Il y avait une augmentation significative de la CSC-13 l’apoptose après incubation de 30 min de 0,5, 1 et 2 mM 5-ALA suivie par 1 000 s de lumière bleue. Ces résultats sont en accord avec nos recherches déjà publiées démontrant que le 5-ALA incubations de 30 min, suivie d’une activation lumineuse bleue conduit à une augmentation dose-dépendante du pourcentage de cellules de fibroblaste subissant l’apoptose12, 14.
Cette approche expérimentale pour étudier PDT a les avantages et les limites. Les méthodes décrites sont conformes à la pratique clinique comme un PS commercialement disponible et source de lumière ont été utilisés. Les chercheurs peuvent personnaliser les méthodes avec différents types de cellules, PSs, sources lumineuses et paramètres de l’irradiation. Cependant, il y a des limites de cette approche que ce protocole est conçu pour les cellules adhérentes cultivées dans une monocouche. Dans la pratique clinique, des différences dans la pathologie d’architecture ou de la maladie de tissu (c.-à-d., une hyperkératose ou fibrose) peuvent diminuer l’absorption de PS ou15de la pénétration de la lumière. Ainsi, les doses de traitement et les résultats expérimentaux ne peuvent pas correspondre directement à la pratique clinique. Modèles de tumeur sphéroïde et puce microfluidique ont été étudiés comme des méthodes pour mieux reproduire tumeur microenvironnements16,17,18. Sphéroïdes ont des niches cellulaires internes et externes qui peuvent différentiellement incorporent les photosensibilisants et représentent la tumeur hétérogène architecture. D’autres chercheurs ont utilisé des puces microfluidiques pour écran traitement et de livraison vasculaire des photosensibilisants. Cependant, puces microfluidiques peuvent être coûteux pour développer ou difficile à mettre en œuvre pour les chercheurs peu familiers avec la technique. En outre, les sphéroïdes et puces microfluidiques peuvent ne pas refléter le traitement clinique des cancers de la peau dans laquelle photosensibilisants sont directement appliquées à la surface de la tumeur sans diffusion vasculaire. Les chercheurs peuvent doivent évaluer les avantages et les inconvénients de culture monocouche, modèles de tumeur sphéroïde et de puces microfluidiques pour étudier PDT dans des systèmes différents de la maladie. Comme il n’y a pas de cellules immunitaires ou matrice extracellulaire, il n’est pas possible de déterminer comment la PDT affecte les interactions cellule-cellule complexe. Les chercheurs peuvent doivent confirmer in vitro les résultats expérimentaux à l’aide de modèles animaux et des essais cliniques. Pour atteindre la grande validité inter-test, il est important de maintenir cohérente incubation et paramètres de lumière lors de l’exécution des expériences in vitro PDT.
Température est connue pour altérer l’efficacité du PDT19. Une étude a démontré que la mort cellulaire, absorption de 5-ALA, PP-IX formation et cytokines peuvent être améliorées en incubant les cellules avec le 5-ALA à des températures jusqu'à à 44 ° C19. Températures d’incubation supérieure à 44 ° C peuvent conduire à la mort cellulaire induite thermique et températures d’incubation inférieure à 20 ° C peuvent entraîner non significative 5-ALA absorption et l’accumulation de19. Il est recommandé que les chercheurs effectuent des incubations PS sur un bloc de chauffage réglable en température à une température constante au contrôle de confusion potentiellement les effets thermiques. En outre, il est important à incuber le photosensibilisateur pendant une durée suffisante pour permettre la conversion des 5-ALA en PP-IX. Dans ce protocole, CSC-13 cellules ont été incubées avec le 5-ALA pendant 30 min, qui avec succès induit l’apoptose des cellules. Nous avons démontré précédemment qu’une incubation de 10 min de 5-ALA n’augmente pas sensiblement l’apoptose des fibroblastes par rapport au témoin non traité fibroblastes11,14. PP-IX commence à s’accumuler dans la peau de souris après que 5-ALA est en incubation pendant six minutes à 37 ° C. C’est pourquoi, après dix minutes d’incubation 5-ALA, il peut-être pas une accumulation suffisante de PP-IX pour induire l’apoptose de cellules20. Nous recommandons une période d’incubation minimale de 20 à 30 min pour 5-ALA basé sur nos précédentes études11,14. Les chercheurs peuvent doivent optimiser la période d’incubation, basée sur le laboratoire, photosensibilisateur d’intérêt, type de cellules et indication clinique. Expériences de titrage et d’optimisation des anticorps peuvent être effectués pour de meilleurs résultats en utilisant les directives du fabricant. Autres tests d’intérêt peuvent être réalisés après photoactivation de lumière bleue dont dihydroethidium quantification de cytométrie en flux de ROS. 14
Variation de quantité de lumière livré par unité de surface (p. ex., rayonnement solaire) et la dose d’irradiation totale (c'est-à-dire, fluence) pendant la phase de photoactivation susceptibles d’affecter la formation de ROS et de l’apoptose cellulaire21. La relation entre la fluence, éclairement et le temps peut être décrit par l’équation suivante :
Fluence (J/cm2) = éclairement énergétique (W/cm2) x temps (s)
Car fluence dépend de l’heure, allongeant ou en raccourcissant les phases de photoactivation peut modifier l’efficacité du traitement. L’irradiance est proportionnel à la distance au carré entre la source lumineuse et le tissu cible. Ainsi, si la lumière est trop loin, il peut-être pas suffisamment d’énergie lumineuse envoyée vers les tissus ciblés pour exciter le PS. Subsidiairement, l’éclairement énergétique peut être augmentée par la lumière se reflétant sur les surfaces environnantes. Par conséquent, nous recommandons de procéder irradiations légers avec les plaques de culture cellulaire placés sur une surface noire pour empêcher la réflexion de la lumière. Les chercheurs peuvent acquérir commercialement disponibles ou approuvés par la FDA bleus diodes électroluminescentes et appareils fluorescents à utiliser dans les expériences de PDT, mais ces dispositifs peuvent avoir des puissances différentes et une uniformité du champ lumineux. Un photomètre de longueur d’onde spécifique devrait servir à mesurer l’éclairement énergétique à la surface des cellules et l’uniformité du champ lumineux avant chaque expérience pour des résultats uniformes. Un diffuseur disponible dans le commerce peut servir à améliorer l’uniformité du champ, si nécessaire.
En résumé, nous avons décrit une approche in vitro d’enquêter sur les PDT en détaillant la théorie, méthodes expérimentales, limites, pièges potentiels et des recommandations pour l’optimisation. PDT est qu'une recherche clinique utile de la procédure et in vitro peut permettre le développement de nouveaux PSs, optimisation de protocoles et de nouvelles indications de PDT.