करने के लिए सक्षम. वे पीडीटी की प्रभावकारिता के मूल्यांकन के लिए एक आसान और त्वरित उपकरण हैं <em> इन विट्रो विवो में एक आवेदन से पहले.
Introduction
Osteosarcoma (ओएस) की कला उपचार के आज के राज्य, एक प्राथमिक हड्डी के ट्यूमर, नव सहायक कीमोथेरेपी और सर्जरी का एक संयोजन शामिल हैं. इस इलाज के आहार कीमोथेरेपी का उपयोग करने से पहले लगभग 20% से स्थानीय रोग के साथ रोगियों के जीवित रहने की दर में वृद्धि से पता चला है, वर्तमान में 4, 3% 60-70 के बीच. हालांकि, पिछले दो दशकों में, स्थानीय रोग के साथ ओएस रोगियों के समग्र अस्तित्व, 5 4 plateaued है. इसके अलावा, इन रोगियों के 30-40% के निदान के बाद 3 साल के भीतर पलटा और metastatic रोग के साथ रोगियों के 20-30% 4 के एक गरीब अस्तित्व, 6, 7 के लिए जारी. इन रोगियों के परिणाम में सुधार करने के लिए, नई चिकित्सकीय रणनीति विकसित किए जाने की जरूरत है.
Photodynamic थेरेपी (पीडीटी), एक नहीं बल्कि उपन्यास चिकित्सा विरोधी, एक photosensi की उत्तेजना के लिए एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य के प्रकाश का उपयोग करता हैखून में इसकी इंजेक्शन के बाद ट्यूमर कोशिकाओं में जम जाता है, जो tizer (पी एस),. पुनश्च की लेजर प्रकाश उत्तेजना ट्यूमर कोशिकाओं और कोशिका मृत्यु में साइटोटोक्सिक प्रतिक्रिया को प्रेरित जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में ऑक्सीजन कण, उत्पन्न करता है. पीडीटी ट्यूमर रोधगलन के लिए अग्रणी वाहिकासंकीर्णन और ट्यूमर microvasculature की thrombus गठन का कारण बनता है और ट्यूमर के अंदर फलस्वरूप स्थानीय हाइपोक्सिया और अनॉक्सिता: इस प्राथमिक तंत्र के अलावा दो अतिरिक्त पीडीटी जैविक प्रक्रियाओं कम ट्यूमर के विकास के लिए योगदान पैदा की. अंत में, पीडीटी घायल और मरने से ट्यूमर कोशिकाओं को एक स्थानीय प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, पीडीटी के बजाय एक अनूठी विशेषता ट्रिगर. इस प्रणाली पूरक और वृक्ष के समान कोशिकाओं 8 पेश प्रतिजन के सक्रियण शामिल है. इस प्रकार, शर्तों ट्यूमर विशिष्ट प्रतिरक्षा करने के लिए अग्रणी, lymphoid कोशिकाओं के बाद सक्रियण के साथ ट्यूमर प्रतिजनों की प्रस्तुति के लिए बनाई गई हैं.
अब तक, पीडीटी नरम ऊतक ट्यूमर और hyperpl के कई प्रकार के इलाज के लिए इस्तेमाल किया गया हैएशिया की, इस तरह के सुर्य keratosis, बैरेट की घुटकी, endobronchial ट्यूमर, मूत्राशय कैंसर, बेसल सेल कार्सिनोमा, और सिर और गर्दन के कैंसर 2 की उपशामक उपचार के रूप में. इलाज केवल थोड़ा साइड इफेक्ट के साथ स्थानीय, बड़े पैमाने नेक्रोसिस उत्पन्न करने के लिए जाना जाता है, और इस प्रकार चुनिंदा ट्यूमर ऊतक उन्मूलन करने की क्षमता है. इन फायदों के बावजूद, पीडीटी के आवेदन chemotherapeutic दवाओं के प्रशासन से तकनीकी रूप से अधिक की मांग बनी हुई है. अधिक से अधिक प्रभावकारिता, पी एस एकाग्रता, प्रकाश जोखिम समय और कुल प्रकाश ऊर्जा हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए. इस vivo प्रयोगों में किया जा सकता है, लेकिन, क्योंकि अनुकूलित करने की आवश्यकता है कि मापदंडों के रिश्तेदार बड़ी संख्या में, यह शुरू में इन विट्रो में इष्टतम स्थितियों का निर्धारण करने के लिए और अधिक कुशल है.
नीचे वर्णित प्रयोगों में, हम पी एस 5,10,15,20-tetrakis (मेटा hydroxyphenyl) सीएचएल का उपयोग पीडीटी के इन विट्रो प्रभावकारिता का परीक्षण कियाOrin, mTHPC (चित्रा 1 ए) में संक्षिप्त. mTHPC वर्तमान में सिर और गर्दन के कैंसर के उपशामक उपचार के लिए क्लिनिक में प्रयोग किया जाता है जो औषधीय उत्पाद Foscan, में सक्रिय पदार्थ है. यह कम मात्रा में पहले से ही बड़े पैमाने पर सेल नुकसान उत्प्रेरण, सबसे शक्तिशाली पुनश्च में से एक है, और यह ऊतक प्रवेश 9, 10 के मामले में अन्य पुनश्च से बेहतर प्रदर्शन किया था. इसके प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रम (चित्रा 1 बी) क्रमशः पुनश्च जमते के ऊतक स्थानीयकरण के लिए और पीडीटी शामिल होने के लिए उपयोग किया जाता है जो दो प्रमुख चोटियों, 417 एनएम पर एक और 652 एनएम पर एक दूसरा, को दिखाती है.
वर्तमान में, mTHPC के लिए एक लिपोसोमल सूत्रीकरण विकास के अंतर्गत है. यहाँ, हम इस लिपोसोमल निर्माण के तेज यों, और दो मानव ओएस सेल लाइनों में पीडीटी प्रदर्शन करने के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन; कम metastatic अस्पताल और उच्च metastatic 143B कोशिकाओं. यहाँ प्रस्तुत आंकड़ों से कुछ 11 पहले सूचित किया गया है. गुयहाँ वर्णित ई दृष्टिकोण पीडीटी प्रभावकारिता पर एक metastatic phenotype के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए सक्षम बनाता है. Orthotopically प्रतिरक्षा कमी SCID चूहों के हिंद अंग में इंजेक्शन 143B कोशिकाओं, intratibial metastasizing प्राथमिक ट्यूमर, निकट मानव metastasizing रोग नकल उतार एक मॉडल का कारण. इस प्रकार, प्रस्तावित इन विट्रो प्रयोगों इष्टतम पीडीटी सेटिंग्स बाद में विवो प्रयोगों में इस्तेमाल किया जा करने के लिए मूल्यांकन करने के लिए पूरी तरह उपयुक्त हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
पीडीटी के जवाब में इष्टतम cytotoxicity प्राप्त करने के लिए, यह सही लेजर प्रकाश सेटिंग्स और ऊष्मायन बार चुनने के लिए महत्वपूर्ण है. यहाँ वर्णित प्रक्रियाओं पुनश्च तेज निर्धारित करने के लिए और इन विट्रो में ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों कृपया उनकी मदद और तकनीकी विशेषज्ञता के लिए Susanna GRAFE और Arno Wiehe के लिए विशेष धन्यवाद के साथ, लिपोसोमल mTHPC तैयार करने के साथ हमें प्रदान करने के लिए BIOLITEC रिसर्च जीएमबीएच (जेना, जर्मनी) को धन्यवाद देना चाहूंगा. हम भी परिणाम का एक बड़ा हिस्सा उत्पन्न होता है और इसके प्रकाशन के लिए 11 coresponsible था जो Kerstin Reidy, धन्यवाद देना चाहूंगा.
इस काम Schweizerischer Verein Balgrist, ज्यूरिख विश्वविद्यालय, Krebsliga ज्यूरिख के साथ ही वाल्टर एल और जोहन्ना भेड़िया फाउंडेशन, ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड से अनुदान और EuroNanoMed काल नेट / एसएनएफ स्विस से अनुदान द्वारा समर्थित द्वारा अनुदान से किया गया था राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन 31NM30-131004/1. यह काम भी HSM Kanton ज्यूरिख के musculoskeletal कैंसर विज्ञान के लिए (अति विशिष्ट चिकित्सा) कार्यक्रम के द्वारा समर्थित किया गया.
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).
