ציטוטוקסיות יעילות של טיפול פוטודינמי בתאי אוסטאוסרקומה<em> במבחנה</em
Summary
הפרוטוקול דיווח כאן מאפשר ההערכה של היעילות של טיפול פוטודינמי (PDT) בשורות תאים ואופטימיזציה של הגדרות PDT לפני יישום הטיפול במודלים של בעלי חיים.
Abstract
בשנים האחרונות, חל קושי במציאת טיפולים יעילים יותר נגד סרטן עם תופעות לוואי מערכתיים פחות. לכן הטיפול פוטודינמי הוא גישה חדשנית לטיפול סלקטיבית יותר גידול.
טיפול פוטודינמי (PDT), שעושה שימוש בפוטוסנסיטייזר רעיל (PS), אשר, על הפעלה עם אור באורך גל מסוים בנוכחות חמצן, יוצר רדיקלים שיעוררו תגובה ציטוטוקסיות 1. למרות אישורה לפני כמעט עשרים שנה על ידי ה-FDA, PDT הוא כיום משמש רק לטיפול במספר מצומצם של סוגי הסרטן (עור, שלפוחית השתן) ומחלות nononcological (פסוריאזיס, keratosis actinic) 2.
היתרון העיקרי של השימוש בPDT הוא היכולת לבצע טיפול מקומי, המונע תופעות לוואי מערכתיות. יתר על כן, היא מאפשרת טיפול בגידולים באתרים עדינים (למשל סביב עצבים או כלי דם). הנה, intraoperatיישום ive של PDT נחשב באוסטאוסרקומה (OS), גידול של העצם, כדי למקד את לוויני גידול ראשוניים נשאר מאחור בגידול רקמות לאחר כריתת גידול כירורגית. הטיפול שמטרתו להפחית את מספר הישנויות ולצמצם את הסיכון לגרורות (לאחר ניתוח).
במחקר הנוכחי, אנו מציגים במבחנה נהלי PDT להקים הגדרות PDT אופטימליות לטיפול יעיל של שורות תאים בשימוש נרחב מערכת הפעלה המשמשות לשחזר את המחלה האנושית בעכברי מודל OS intratibial מבוססים היטב. הספיגה של mTHPC נ.ב. נבדקה בספקטרופוטומטר וphototoxicity היה עורר עם עירור אור הלייזר של mTHPC ב652 ננומטר כדי לגרום למוות של תאים הוערך עם assay WST-1 ועל ידי הספירה של תאים ששרדו. הטכניקות הוקמו תאפשר לנו להגדיר את הגדרות PDT אופטימליות למחקרים עתידיים במודלים של בעלי חיים. הם כלי קל ומהיר להערכת היעילות של טיפול פוטודינמי <em> במבחנה לפני יישום in vivo.
Introduction
המצב של היום של טיפול האמנות של אוסטאוסרקומה (OS), גידול עצם עיקרי, כולל שילוב של כימותרפיה adjuvant הניאו וניתוח. משטר טיפול זה גילה עלייה בשיעור ההישרדות של חולים עם מחלה מקומית מכ 20% לפני השימוש בכימותרפיה, כדי כיום בין 60-70% 3, 4. עם זאת, בשני העשורים האחרונים, ההישרדות הכוללת של חולים עם מחלת OS מקומית התייצבה 4, 5. יתר על כן, 30-40% מהחולים האלה להשנות תוך 3 שנים לאחר אבחון וחולים עם מחלה גרורתית ימשיכו להיות הישרדות עניות של 20-30% 4, 6, 7. כדי לשפר את התוצאה של חולים אלה, אסטרטגיות טיפוליות חדשות צריכים להיות מפותחות.
טיפול פוטודינמי (PDT), טיפול נגד סרטן ולא רומן, משתמש באור באורך גל מסוים לעירור של photosensiTizer (PS), אשר מצטבר בתאים הסרטניים לאחר הזרקתה למחזור הדם. אור עירור הלייזר של PS מייצר רדיקלים בנוכחות החמצן, אשר לגרום לתגובה ציטוטוקסיות בתאים סרטניים ומוות של תאים. חוץ ממנגנון עיקרי זה, שני PDT נוסף עורר תהליכים ביולוגיים יתרמו לצמיחת גידול מופחתת: PDT גורם להתכווצות כלי דם והיווצרות קרישי דם על נימי הדם הזעיר וגידול, וכתוצאה מכך היפוקסיה מקומית ואנוקסיה בתוך הגידול, מה שמוביל לאוטם גידול. לבסוף, PDT נפצע ותאים סרטניים מתים לעורר תגובה חיסונית מקומית, תכונה ייחודית למדי של PDT. זה כולל את מערכת המשלימה והפעלה של אנטיגן הצגת תאים דנדריטים 8. לכן, תנאים שנוצרו להצגת אנטיגנים סרטניים עם ההפעלה הבאה של תאי הלימפה, מה שמובילים לחסינות ספציפית גידול.
עד כה, PDT כבר בשימוש לטיפול בסוגים שונים של גידולים ברקמות רכים וhyperplאסיה של, כגון keratosis actinic, ושטו בארט, גידולי Endobronchial, סרטן שלפוחית השתן, קרצינומה של תאים הבזליים, וטיפול פליאטיבי של סרטן הראש והצוואר 2. הטיפול ידוע לגרום נמק בקנה מידה מקומי, גדול עם מעט תופעות לוואי בלבד, ולכן יש לו הפוטנציאל למיגור רקמת גידול באופן סלקטיבי. למרות יתרונות אלה, היישום של PDT נשאר מבחינה טכנית תובעני יותר מהממשל של תרופות כימותרפיות. על מנת להשיג יעילות מרבית, ריכוז PS, זמן חשיפה לאור וסך העברת אנרגיית אור צריך להיות מותאם. ניתן לעשות זאת בניסויי vivo, אבל, בגלל המספר הגדול היחסי של פרמטרים שצריכים להיות מותאמים, הוא יעיל יותר בהתחלה כדי לקבוע תנאים אופטימליים במבחנה.
בניסויים שתוארו להלן, שבדקנו את היעילות במבחנה של PDT באמצעות CHL PS 5,10,15,20-tetrakis (meta-hydroxyphenyl)אורין, מקוצר mTHPC (איור 1 א). mTHPC הוא החומר הפעיל במוצר הרפואי Foscan, אשר משמש כיום במרפאת לטיפול פליאטיבי של סרטן הראש והצוואר. זהו אחד נ.ב. החזק ביותר, גרימת נזק לתאים מסיביים כבר בריכוזים נמוכים, וזה הודגם להיות עדיף על PS האחר במונחים של רקמת חדירה 9, 10. ספקטרום בליעת האור שלו (איור 1) מראה שתי פסגות בולטות, אחד ב417 ננומטר ושני ב652 ננומטר, המשמשות ללוקליזציה רקמות של צבירת PS ולזירוז PDT, בהתאמה.
נכון לעכשיו, ניסוח liposomal לmTHPC הוא בפיתוח. כאן, אנו מתארים את הנהלים לכמת את הספיגה של ניסוח liposomal זה, ולבצע PDT בשתי שורות תאי מערכת הפעלה אנושיות; HOS גרורתי הנמוך ותאי 143B גרורתי גבוהים. חלק מהנתונים שהוצגו כאן כבר דיווחו 11 קודם לכן. הגישת דואר המתוארת כאן מאפשרת לנו לחקור את ההשפעה של פנוטיפ גרורתי ביעילות PDT. 143B תאים, הזריקו orthotopically לגפיים האחורי של עכברי SCID חסרים חיסוניים לגרום לגידולי intratibial גרורות ראשוניים, מודל חיקוי המחלה הגרורה האדם באופן הדוק. לכן, בניסויים במבחנה המוצעים הם בצורה מושלמת מתאימים כדי להעריך את ההגדרות אופטימלי PDT להיות מאוחר יותר נעשה שימוש בניסויי in vivo.
Protocol
Representative Results
Discussion
כדי להשיג cytotoxicity האופטימלי בתגובה לPDT, זה הכרחי כדי לבחור את הגדרות לייזר אור הנכונות ובזמני דגירה. הנהלים שתוארו כאן הם עקביים ויעילים כדי לקבוע ספיגת PS ולכמת cytotoxicity PDT מושרה במבחנה. שימוש באורכי גל הקליטה הספציפי של mTHPC PS, ספיגת PS הסלולרית ניתן לקבוע באופן ישיר, ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לbiolitec המחקר GmbH (Jena, גרמניה) לחביבות לתת לנו ניסוח mTHPC liposomal, עם תודה מיוחדת לסוזנה Grafe וארנו Wiehe לעזרתם ומומחיות טכנית. כמו כן, אנו רוצים להודות לקרסטין ריידי, שנוצר חלק גדול מהתוצאות והיה coresponsible לפרסומו 11.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מSchweizerischer Verein Balgrist, אוניברסיטת ציריך, ציריך Krebsliga כמו גם על ידי מענק מל 'וולטר וקרן יוהנה וולף, ציריך, שוויץ ומענק מEuroNanoMed ERA-NET / SNF שוויצרי הקרן הלאומית למדע 31NM30-131004/1. עבודה זו נתמכה גם על ידי תכנית (מאוד מיוחדת לרפואה) לשלד ושרירי אונקולוגיה של ציריך Kanton HSM.
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 |
Referências
- 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).
