Efekt fotodynamiczny w leczeniu nowotworów

648
Mechanizm efektu fotodynamicznego 600
Czas czytania: 4 min

Terapia fotodynamiczna stosowana jest w leczeniu powierzchniowych zmian nowotworowych z wyłączeniem czerniaka. Sama terapia zakłada interakcję trzech składników: światła, substancji aktywowanej światłem i tlenu.

Trochę historii

Pierwsze badania nad zagadnieniami wpływu terapii fotodynamicznych na tkanki odbywały się w Physics Institute of São Carlos. Badania miały na celu połączenie terapii fotodynamicznej z fotodiagnozowaniem zmian złośliwych za pomocą fluorescencji. Stronę biznesową przedsięwzięcia zabezpieczały MM Optics i PDT Pharma. Instytucją związaną z projektem od strony klinicznej była Fundação Amaral Carvalho de Jau. Obecnie komercyjne urządzenie jest oferowane przez firmę MM Optics Ltda, która to firma posiada atest medyczny na urządzenie i prawo znakowania go CE.

Zasada działania terapii fotodynamicznej

Terapia fotodynamiczna (ang. Photodynamic Therapy PDT) opiera się na istnieniu 3 czynników:

  • Światła
  • Substancji aktywowanej światłem
  • Tlenu

Oddziaływanie ma na celu wyprodukowanie z użyciem substancji fotoaktywnej reaktywnej formy tlenu. Reaktywna forma tlenu doprowadza do śmierci komórki.

Mechanizm efektu fotodynamicznego 600

Rys. 1 Efekt fotodynamiczny — zasada działania.

Największym ograniczeniem terapii jest konieczność wystąpienia światła, tlenu i substancji fotoaktywnej w dostatecznej ilości w tkance docelowej. Przy braku tylko jednego z tych czynników efektu fotodynamicznego nie otrzymamy.

PDT jest uważany za minimalnie inwazyjną i wysoce selektywną formę terapii. Dzieje się tak dlatego, że substancja fotoaktywna akumuluje się głównie w komórkach nowotworowych. W efekcie terapii uszkodzeniu ulega głównie tkanka guza, pozostawiając tkanki sąsiadujące nietknięte.

Źródło światła użyte w terapii fotodynamicznej musi mieć odpowiednią długość fali aby wpłynąć na substancję fotoaktywną. Z drugiej strony długość ta musi wnikać odpowiednio głęboko w tkankę. W opisywanej terapii używa się protoporfiryny IX (PpIX), której spektrum absorpcji jest pokazane na rysunku 2. Protoporfiryna jest uzyskiwana poprzez podanie jej prekursorów ALA lub Metyl-ALA.

Pochłanianie protoporfiryny 450

Rys. 2. Absorpcja znormalizowana protoporfiryny.

W terapii używa się światła czerwonego o długości 630nm jako aktywatora. Z wykresu widać, że maksimum absorpcji protoporfiryny występuje przy długości fali 405nm. Jednak przy tej długości fali penetracja tkanki staje się ograniczeniem terapii.

Głębokość penetracji tkanki 575

Rys 3. Głębokość wnikania poszczególnych długości fali.

Długość fali 630nm umożliwia dużo głębszą penetrację, a ponadto w tym obszarze występuje lokalne maksimum absorpcji PpIX.

Kiedy światło wchodzi w interakcję z substancją fotoaktywną rozpoczyna się szereg reakcji chemicznych. W ich wyniku formują się reaktywne formy tlenu, w tym głównie tlen singletowy (forma tlenu cząsteczkowego (O2) na najniższym stanie wzbudzonym). Taka forma tlenu jest zdolna do utleniania elementów komórki co w efekcie prowadzi do jej śmierci.

Diagnozowanie poprzez fluorescencję

Bardzo istotnym elementem terapii zmian nowotworowych jest możliwość przeprowadzania inspekcji miejsca zmiany chorobowej. Taką możliwość daje głowica inspekcyjna z wziernikiem umożliwiająca oświetlenie światłem o długości 405nm i obserwację obrazu zmiany w świetle o tej długości. Zmiana chorobowa ma kolor czarny w głowicy inspekcyjnej. Ilustracja nr 4 pokazuje wykrytą zmianę chorobową. Miejsce zawierające proporfirynę świeci w sposób widoczny na ilustracji nr 5. Zmiana chorobowa po terapii poddana inspekcji jest widoczna na ilustracji nr 6. W ten sposób używając głowicy inspekcyjnej możemy diagnozować zmiany skórne, oceniać lokalne stężenie protoporfiryny i sprawdzać skuteczność terapii.

Zmiana chorobowa

Ilustracja 4. Zmiana chorobowa przed terapią.

Zmiana chorobowa po podaniu protoporfiryny

Ilustracja 5. Zmiana chorobowa po podaniu protoporfiryny.

 

Zmiana chorobowa po leczeniu

Ilustracja 6. Zmiana chorobowa po terapii.

Jak podajemy protoporfirynę

Protoporfirynę podajemy w postaci kremu wprost na zmianę. Miejsce z lekarstwem zabezpieczamy opatrunkiem.

Sposób podawania protoporfiryny 650

Ilustracja 7. Sposób aplikacji protoporfiryny.

Jak wygląda terapia

Terapia jest naświetlaniem światłem o mocy 125mW/cm2 i w dawce 150J/cm2.

Sposób przeprowadzania terapii

Ilustracja 8. Terapia.

Przykładowe wyniki terapii

Badania wykazały skuteczność terapii fotodynamicznej w leczeniu powierzchniowych zmian nowotworowych z wyłączeniem czerniaka. Od 1998 roku zostało poddanych terapii 2000 pacjentów nie tylko ze zmianami skórnymi, ale również ze zmianami w jamie ustnej, przełyku, wątrobie i pęcherzu. Więcej informacji na ten temat można znaleźć na http://cepof.ifsc.usp.br.

 

Przypadek 1 650

Ilustracja 9. Przed terapią i po 30 dniach.

 Przypadek 2 650

 Ilustracja 10. Przed terapią i po 60 dniach.

Terapia ta wydaje się bardzo obiecująca ze względu na jej selektywność.