TERAPIA FOTODYNAMICZNA NOWOTWORÓW

Jakub Gołąb

Zakład Immunologii, Centrum Biostruktury

Akademia Medyczna w Warszawie

jgolab@ib.amwaw.edu.pl

Oscar Raab po wstrzyknięciu hematoporfiryny

PDT = Photo Dynamic Therapy

Trzy składniki:

• Fotouczulacz

• Światło laserowe

• Tlen

PDT jest zarejestrowana do leczenia:

• Wczesnych i zaawansowanych postaci niedrobnokomórkowego raka oskrzeli

• Wczesnych i zaawansowanych postaci raka przełyku i przełyku Barreta

• Zaawansowanych postaci raka głowy i szyi

• Powierzchniowego raka pęcherza moczowego

• Raków skóry

Rak dróg żółciowych

Rak dwunastnicy

Rak jelita grubego

Rak odbytnicy

Rak trzustki

Rak krtani

Nowotwory zatok

Rak szyjki macicy

Rak jajowodów

Rak jajnika

Rak piersi

Rak gruczołu krokowego

Mesotelioma

Mięsak Kaposiego

Glejaki ...

PDT – próby kliniczne

P

P

P1

P3

O2P3

P 1O2

przejście bezpromienistefluorescencja

P

PP

P

P

przekazanieenergii

Rakkolczystokomórkowy

A – przed leczeniemB – fotodetekcjaC – po PDT

Budowa najczęściej stosowanych fotouczulaczy

FOTOUCZULACZ NAZWA

HANDLOWA

DŁUGOŚĆ

ŚWIATŁA

1. Porfimer sodu Photofrin 630 nm

2. BPD-MA Verteporfin 689 nm

3. m-THPC Foscan 652 nm

4. 5-ALA Levulan 635 nm

5. Ester metylowy 5-ALA Metvix 635 nm

6. Ester benzylowy 5-ALA Benzvix 635 nm

7. Ester heksylowy 5-ALA Hexvix 635 nm

8. SnET2 Purlytin 664 nm

9. Boronowane protoporfiryny BOPP 630 nm

10. HPPH Photochlor 665 nm

11. Teksapiryna lutetu Lutex 732 nm

12. Ftalocyjanina-4 Pc4 670 nm

13. Taporfina sodu Talaporfin 664 nm

uszkodzeniekomórek

nowotworowych

synteza eikozanoidówprostaglandyny, leukotrieny

zapalenie

naciek komórekzapalnych

Zwiększenie prezentacji antygenów

komórki tuczne

niedokrwienie guza

uszkodzenie naczyń krwionośnych

pośrednibezpośredniefekt fototoksyczny

aktywacja neutrofilówagregacja płytek krwi

makrofagi

neutrofile

ogólnoustrojowaodporność

1O2

PDT

śmierć komórek nowotworowych

Zalety PDT

• Selektywność

• Niewielka toksyczność

• Skuteczność w leczeniu nieoperacyjnych nowotworów

• Niska cena

• Możliwość wielokrotnego powtarzania

Co można ulepszyć w PDT?

• Nieskuteczność w leczeniu dużych guzów

• Efekt terapeutyczny ograniczony jedynie do naświetlanego obszaru

• Długotrwała nadreaktywność na światło słoneczne

Wybrane sposoby zwiększania skuteczności PDT

• Nowe fotouczulacze

• Koniugaty z przeciwciałami, czynnikami wzrostu

• Frakcjonowane naświetlanie

Wybrane sposoby zwiększania skuteczności PDT

• Zwiększenie stężenia tlenu w guzie

• Terapie łączone – z chemioterapią, immunoterapią

• Identyfikacja mechanizmów protekcyjnych

Metody identyfikacji molekularnych mechanizmów

obronnych

1. Ustalenie potencjalnej roli znanych protekcyjnych mechanizmów

obronnych

2. „Globalne” analizy profilu ekspresji genów (mikromacierze, proteomika)

Fotouczulacz

hvhv

hv

O21 O2 OH, ,

O21

O2 OH, , O21 O2 OH, ,

NEKROZA

APOPTOZA

PRZEŻYCIE

HSPsJNK, ERK

SOD-2COX-2HO-1

cytochrom cAPAF

caspazy

Niedokrwistość a PDT

7 9 11 13 15 17 19 21 23

Days following inoculation of C-26 cells

Rel

ativ

e tu

mor vo

lum

e [%

of in

itia

l]

3 0 0 0

1 0 0 0

1 0 0

Controls

Phe

Phe + PDT

PDT

Niedokrwistość a PDT

Golab i wsp., Clin Cancer Res. 2002; 8: 1265-70.

Mitochondrialna dyzmutaza ponadtlenkowachroni komórki nowotworowe przed

cytotoksycznym działaniem PDT

Golab J., et al. J Biol Chem 2003; 278: 407-414.

pc

DN

A3

Mn

SO

D

Cu

,Zn

-SO

DCu,Zn-SOD

MnSOD

tubulina

8 x 10 /stud4

pcDNA3

Cu,Zn-SOD

MnSOD

0

40

60

80

100

20

16 x 10 /stud4

32 x 10 /studl4

Prz

eży

cie

[%

ko

ntr

oli

]

*

*

*

Przeciwnowotworowe działanie terapii fotodynamicznej

Golab J., et al. J Biol Chem 2003; 278: 407-414.

PDT indukuje ekspresję COX-2

COX-2

Tubulin

0 h

1 h

2 h

4 h

12

h

24

h

A

B

C

Controls

PDT

COX-2

Wpływ blokowania COX-2 na efektywność PDT

Fluence rate [J/cm ]2

0 0.6 0.8 1.0 1.2

0

25

50

100

Rofecoxib

[ M]

0

50

100

200

NS398

[ M]

0

50

100

200

Nimesulid

[ M]

Fluence rate [J/cm ]2

0 0.6 0.8 1.0 1.2

Fluence rate [J/cm ]2

0 0.6 0.8 1.0 1.2

Cy

toto

xic

ity

[%

of

co

ntr

ols

]

0

20

40

60

80

100

120

Cy

toto

xic

ity

[%

of

co

ntr

ols

]

0

20

40

60

80

100

120

Cy

toto

xic

ity

[%

of

co

ntr

ols

]

0

20

40

60

80

100

120

A

B

C

2500

Rela

tive t

um

or

vo

lum

e (%

of

init

ial)A

Days following inoculation of C-26 cells

7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Days following inoculation of C-26 cells

7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

0

500

1000

1500

2000

0

500

1000

1500

2000

2500

Rela

tive tu

mo

r vo

lum

e (%

of

init

ial)

*

**

*

C

*

**

*

** ******

**

**

PDT

PDT + Nimesulid

Nimesulid 7-22

Controls

PDT

PDT + Nimesulid

Nimesulid 4-7

Controls

Makowski i wsp., Clin Cancer Res 2003; 9: 5417-22

Terapia fotodynamiczna indukuje ekspresję oksygenazy hemowej (HO-1)

Nowis D., et al. Oncogene 2006; 25: 3365-3374

HO-1 chroni komórki nowotworowe przed PDT

0 3 4,5 6 7,5 9 12

Light fluence [kJ/m ]2

Via

bilit

y [

% o

f co

ntr

ols

]

0

20

40

60

80

100

120

Tu

mo

r v

olu

me [

% o

f th

e in

itia

l]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Days after inoculation of tumor cells

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

PDT

C-26-B6 - PDT

C-26-B6

C-26-pcDNA3 - PDT

C-26-pcDNA3

C-26 - PDT

C-26

C-26-B6C-26-pcDNA3C-26

Nowis D., et al. Oncogene 2006; 25: 3365-3374

PDT zwiększa wytwarzanie białek szoku cieplnego

Immunofluorescece microscopy Western blotting

Jalili A., et al. Clin Cancer Res 2004; 10: 4498-4508.

Komórki C-26 po PDT są endocytowane przez niedojrzałe komórki dendrytyczne

DC

C-26

C-26C-26

DC

DC

Jalili A., et al. Clin Cancer Res 2004; 10: 4498-4508.

Działanie przeciwnowotworowe terapii łączonej: PDT + niedojrzałe komórki dendrytyczne

Jalili A., et al. Clin Cancer Res 2004; 10: 4498-4508.

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Dni po wszczepieniu komórek nowotworowych

0

5

10

15

20

25

30

35

PDT

DCs

PDT+DCs

Kontrola

* * * **W

zg

lęd

na

ob

jęto

ść

gu

zó

w

Tomasz Stokłosa

Ahmad Jalili

Marcin Makowski

Maciej Kopeć

Dominika Nowis

Paweł Mróz

Tomasz Świtaj

Eliza Głodkowska

Piotr Mrówka

Tadeusz Issat

Katarzyna Kozar

Rafał Kamiński

Maciej Kopeć

Marek Jakóbisiak

Angelika Szokalska

Sylwia Janowska

Zakład Immunologii

Centrum

Biostruktury

Akademia Medyczna

w Warszawie

Józef Dulak

Alicja Józkowicz

Halina Waś

Department of

Medical

Biotechnology,

Faculty of

Biotechnology,

Jagiellonian

University, Krakow

Grzegorz M Wilczynski

Ewa Wilczek

Department of

Pathology

MUW, Warsaw

Sławomir Nazarewski Department of

General and

Vascular Surgery,

MUW, Warsaw

Mariusz Adamek

Aleksander Sieroń

Center for Laser

Diagnostics and

Therapy, Silesian

Medical University,

Bytom

Magda Chorąży

Sławomir Maśliński

Institute of

Rheumatology

Warsaw

Michał Skrzycki

Hanna Czeczot

Anna Barańczyk-Kuźma

Department of

Biochemistry

MUW, Warsaw

Tomasz Grzela

Justyna Niderla

Łukasz Biały

Maciej Łazarczyk

Department of

Histology and

Embyology,

MUW, Warsaw

Ireneusz Krasnodębski Department of

General,

Gastrointestinal

Surgery and

Nutrition