Усовершенствованная фотодинамическая терапия от KAIST для лечения рака с меньшими побочными эффектами
Исследовательская группа KAIST разработала фотодинамическую терапию (PDT) на основе ближних инфракрасных флуорофоров, которая снижает недостатки существующих методов PDT.
PDT — это метод лечения поражений лазером вместо лекарственной терапии. При облучении лазером целевого участка фотосенсибилизатор (PS) поглощает световую энергию и преобразует кислород в синглетный кислород или свободные радикалы, что приводит к запрограммированной гибели клеток. Этот метод широко используется в клинической практике, особенно при кожных заболеваниях, поскольку позволяет проводить неинвазивное лечение.
Однако существующие методы PDT имеют ограничения для терапии первой линии, так как агенты PDT могут вызывать генетические вариации при низкой эффективности, что снижает лечебный эффект.
Ключ к повышению эффективности PDT — это степень концентрации PS в нужном месте, длина волны лазера, на которую реагирует PS, и скорость выведения PS из органелл после лечения.
Профессор Йеу-Чун Ким и его команда с кафедры химической и биомолекулярной инженерии совместно с профессором Джи-Хо Паком с кафедры био- и мозговой инженерии разработали новый PS под названием митохондриально-таргетный фотодинамический терапевтический агент (MitDt), чтобы максимизировать эффекты PDT и снизить нежелательные побочные эффекты.
Митохондрии стали целевыми сайтами для максимизации эффектов PS, поскольку они играют ключевую роль в метаболизме и имеют высокий трансмембранный потенциал.
По словам команды, когда митохондрии повреждаются активными формами кислорода (ROS), образующимися после облучения лазером, они немедленно теряют свой митохондриальный мембранный потенциал и запускают апоптоз. Поэтому сочетание агента PDT с митохондриально-таргетным агентом может привести к быстрому повреждению раковых клеток, повышая терапевтическую эффективность и снижая нежелательные побочные эффекты.
Для успешного применения митохондриально-таргетного PS команда разработала агенты PDT ближнего инфракрасного (NIR) диапазона, которые можно использовать для лечения рака на уровне глубоких тканей из-за проницаемости NIR-лазера. Также уменьшается рассеяние света, что обеспечивает более высокую терапевтическую эффективность.
Однако существует проблема генерации синглетного кислорода при облучении NIR-лазером. Чтобы решить эту проблему, команда разработала новый PS, который сочетает функционализированный NIR-краситель и митохондриально-таргетный агент. Это позволяет получить преимущество быстрого выведения из органелл после лечения и при этом долго оставаться в митохондриях раковых клеток, усиливая количество ROS в целевых участках, облучаемых лазером.
Для проверки эффективности команда ввела MitDt мышам с опухолями. Их облучали NIR-лазером с длиной волны 662 нм, чтобы вызвать лечение рака, и размер их опухоли уменьшился до трех раз.
Кандидат наук Илку Но, руководивший этим исследованием, сказал: «Эта усовершенствованная фотодинамическая терапия рака имеет преимущество лечения нужного участка без каких-либо побочных эффектов, потому что этот PS дольше остается в митохондриях раковых клеток. Мы также подтвердили, что PS не вызывает цитотоксичности».
Профессор Ким добавил: «Этот результат исследования снизит опасность побочных эффектов и может быть применен для лечения различных заболеваний».