Rak pozostaje jedną z głównych przyczyn śmiertelności, pomimo dziesięcioleci badań. Jednym z powodów jest to, że radioterapia i chemioterapia są technikami wysoce inwazyjnymi, co może ograniczać ich korzyści terapeutyczne. Coraz więcej uwagi poświęca się terapiom ukierunkowanym na komórki lub molekulary, które są mniej inwazyjnymi technikami. Fotoimmunoterapia to metoda leczenia, która synergistycznie wzmacnia efekt terapeutyczny poprzez połączenie immunoterapii i fototerapii. Immunoterapia wzmacnia odporność guza poprzez zwiększenie immunogenności mikrośrodowiska guza i zmniejszenie supresji immunoregulacyjnej, co prowadzi do zniszczenia guzów w organizmie. Fototerapia niszczy guzy pierwotne za pomocą kombinacji fotouczulaczy i promieni świetlnych, a antygeny specyficzne dla nowotworu uwalniane z komórek nowotworowych wzmacniają odporność nowotworu. Guzy można leczyć selektywnie za pomocą fotouczulaczy, ponieważ są one specyficzne i selektywne dla komórek docelowych. Modalność fototerapii obejmuje terapię fotodynamiczną (PDT), terapię fototermiczną (PTT) i terapie oparte na fotochemii1.
Fotoimmunoterapia w bliskiej podczerwieni (NIR-PIT) to niedawno opracowana metoda fototerapii przeciwnowotworowej, która łączy terapię fotochemiczną i immunoterapię1,2. NIR-PIT to terapia ukierunkowana molekularnie, która jest ukierunkowana na określone cząsteczki powierzchni komórki poprzez sprzężenie barwnika ftalocyjaniny krzemu w bliskiej podczerwieni, IRdye 700DX (IR700), z przeciwciałem monoklonalnym (mAb). Błona komórkowa komórki docelowej ulega zniszczeniu po napromieniowaniu światłem NIR (690 nm)3.
Koncepcja stosowania terapii światłem celowanym poprzez połączenie konwencjonalnych fotosensybilizatorów i przeciwciał lub ukierunkowanego PDT ma ponad trzy dekady4,5. Wcześniejsze badania próbowały celować w konwencjonalne środki PDT poprzez koniugację ich z przeciwciałami. Sukces był jednak ograniczony, ponieważ koniugaty te zostały uwięzione w wątrobie ze względu na hydrofobowość fotosensybilizatorów6,7. Co więcej, mechanizm NIR-PIT jest zupełnie inny niż w przypadku konwencjonalnego PDT. Konwencjonalne fotouczulacze generują stres oksydacyjny, który wynika z konwersji energii, która pochłania energię świetlną, przemieszcza się do stanu wzbudzonego, przechodzi w stan podstawowy i powoduje apoptozę. Jednak NIR-PIT powoduje szybką nekrozę poprzez bezpośrednie niszczenie błony komórkowej poprzez agregację fotouczulaczy na błonie w wyniku reakcji fotochemicznej8. NIR-PIT jest pod wieloma względami lepszy od konwencjonalnego ukierunkowanego PDT. Konwencjonalne fotouczulacze mają niskie współczynniki ekstynkcji, co wymaga przyłączenia dużej liczby fotouczulaczy do pojedynczej cząsteczki przeciwciała, co potencjalnie zmniejsza powinowactwo wiązania. Większość konwencjonalnych fotouczulaczy jest hydrofobowa, co utrudnia wiązanie fotouczulaczy z przeciwciałami bez uszczerbku dla ich immunoreaktywności lub akumulacji celu in vivo. Konwencjonalne fotouczulacze zazwyczaj pochłaniają światło w zakresie widzialnym, zmniejszając penetrację tkanek.
Zgłoszono kilka badań nad NIR-PIT ukierunkowanych na nowotwory wewnątrzklatki piersiowej, takie jak rak płuc i złośliwy międzybłoniak opłucnej (MPM)9,10,11,12,13,14,15,16, 17. Jednak tylko kilka doniesień opisało skuteczność NIR-PIT w modelach MPM z rozsianą opłucną lub raku płuc9,10,11,12. Podskórne modele ksenoprzeszczepów guzów są uważane za standardowe modele guzów i są obecnie szeroko stosowane do oceny przeciwnowotworowych efektów nowych terapii18. Jednak podskórne mikrośrodowisko guza nie jest permisywne dla rozwoju odpowiedniej struktury tkankowej lub stanu, który prawidłowo podsumowuje prawdziwy złośliwy fenotyp19,20,21,22. Idealnie byłoby, gdyby powstały ortotopowe modele chorób w celu bardziej precyzyjnej oceny działania przeciwnowotworowego.
Tutaj demonstrujemy metodę oceny skuteczności w mysim modelu rozsianego raka płuc w opłucnej, który był leczony za pomocą NIR-PIT. Mysi model rozsiewu opłucnej jest generowany przez wstrzyknięcie komórek nowotworowych do jamy klatki piersiowej i potwierdzany za pomocą luminescencji lucyferazy. Mysz leczono dożylnym wstrzyknięciem mAb sprzężonego z IR700 i napromienianiem NIR w klatkę piersiową. Efekt terapeutyczny oceniano za pomocą luminescencji lucyferazy.