LASER FOTODİNAMİK TERAPİ ÇALIŞMALARI
Aminolevulinik Asit (ALA)’nın Fotodinamik Tedavide (FDT) Kullanılması Ve Klinik Önemi:
Fotodinamik tedavi (FDT) ışığa duyarlı (fotosentizan) maddenin topikal ya da sistemik yolla uygulanmasından sonra ilgili bölgenin laser ve laser olmayan ışık kaynakları ile ışınlanması prensibine dayanan bir tür fotokemoterapidir (Şekil 1). Fotosentizan madde ve ışık etkileşimi reaktif oksijen radikalleri oluşturarak istenmeyen dokunun nekroz veya apoptoza bağlı ölümünü ve yok edilmesini sağlar.
· Fotosensitizan madde olarak porfrin prekürsörü ve deriveleri kullanılırken; ışık kaynağı olarak laser ve inkoherent ışık kaynakları kullanılabilmektedir.
· FDT dermatolojide malign hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır.
· Fotodinamik tedavi aynı zamanda retinada bulunan sarı noktadaki bozulmaların, yani yaşa bağlı makuler dejenerasyon tedavisinde de kullanılmaktadır.
· Bu yöntem cilt ve göz hastalıklarının tedavisi ve diğer tümör hücrelerini yok etmek amacıyla da uygulanmaktadır.
· Malignant hücreler fotosentizan maddeyi normal hücrelere oranla daha fazla aldıkları veya biriktirdikleri için, ışığa maruz kaldıklarında normal hücrelere göre daha çabuk ölürler.
Bu özelliğiyle FDT bir çeşit seçici mekanizmaya sahiptir. Metastatik meme kanseri dünya çapında en zor tedavi edilen meme kanseri türlerindendir. Hastanın tedavi yöntemlerine dirençlilik göstermesi pek çok faktöre bağlı olabilmektedir. Son yıllarda kemoterapötik hedefler geliştirilmesi alanlarında bilimsel çalışmalar olmasına rağmen daha gelişmiş tedavi yöntemlerine gereksinim vardır. Metastatik meme ve mesane kanseri üzerinde yoğun araştırmalar ve klinik denemeler yapılmaktadır, fakat hastalığın prognozu ve sağkalım süresinde önemli ilerlemeler kaydedilememiştir. Mesane ve meme kanseri geleneksel kemoterapi ve radyoterapiye dirençli olduğu için immünoterapi, radyoterapi ve gen terapisinin uygulandığı çeşitli tedavi stratejileri geliştirilmiştir. Bu gelişmelere rağmen daha yeni ve etkili bir tedavi yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır. 5-ALA'nın kendisi doğrudan ışığa duyarlandırıcı özelliğe sahip değildir, fotosentizan olan protoporfirin IX'a (PpIX) metabolize olur (Szeimies v.d., 1996). Protoporfirin IX’un fotoaktivasyonu sonucu oluşan reaktif ve kısa ömürlü sitotoksik serbest oksijen radikalleri mitokondrial ve lizozomal membranlarda önemli düzeyde hücre hasarına ve sonrasında apoptoz ve nekroza sebep olurlar.
Bu projede MCF-7 (meme kanseri), SKMEL-30 (metastaik melanoma), UMUC3 (ileri evre mesane kanseri), MCF-10A ( normal meme dokusu) hücre hatlarına uygulanan fotodinamik tedavide prekürsor olarak ALA kullanılacaktır. Söz konusu hücrelere ilk etapta ALA ve daha sonrasında femtosaniye lazer ile UV bölgesinden başlayıp NIR (Near Infra Red) bölgesine kadar farklı dalga boylarında, 30 saniye ve 60 saniye femtosaniye lazer uygulanarak SKMEL-30, MCF-7, UMUC3, MCF-10A hücrelerinin üremelerine etkisi araştırılacaktır. UV-NIR bölgesi dalga boylarına maruz kalan hücreler, önce hücrelere uygulanmış ALA, lazer ışını altında protoporfirin IX’a dönüşerek süperoksit radikallerini meydana getirmesini ve hücreyi apoptoza yönlendirmesi beklenmektedir. Bu yöntemle hücre proliferasyonunu azaltan uygun lazer dalga boyu ve ALA miktarlarında fotodinamik tedavi tekrar edilip flow sitometri ile hücrelerde apoptoz/nekroz tayini yapılacaktır. Bu çalışmada diğer bir amaç, floresan özellikte bir madde olan protoporfirin IX’a dönüşebilen ALA’nın farklı kanser dokularına model hücrelere (MCF-7,SKMEL-30 ve UMUC3) uygulanarak konfokal mikroskop vasıtasıyla hücre içi görüntüleme yapabilmektir. Böylece hem teşhis hem de tedaviye yönelik (teranostik) bir çalışma yürütülmüş olacaktır.
Bu proje daha önce TÜBİTAK destekli yürüttüğümüz kariyer projesinin bir bölümünden çıkan sonuçların ümit vaat etmesinden kaynaklı olarak tasarlanmıştır. ALA ve femtosaniye laser uygulamasının MCF-7, MCF-10A, UMUC3 ve SKMEL-30 hücrelerine fototoksik ve zamana bağlı etkisinin araştırılmasından çıkan sonuçlarda literatüre önemli veriler sağlanıp, klinik uygulamalara katkı sağlanacaktır. Farklı tip kanser hücrelerinde uygun ALA ve laser şartlarının belirleneceği fotodinamik tedavinin sonuçları daha sonra hayvan uygulamaları ile devam edecek potansiyel çalışmalara ve farklı tedavi yöntemleri geliştirilmesine ışık tutacaktır.
Şekil 1. Fotodinamik tedavi (TÜBİTAK destekli sonuçlanmış kariyer projemizden alıntıdır, KARS G., 2014).
Proje yürütücüsünün daha önce araştırmacı olduğu projede elde edilen sonuçlar, 1mM ALA’nın oluşturduğu fotosentizan PpIX’un 635 nm dalgaboyunda femtosaniye lazere maruz bırakılması sonucu SKMEL-30 hücrelerinde proliferasyon %30 seviyelerine düşmüştür. SKMEL-30 melanoma hücrelerinde 1 ve 2 mM ALA uygulanan hücrelerde yalnızca 635nm ve 800 nm dalga boylarında femtosaniye lazer ile oluşturulan fotodinamik tedavinin etkisi belirlenmiştir. 635 nm dalga boyu uygulamasının hücre proliferasyonunu daha çok düşürdüğü ortaya koyulmuştur (KARS, 2014). Farklı kanser türlerine ve dokularına model hücrelerde UV bölgesinden (230nm) başlayarak NIR bölgesine (800nm) değişen toplam 30 dalga boyunda femtosaniye lazer uygulanıp FDT etkisi belirlenmiştir. Lazer uygulamaları Selçuk Üniversitesi İleri Teknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi Hızlı Lazer Ünitesinde Prof. Dr. Hamdi Şükür Kılıç yürütücülüğünde yapılmıştır. Çalışmalar literatüre kazandırılmak üzere hazırdır.
Kars, M. D., Kara, R., Gündoğdu, Y., Kepceoğlu, A., & Kılıç, H. Ş. (2014). Femtosecond laser induced photodynamic therapy on 5-ALA treated SKMEL-30 cells: An efficient theranostic strategy to combat melanoma. Biomedicine & Pharmacotherapy, 68(5), 657-662.
