Терапевтические возможности лечения метастазов в костях по-прежнему ограничены и сложны, несмотря на продолжающиеся разработки в области лечения рака. В настоящее время стандартным методом является лучевая терапия, которая связана с такими осложнениями, как местная эритема, токсичность для внутренних органов1 и недостаточные переломы2. Существует потребность в альтернативных противоопухолевых методах лечения, поскольку пациенты с метастазами в кости часто страдают от боли, гиперкальциемии и неврологических симптомов, которые приводят к нарушению подвижности и снижению качества жизни3. Последние результаты показывают, что ФДТ представляет собой многообещающий, альтернативный, противоопухолевый вариант лечения непосредственно нацеленных на поражения костей, который может быть использован отдельно или в качестве поддерживающеголучевой терапии.
Механизм ФДТ в основном основан на передаче энергии от светочувствительного соединения (фотосенсибилизатора) к тканевому кислороду. Этот фотосенсибилизатор работает аналогично конденсатору на наноскопическом уровне. Он может накапливать энергию в основном состоянии при облучении соответствующей длиной волны света и высвобождает накопленную энергию при возвращении из возбужденного состояния в исходное основное состояние5. Высвобождаемая энергия приводит к двум фотохимическим реакциям: одна из них — превращение кислорода в активные радикалы кислорода путем переноса водорода или электрона. Во-вторых, это получение синглетных частиц кислорода путем горизонтальной передачи энергии от подложки фотосенсибилизатора к локальным триплетным частицам кислорода6. Активные радикалы кислорода и синглетные молекулы кислорода оказывают высокоцитотоксическое действие на локальные опухолевые клетки и индуцируют окклюзию сосудов и местную воспалительную реакцию путем апоптоза эндотелиальных клеток опухолевых кровеносных сосудов7.
Обычные фотосенсибилизаторы являются производными семейства порфиринов, таких как гематопорфирины и бензопорфирины8. Применение фотосенсибилизирующих веществ с более высоким сродством к опухолевой ткани может повысить селективность ФДТ9 лет. В частности, 5-АЛК, который является биосинтетическим предшественником протопорфирина IX, может накапливаться в опухолевых клетках, таких как актинический кератоз, базалиома, опухоль мочевого пузыряи рак желудочно-кишечного тракта. Различные подходы к доставке с использованием 5-ALA также могут варьировать эффективность ФДТ в отношении локализации опухоли. Таким образом, местное применение 5-АЛК с применением ФДТ стало дерматологической терапией первой линии против актинического кератоза10. Последние результаты по костным метастазам инвазивных протоковых клеточных линий рака молочной железы указывают на возможное ингибирование миграции клеток и индукцию апоптоза после воздействия ФДТ с 5-ALA11. Тем не менее, использование ФДТ в субфасциальных тканях человека, таких как костная ткань, все еще находится на доклинической или экспериментальной клинической стадии, поскольку эффективность необходимо повысить. Применение наночастиц в светотерапии уже показало большое влияние в стоматологии12. Таким образом, вполне вероятно, что сочетание применения наночастиц с ФДТ расширит область ее применения в сторону ортопедической онкологии.
В следующем протоколе описывается, как препарировать клетки, происходящие из первичных опухолей костей, и клеточные линии костных метастазов, и подвергнуть их 5-ALA-опосредованной PDT в течение заданного времени воздействия. Также включено подробное описание того, как выполнять и оценивать потенциал миграции клеток, жизнеспособность и старение после облучения 5-ALA-PDT. Пошаговые инструкции обеспечивают простой и лаконичный подход к получению надежных и воспроизводимых данных. Также обсуждаются преимущества, ограничения и будущие перспективы подхода ФДТ к опухолевым поражениям костей.