טיפול פוטודינמי (PDT) היא הליך רפואי הכרוך דגירה של אפלייד exogenously פוטוסנסיטייזר (PS) ואחריו photoactivation אור גלוי כדי לגרום אפופטוזיס. אנו מציגים במבחנה PDT פרוטוקול שנועדו לדמות PDT בהם ניתן ללמוד הבדלים PS הדגירה ופרמטרים טיפול קל.
טיפול פוטודינמי (PDT) היא הליך רפואי המערבת דגירה על פוטוסנסיטייזר exogenously יישומית (PS) ואחריו photoactivation אור גלוי לזירוז תא אפופטוזיס. הממשל הפדרלי הסמים אישרה PDT לטיפול קרנת אקטינית, הנחיות קליניות ממליצים PDT לטיפול אקנה דלקתית של עור שאינו מלנומה סרטן מסוימים. PDT הוא מודאליות טיפולית יתרון הוא בעלות נמוכה, לא פולשנית, והוא מזוהה עם תופעות לוואי מינימליות ולא מפחיד. בשלב הראשון של PDT, PS חלה, מותר לצבור intracellularly. הקרנה אור עוקבות גורם היווצרות מינים חמצן תגובתי, דבר שעלול להוביל בסופו של דבר תא אפופטוזיס, ממברנה הפרעה, נזק מיטוכונדריאלי, אפנון המערכת החיסונית, התפשטות תקין ו מחזור קולגן. במסמך זה, אנו מציגים שיטה במבחנה ללימוד PDT בשורה התא חסיד. פרוטוקול טיפול זה מיועד כדי לדמות PDT, עשוי להיות מותאם כדי ללמוד את השימוש PDT עם שונים שורות תאים, photosensitizers, דגירה טמפרטורות או אורכי הגל photoactivation. קשקש קרצינומה של תאים היו מודגרות עם 0, 0.5, 1.0 ו- 2 מ מ 5-aminolevulinic חומצה (5-ALA) עבור 30 min ו- photoactivated עם 417 אור כחול nm 1,000 s. מדד התוצאה העיקרי היה אפופטוזיס נמק, כפי שהיא נמדדת cytometry זרימה D annexin V ו- 7-aminoactinomycin. הייתה עלייה למינון של אפופטוזיס תא בעקבות שלושים דקות דגירה של 5-ALA. כדי להשיג תוקף הבין-המבחן גבוהה, חשוב לשמור על דגירה עקבי ופרמטרים אור בעת ביצוע ניסויים במבחנה PDT. PDT הוא שמחקר בהליך ו במבחנה קליני שימושי עשוי לאפשר פיתוח PSs הרומן, אופטימיזציה של פרוטוקולים, סימנים חדשים עבור PDT.
טיפול פוטודינמי (PDT) היא הליך רפואי המערבת דגירה על פוטוסנסיטייזר exogenously יישומית (PS) ואחריו photoactivation אור גלוי לזירוז תא אפופטוזיס. הניהול סמים הפדרלי (FDA) אישר PDT לטיפול קרנת אקטינית (אי קאי), הנחיות קליניות ממליצים PDT לטיפול אקנה וולגריס1,2של עור שאינו מלנומה סרטן מסוימים. שימושים שאינם דרמטולוגיים המתעוררים PDT כוללים טיפול במערכת העיכול, הערמונית, הגינקולוגית סרטן3. PDT הוא מודאליות טיפולית יתרון זה בעלות נמוכה, לא פולשנית, הקשורים עם תופעות לוואי מינימליות הצטלקות2.
בשלב הראשון של PDT, PS חלה, מותר לצבור intracellularly2. בארצות הברית, עכשוי 5-aminolevulinic חומצה (5-ALA) משמש בדרך כלל לטיפול AKs. במהלך שלב, 5-ALA מומר protoporphyrin התשיעי (PP-IX) דרך השביל ביוסינטזה heme תאים incorporated3. תאי סרטן וסרטן קדם פחתו ferrochelatase פעילות, אשר ממירה protoporphyrin התשיעי (PP-IX), המוצר הסופי, heme. כתוצאה מכך, תאי סרטן לצבור PP-IX לעומת תאים נורמליים4,5. זו הצטברות של PP-IX בסרטן, תאים סרטניים מראש ביחס הרקמה שמסביב מאפשר PDT להיות בגישה יישוב עם תופעות לוואי מינימליות. הקרנה אור מוביל החמצן מגיב מינים (ROS) דור כאשר חמצן מקבל אלקטרונים מ PP-IX. PP-IX יש קליטה שיא בספקטרום סגול עם פסגות קטנות יותר ברחבי גלוי הספקטרום אור, כולל אור כחול ואדום2. היווצרות ROS עשוי להוביל בסופו של דבר תא אפופטוזיס, הפרעה ממברנה, נזק מיטוכונדריאלי, אפנון המערכת החיסונית, התפשטות תקין ו קולגן מחזור6,7,8,9 , 10.
PDT פותחה בשנות השבעים והוא מודאליות טיפולית המתפתחת3. פרוטוקול שאושרו על-ידי ה-FDA לטיפול של מיכל ממליצה 5-ALA העור הדגירה במשך 14 – 18 h, אך incubations h 1 עד 2 משמשים הקלינית2. חוץ גופית ב , אנחנו הראו כי קצר יותר 15 דקות 5-ALA incubations עשוי להגדיל את אפופטוזיס תאי פיברובלסט בהשוואה fibroblasts לא מטופל11,12. בנוסף, הרומן chlorin, phthalocyanine ו- PSs מבוססי ננו-חלקיק להיות נלמדים כדי לשפר את היעילות PDT3. במסמך זה, אנו מציגים שיטה במבחנה כדי לימוד PDT חסיד קשקש קרצינומה של תאים תאים. ב פרוטוקול זה, SCC-13 תאים מודגרת עם 0, 0.5, 1.0 ו- 2 מ מ 5-ALA עבור 30 min ו- photoactivated עם 417 אור כחול nm 1,000 s. מדד התוצאה העיקרי הוא אפופטוזיס נמק, כפי שהיא נמדדת cytometry זרימה annexin V ו- 7-aminoactinomycin D (7-מ). פרוטוקול טיפול זה מיועד כדי לדמות PDT, עשוי להיות מותאם כדי ללמוד את השימוש PDT עם אחרים שורות תאים, photosensitizers, דגירה טמפרטורות או אורכי הגל photoactivation. הכנת קבוצות פקדים נוספים עשוי להיות נחוץ, כולל fluorophore וללא רבב, יחיד צבעונית, פקדי השליליים והחיוביים עבור cytometry זרימה. סקירה מקיפה של התיאוריה, פרוטוקולים, תכנון ניסויים gating עבור cytometry זרימה אפופטוזיס/נמק ניתן למצוא במקום13.
היה גידול משמעותי אפופטוזיס SCC-13 בעקבות 30 דקות incubations של 0.5, 1 ו- 2 מ מ 5 עלא ואחריהם 1,000 s של אור כחול. תוצאות אלה הן בקנה אחד עם המחקר שלנו שפורסמו בעבר הוכחת כי 5-ALA incubations של 30 דקות ואחריו הפעלה אור כחול מוביל לעלייה למינון באחוזים של תאי פיברובלסט שעברו אפופטוזה12, 14.
זו גישה נסיונית כדי PDT לומד יש יתרונות ומגבלות. השיטות שתואר לציית הקלינית כפי PS זמינים מסחרית ושימשו מקור האור. חוקרים רשאים להתאים אישית את השיטות עם סוגי תאים שונים, PSs, מקורות אור ופרמטרים הקרנה. עם זאת, קיימות מגבלות גישה זו כמו פרוטוקול זה תוכנן עבור תאים חסיד תרבותי ב טפט. באימון קליניים, הבדלים רקמות פתולוגיה אדריכלות או מחלה (קרי, hyperkeratosis או פיברוזיס) עשויה להקטין PS הקליטה או אור חדירה15. כתוצאה מכך, הטיפול במינונים של ממצאי הניסוי לא ישירות יתאימו ל הקלינית. ספרואיד הגידול מודלים, microfluidic שבב נחקרו כפעולות להשתכפל יותר מקרוב את הגידול microenvironments16,17,18. Spheroids יש נישות הסלולר הפנימיים והחיצוניים עשויים לשלב את photosensitizers באופן שונה, מייצגים גידול הטרוגנית אדריכלות. חוקרים אחרים השתמשו microfluidic צ’יפס על המסך טיפול תנאי ומסירת כלי הדם photosensitizers. עם זאת, צ’יפס microfluidic עשוי להיות יקר לפתח או קשה ליישום עבור חוקרים לא מוכר עם הטכניקה. יתר על כן, spheroids וצ’יפס microfluidic אינן משקפות בהכרח הטיפול הקליני של סרטן העור שבו photosensitizers מוחלים ישירות אל פני השטח הגידול ללא כלי דם הפצתו. חוקרים, ייתכן שיהיה עליך להעריך את היתרונות והחסרונות של טפט תרבות, ספרואיד הגידול מודלים microfluidic צ’יפס עבור לימוד PDT במערכות מחלות שונות. כפי אין תאים חיסוניים או מטריצה חוץ-תאית, אין אפשרות לקבוע כיצד PDT משפיע על תאים תאים מורכבים אינטראקציות. חוקרים, ייתכן שיהיה עליך לאשר במבחנה תוצאות ניסויי באמצעות מודלים של ניסויים קליניים. כדי להשיג תוקף הבין-המבחן גבוהה, חשוב לשמור על דגירה עקבי ופרמטרים אור בעת ביצוע ניסויים במבחנה PDT.
הטמפרטורה ידועה לשנות את היעילות של PDT19. מחקר אחד הוכיח כי מוות של תאים, ספיגת 5-ALA, היווצרות PP-IX, ושחרור ציטוקינים עשוי להיות מוגברת על ידי המקננת תאים עם 5-ALA בטמפרטורות עד 44 ° C19. הדגירה טמפרטורות מעל 44 ° C עלולה להוביל מוות תאי המושרה תרמי, דגירה בטמפרטורה שמתחת 20 ° C עלולה להוביל לא משמעותי ספיגת 5-ALA והצטברות19. אנו ממליצים כי החוקרים לבצע PS incubations על בלוק חימום הטמפרטורה-מתכווננת בטמפרטורה קבועה לפקד עבור פוטנציאל משתנה מתערב מהשפעות תרמיות. בנוסף, חשוב תקופת דגירה של פוטוסנסיטייזר של כמות מספקת של זמן כדי לאפשר ההמרה של 5-ALA לתוך PP-IX. ב פרוטוקול זה, SCC-13 תאים היו מודגרות עם 5-ALA למשך 30 דקות, אשר בהצלחה המושרה תא אפופטוזיס. בעבר הראו כי דגירה 10 דקות של 5-ALA לא להגביר באופן משמעותי אפופטוזיס פיברובלסט לעומת שליטה שאינו מטופל fibroblasts11,14. PP-IX מתחיל לצבור בעור העכבר לאחר 5-ALA היא המקננת במשך שש דקות ב 37 º C. לכן, אחרי עשר דקות של דגירה 5-ALA, ייתכן שאין מספיק הצטברות PP-IX לזירוז תא אפופטוזיס20. אנו ממליצים על תקופת הדגירה מינימום 20-30 דקות במשך 5-ALA בהתבסס על שלנו11,הקודם מחקרים14. חוקרים, ייתכן שיהיה צורך לייעל את תקופת דגירה בהתבסס על המעבדה הגדרת, פוטוסנסיטייזר של ריבית, סוג התא אינדיקציה קלינית. ניתן לבצע ניסויים טיטור ואופטימיזציה נוגדן לקבלת התוצאות הטובות ביותר באמצעות הנחיות היצרנים. ניתן לבצע מבחני אחרים עניין בעקבות photoactivation אור כחול, כולל dihydroethidium זרימה cytometric כימות של ROS. 14
וריאציה אור נמסר לכל יחידת שטח (קרי, irradiance), הכולל הקרנה במינון (קרי, הכשרון) במהלך השלב photoactivation עלול להשפיע על היווצרות ROS ו תא אפופטוזיס21. היחסים בין הכשרון, irradiance ושעה יכולה להיות מתוארת באמצעות המשוואה הבאה:
הכשרון (J/cm2) = Irradiance (W/cm2) x זמן (s)
כמו הכשרון הוא תלוי זמן, הארכה או קיצור שלבי photoactivation עשויים להשתנות יעילות הטיפול. אחידות irradiance הוא יחסי מרחק בריבוע בין מקור האור את רקמת המטרה. כתוצאה מכך, אם האור הוא רחוק מדי, ייתכן שאין מספיק אנרגיית האור נמסר רקמות ייעודיים כדי לעורר PS.. לחלופין, אחידות irradiance עלולה להיות מוגברת על ידי אור המשקף הנחה המשטחים שמסביב. לכן, אנו ממליצים ביצוע irradiations אור עם הצלחות תרבות תא מניחים על משטח שחור כדי למנוע השתקפות אור. חוקרים עשויה לרכוש מסחרית זמינים או שאושרו על-ידי ה-FDA כחול דיודות פולטות אור והתקנים פלורסנט להשתמש בניסויים PDT, אך התקנים אלה ייתכן פלטים כוח שונים, שדה אור אחידות. Photometer גל ספציפי אמור לשמש כדי למדוד את irradiance תא השטח, אחידות של השדה אור לפני בכל ניסוי עבור תוצאות עקביות. ניתן להשתמש מפזר זמינים מסחרית כדי לשפר את שדה אחידות, במידת הצורך.
לסיכום, תארנו במבחנה גישה חוקרת PDT לפי המפרט את התיאוריה, שיטות נסיוניות, מגבלות, מוקשים פוטנציאליים והמלצות עבור אופטימיזציה. PDT הוא שמחקר בהליך ו במבחנה קליני שימושי עשוי לאפשר פיתוח PSs הרומן, אופטימיזציה של פרוטוקולים, סימנים חדשים עבור PDT.
The authors have nothing to disclose.
המחברים לא תודות לך
Keratinocyte serum free medium | Thermofisher | 17005042 | Culture medium for SSC-13 cells |
DMEM low glucose glutamax | Thermofisher | 10567022 | Possible culture medium for other cell types |
6-well culture plates | Thermofisher | 720083 | |
PBS | Thermofisher | 14190250 | |
0.25% Trypsin-EDTA | Thermofisher | 25200056 | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Thermofisher | 15250061 | For cell counting and plating |
BLU-U light | DUSA | Request from manufacturer | Other blue LED, flourescent, or halogen lights may used |
5-ALA | DUSA | Request from manufacturer | |
FBS | Atlanta Biologicals | C17032 | |
FlowCellect Annexin Red Kit | Millipore Sigma | FCCH100108 | Propidium iodide may replace 7-AAD. Comes with annexin-V, 7-AAD, and flow buffer |
FACSCanto II | BD | Request from manufacturer | Any flow cytometer may be used |
Counting Chamber | Hausser | 3120 | For cell counting and plating |
FlowJo | FlowJo | Request from manufacturer | Flow cytometry analysis software |