Hexylaminolevulinate Photodynamic Treatment of Cancer Cell Lines

Abstract

Heksylaminolevulinat fotodynamisk behandling av kreftcellelinjer. Fotodynamisk terapi (PDT) er en behandlingsmetode som kan brukes på både kreft og pre-kreft. Metoden er allerede i bruk på klinikker og flere pasienter ved hudavdelingen her på St.Olav blir behandlet med PDT hver uke. Metoden er en tostegsbehandling der det først enten blir tilsatt en fotosensitizer eller en forløper til en fotosensitizer. Fotosensitizer vil i hovedsak akkumuleres i kreftvev og den gjør cellene sensitive for vanlig synlig lys. Etter at kreftvevet har blitt lyssensitivt påføres det lys med tilpasset bølgelengde. Dette er som regel rødt lys. Selv om PDT er i bruk på klinikker er det et behov for optimalisering og større kunnskap om de effekter metoden gir. Vi har valgt å studere heksylaminolevulinat (HAL) basert PDT på cellenivå. Denne varianten av PDT er godkjent for diagnose av blærekreft og den aktive fotosensitizeren er protoporfyrin IX (PpIX). I denne avhandlingen har vi sett på effektene fra ulike parametere i lyset og fokusert på hvilken type celledød som blir indusert samt effekter på proteiner. Fra de fire studiene i avhandlingen har vi funnet ut at HAL-PDT med rødlys effektivt dreper rotteblærekreft-celler, hovedsakelig gjennom nekrose og at fraksjonering av lysdosen med 45 sekunder lys etterfulgt av 60 sekund mørke ikke gir endret utslag på hverken mengde celledød eller type i forhold til sammenhengende belysning. Videre så har vi sett at effekter fra HAL-PDT er avhengig av hvilken cellelinje som er i bruk. Alle de fem cellelinjenes dose- responskurver varierte både i form og lysdoseområde. Vi så også at lav lysintensitet ikke var like effektiv som høy lysintensitet for sub-letale doser og vi fikk resultater som indikerer at lav lysintensitet induserer apoptose i større grad enn PDT med høy lysintensitet. PpIX kan aktiveres av både rødt og blått lys, men det ser ut til at rødlys HAL-PDT gir mer apoptose enn blålys HAL-PDT. I de to siste studiene var fokuset på proteinendringer. Blålys HAL-PDT på rotteblærekreftceller viste at det ble indusert post-translasjonelle modifikasjoner, noen proteiner endret mengde og at en del proteiner ble karbonylerte etter HAL-PDT. I den siste studien viste vi at økt lysdose gir økt induksjon av reaktive oksygen arter (ROS). Vi identifiserte over 1900 proteiner som var reversibelt oksidert på cystein sete, i stor grad som følge av ROS. Ut fra disse studerte vi en undergruppe som vi var ekstra sikre på at var endret som følge av HAL-PDT. Over halvparten av disse viste seg å være assosiert med programmert celledød og flere av disse er igjen kjent for å være redoksregulert. Redoksregulering av proteiner er et voksende fagfelt og mekanismens betydning i cellers signalverden øker. For å verifisere at noen av de proteinene vi identifiserte kan være en sentral triggermekanisme for HAL-PDT indusert apoptose behøves det en del mer forskning. Oppsummert så bidrar denne avhandlingen til en bedre forståelse av effektene etter HAL-PDT og den peker på viktigheten av å bruke optimale parametere for selve belysningen og den åpner for at reversibel oksidering av cystein seter kan være en sentral mekanisme for indusering av apoptose etter HAL-PDT.