Therapeutische opties voor botmetastasen zijn nog steeds beperkt en uitdagend, ondanks voortdurende ontwikkelingen in de oncologische behandeling. De huidige standaardmethode is radiotherapie, die gepaard gaat met complicaties zoals lokaal erytheem, toxiciteit voor inwendige organen1 en onvoldoende fracturen2. Er is behoefte aan alternatieve antineoplastische therapieën, aangezien patiënten met botmetastasen vaak last hebben van pijn, hypercalciëmie en neurologische symptomen die resulteren in verminderde mobiliteit en verminderde kwaliteit van leven3. Recente bevindingen tonen aan dat PDT een veelbelovende, alternatieve, antineoplastische behandelingsoptie biedt om botlaesies direct aan te pakken, die alleen of ondersteunend voor radiotherapie kunnen worden gebruikt4.
Het mechanisme van PDT is in wezen gebaseerd op een energieoverdracht van een lichtgeëxciteerde lichtgevoelige verbinding (fotosensibilisator) naar weefselzuurstof. Deze fotosensibilisator werkt op nanoscopisch niveau op dezelfde manier als een condensator. Het kan energie opslaan in een grondtoestand wanneer het wordt bestraald met een geschikte golflengte van licht en geeft opgeslagen energie vrij wanneer het terugkeert van een opgewonden toestand naar de oorspronkelijke grondtoestand5. De vrijgekomen energie leidt tot twee fotochemische reacties: de ene is de omzetting van zuurstof in reactieve zuurstofradicalen door waterstof of een elektron over te dragen. De tweede is de productie van singlet-zuurstofdeeltjes door horizontale energieoverdracht van het fotosensibiliserende substraat naar lokale triplet-zuurstofdeeltjes6. Reactieve zuurstofradicalen en singlet-zuurstofmoleculen hebben zeer cytotoxische effecten op lokale tumorcellen en induceren vasculaire occlusie en lokale ontstekingsreactie door apoptose van endotheelcellen van tumorbloedvaten7.
Conventionele fotosensibilisatoren zijn derivaten van de porfyrinefamilie, zoals hematoporfyrinen en benzoporfyrinen8. Het aanbrengen van fotosensibiliserende stoffen met een hogere affiniteit op tumorweefsel kan de selectiviteit van PDT9 y verhogen. In het bijzonder kan 5-ALA, een biosynthetische voorloper van protoporfyrine IX, zich ophopen in tumorcellen zoals actinische keratose, basaalcelcarcinoom, blaastumor en gastro-intestinale kanker5. Verschillende toedieningsbenaderingen met behulp van 5-ALA kunnen ook de efficiëntie van PDT variëren in relatie tot tumorlokalisatie. Zo werd topisch gebruik van 5-ALA met de toepassing van PDT de eerstelijns dermatologische therapie tegen actinische keratose10. Recente resultaten voor botmetastasen van invasieve ductale borstkankercellijnen wijzen op mogelijke remming van celmigratie en inductie van apoptose na blootstelling aan PDT met 5-ALA11. Het gebruik van PDT in subfasciaal menselijk weefsel, zoals botweefsel, bevindt zich echter nog in de preklinische tot experimentele klinische fase, aangezien de werkzaamheid moet worden verbeterd. Toepassingen van nanodeeltjes met lichttherapie hebben al een grote impact in de tandheelkunde12. Het is dus waarschijnlijk dat de combinatie van het gebruik van nanodeeltjes met PDT het toepassingsgebied zal uitbreiden naar orthopedische oncologie.
Het volgende protocol beschrijft hoe beide cellen afkomstig van primaire bottumoren en botmetastasen, cellijnen kunnen worden voorbereid en onderworpen aan 5-ALA-gemedieerde PDT gedurende een vooraf bepaalde tijdsblootstelling. Een gedetailleerde beschrijving van het uitvoeren en beoordelen van het cellulaire migratiepotentieel, de vitaliteit en de veroudering na 5-ALA-PDT-bestraling is ook inbegrepen. Stapsgewijze instructies bieden een eenvoudige en beknopte aanpak om betrouwbare en reproduceerbare gegevens te verkrijgen. De voordelen, beperkingen en toekomstperspectieven van de PDT-benadering voor neoplastische botlaesies worden ook besproken.