光動力療法(Photodynamic Therapy,PDT)是用光敏藥物和激光活化治療腫瘤疾病的一種新方法,是一種有氧分子參與的伴隨生物效應的光化學反應。與傳統(tǒng)腫瘤療法相比,PDT的優(yōu)勢在于能夠精確進行有效的治療,無創(chuàng)傷,副作用小。
在PDT中,當特定波長的激光照射靶點(腫瘤部位)時,能使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化,光敏劑(PS)吸收光能,將能量傳遞給周圍的氧,然后將氧轉化為活性很強的單態(tài)氧或自由基,與附近的生物大分子發(fā)生氧化反應,產生細胞毒性進而殺傷腫瘤細胞。
然而,現(xiàn)有的PDT方法在一線臨床治療時有一定的局限性,當PDT藥物效率較低時會引起遺傳變異,從而降低治療效果。提高PDT治療效率的關鍵在于三點:如何把光敏劑集中到一個所需的位置,找到這種光敏劑的最佳吸收波長范圍,以及治療后光敏劑清除細胞器的速度能達到多快。
韓國科學技術研究院的一組研究人員開發(fā)了一種近紅外光動力療法,有效地彌補了當前PDT技術的缺陷。他們開發(fā)了一種名為線粒體靶向光動力治療劑(MitDt)的光敏劑,能最大限度地發(fā)揮PDT效應,同時減少不必要的副作用。因為線粒體在新陳代謝中發(fā)揮重要的作用,且具有較高的跨膜電位,因此將線粒體作為靶點,以最大限度地發(fā)揮光敏劑的作用。
根據(jù)該研究小組的研究,當線粒體被激光照射后,會產生活性氧(ROS)并立即失去線粒體膜電位,進而引發(fā)細胞凋亡。因此,將PDT試劑與線粒體靶向劑相結合,可造成腫瘤細胞的迅速損傷,提高了治療效果,并減少了不必要的副作用。為了應用線粒體靶向光敏劑,研究小組開發(fā)了近紅外區(qū)PDT試劑,由于近紅外激光具有滲透性,該制劑可用于治療深層組織惡性腫瘤。同時也降低了光散射,獲得更高的治療效果。
然而,用近紅外激光照射時正常細胞產生的單態(tài)氧也是個棘手的問題。為了解決這個問題,研究小組開發(fā)了一種新的光敏劑,它結合了功能化的近紅外染料和線粒體靶向劑,可在完成治療后快速清除細胞器,并長期存留在癌線粒體中,以增加激光照射到靶部位的活性氧數(shù)量。為了驗證治療效果,研究小組將MitDt注入荷瘤小鼠體內。用波長為762nm的近紅外激光照射它們來誘導癌癥治療,最終將其腫瘤區(qū)域降低原來的三分之一。
這種增強的光動力學癌癥治療的優(yōu)點是,僅在治療所需的部位產生效果,沒有任何副作用,因為這種光敏劑在癌細胞線粒體中停留時間更長。實驗也證實了這種光敏劑沒有細胞毒性。