Terapia fotodynamiczna (PDT − photodynamic therapy) stanowi formę fototerapii, wykorzystując współdziałanie światła laserowego oraz fotouczulacza, gromadzonego wybiórczo w tkance nowotworowej. Aktywacja na tej drodze procesów fotobiochemicznych wywołuje bezpośrednie niszczenie komórek nowotworowych, okluzję naczyń krwionośnych i limfatycznych guza oraz wpływa na odpowiedź immunologiczną i zapalną (8, 13).

Leczenie tą metodą polega na podaniu fotouczulacza, który gromadzi się wybiórczo w tkance nowotworowej. Molekuły fotosensybilizatorów wykazują się znacząco większym powinowactwem do komórek nowotworowych niż komórek zdrowych organizmu. Obecnie najczęściej stosowanymi fotouczulaczami są porfiryny, ftalocyjaniny i karbocyjaniny (13). Po podaniu fotouczulacza zmiany naświetla się promieniowaniem o określonej dla danego fotouczulacza długości fali, odpowiadającej jego pasmu absorpcji. Dla wywołania efektu cytotoksycznego stosuje się energię w dawce 25-100J/cm2, średnią gęstość mocy 15-300 W/cm2, a orientacyjny czas naświetlania wynosi 5-30 min. Fotouczulacz w stanie wzbudzenia elektronowego, tzw. stanie trypletowym, bierze udział w procesie fotodynamicznego utleniania. Wyróżnia się dwa typy reakcji: typ I jest związany z powstaniem wolnych rodników, rozpoczynających niszczenie tkanek nowotworowych, natomiast w typie II generacja wzbudzonego tlenu singletowego wywołuje utlenianie cholesterolu i nienasyconych kwasów tłuszczowych do wodorotlenków, siarczków do sulfotlenków oraz utlenienie aminokwasów aromatycznych. Reakcje te prowadzą do uszkodzenia białek, kwasów nukleinowych i lipidowych struktur błon komórkowych tkanek nowotworowych (7).

Do korzyści PDT należy zaliczyć: nieiwazyjność, skuteczność, możliwość powtarzania terapii bez ryzyka kumulacji działania toksycznego, dobrą tolerancję i doskonałe efekty kosmetyczne. Niezwykle istotną cechą charakterystyczną PDT, dającą jej wyższość nad konwencjonalnymi metodami leczenia onkologicznego, jest brak działania mutagennego (13).

Diagnostyka i terapia fotodynamiczna znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach medycyny, zwłaszcza w dermatologii, urologii, gastroenetrologii, pulmonologii, neurochirurgii oraz w ginekologii (7).

W związku z niedostateczną skutecznością i licznymi działaniami niepożądanymi tradycyjnych form terapii nowotworów (leczenie chirurgiczne, radioterapia czy chemioterapia), poszukuje się wciąż nowych metod leczenia, w tym skojarzonego, wśród których obiecujące wydaje się być zastosowanie terapii kombinowanej z udziałem PDT.

Terapia fotodynamiczna może być cenną metodą wspomagającą leczenie chirurgiczne. Feng Jiang i wsp. przeprowadzili badania mające na celu porównanie skuteczności leczenia operacyjnego skojarzonego z PDT złośliwych glejaków u szczurów. Zwierzęta z nowotworem (9L glejosarcoma) losowo zostały przydzielone  do jednej z czterech grup − bez leczenia, leczonych tylko chirurgicznie, tylko metodą fotodynamiczną oraz do grupy, w której stosowano terapię skojarzoną. Badacze wykazali, że chirurgiczna resekcja zastosowana łącznie z PDT (80J.cm2 z 2 mg/kg mc Photofrin) w sposób znaczący pozwoliła zmniejszyć objętość guza, powodując redukcję jego lokalnego nacieku w porównaniu do obu metod zastosowanych oddzielnie. Autorzy pracy stwierdzali znaczący wzrost ekspresji naczyniowego śródbłonkowego czynnika wzrostu (VEGF) w tkance przylegającej do guza w przypadku postępowania tylko operacyjnego lub tylko PDT. Efekt ten nie był obserwowany w przypadku, gdy zastosowano terapię kombinowaną. Badacze uważają terapię fotodynamiczną za obiecującą metodę zwiększającą skuteczność postępowania chirurgicznego (6). Od dawna znano korzyści z zastosowania technik fotodynamicznych w neurochirurgii. Szczególne miejsce zajmuje tu kwas 5-δ-aminolewulinowy (ALA), który może być wykorzystywany do znakowania w trakcie zabiegu operacyjnego żywych, klonogennych komórek glejowych w strefie granicznej guza, umożliwiając dokładne określenie granic nowotworu. Technika ta pomaga w precyzyjnym usunięciu nowotworu i prowadzi do istotnego statystycznie wydłużenia przeżycia chorych (3).

Nie zawsze jednak terapia kombinowana przynosi korzyści. I tak, w uzupełnieniu zabiegu operacyjnego w leczeniu międzybłoniaka opłucnej, próbowano stosować doopłucnową terapię fotodynamiczną z użyciem innego fotouczulacza − Photofrinu. Mimo, iż pierwsze analizy dawały nadzieję na skuteczność takiego postępowania, okazało się, że tak skojarzona terapia nie tylko nie ma wpływu na czas przeżycia, nie wydłuża czasu do wznowy, ale niestety nawet wiąże się z ryzykiem ciężkich powikłań np. z wytworzeniem przetok oskrzelowo-opłucnowych czy perforacji przełyku (1).

Istnieją próby łączenia PDT z substancjami chemicznymi o działaniu przeciwnowotworowym. Takimi związkami są np. składniki zielonej herbaty − polyphenol (GTP) i (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG). Sun Young Kwak i wsp. podjęli próbę połączenia terapii fotodynamicznej z podawaniem ECGC lub GTP w celu zwiększenia efektu przeciwnowotworowego PDT w komórkach guza TC-1 implantowanych myszom.

W 3 godziny po podaniu fotouczulacza − Radachloryny, stosowano naświetlania – 300J/cm2, a następnie przez 20 dni podawano ECGC lub GPT. Wyniki badań wykazały, że skojarzona terapia pozwala osiągnąć większą supresję guza w porównaniu do stosowania samej terapii fotodynamicznej, przy czym wzrost objętości guza w większym stopniu ulegał zahamowaniu przy stosowaniu ECGC niż przy GPT. Jednocześnie zwrócono uwagę na niekorzystny efekt podania EGCD przed PDT. Działanie takie powodowało zmniejszenie wychwytu Radachloryny przez komórki nowotworowe. Dodatkowo, skojarzenie PDT z EGCD in vivo i in vitro powodowało znaczący spadek poziomu COX-2 po 48 godzinach. Można więc,  na podstawie powyższych badań wnioskować, że skojarzenie terapii fotodynamicznej ze stosowaniem substancji o działaniu przeciwnowotworowym, takich jak składniki zielonej herbaty, może przyczynić się do poprawy skuteczności leczenia nowotworów. Wymaga to jednak jeszcze wielu badań i obserwacji, przede wszystkim klinicznych (12).

Kolejnym wyzwaniem jest kojarzenie terapii fotodynamicznej z immunoterapią. Niezwykle interesujące są prace Seung Jon Kim i wsp. (10) nad zwiększeniem skuteczności przeciwnowotworowej PDT tą drogą. Badacze oceniali tu przydatność transferu genu dla IL 12 za pomocą adenowirusów (AdmIL-12) dla poprawy efektywności PDT. Terapia fotodynamiczna z użyciem Radiochloriny była stosowana u myszy C57BL/6 z przeszczepionymi komórkami TC1. Oceniano hamowanie wzrostu guza in vivo i in vitro, produkcję czynnika martwicy nowotworów TNF alfa, interferonu gamma (IFNχ). Wyniki badań pokazały, że zastosowanie terapii fotodynamicznej w połączeniu z IL 12 (transfer genu dla IL12 za pomocą adenowirusów – AdmIL12) pozwala na uzyskanie lepszych efektów niż w przypadku stosowania każdej z tych metod osobno. Skojarzone leczenie w tym przypadku nie tylko powodowało całkowitą regresję guza, ale również wywoływało wzrost produkcji IFN gamma oraz czynnika martwicy nowotworów (TNF alfa).

Immunoterapia kombinowana z terapią fotodynamiczną może stać się potężnym narzędziem w walce z rakiem szyjki macicy. Wymaga to jednak jeszcze wielu dalszych badań i obserwacji (10). Ważnym tematem jest możliwość addycyjnego działania PDT i chemioterapii.

W leczeniu raka szyjki macicy obecnie stosowane są metody chirurgiczne, radio- i chemioterapia. Istotną wadą takiego sposobu postępowania jest niemożność późniejszego zajścia w ciążę. Jest to ważne szczególnie dla młodych kobiet. Nadzieję na skuteczne leczenie pacjentek z równoczesnym zachowaniem u nich płodności, dają wyniki badań przeprowadzonych przez Sei-Jun Han i wsp. (4).  U dwóch młodych pacjentek z rakiem szyjki macicy w stopniu zaawansowania Ib2 terapię rozpoczęto od dożylnego podania fotouczulacza − Photogem, w dawce 2,5mg/kg na 48 godzin przed naświetlaniem i podano karboplatynę (75mg/m2 i.v) na 3 godziny przed zastosowaniem światła laserowego. Terapia chemofotodynamiczna (CCPDT) powodowała całkowite ustąpienie nowotworu u obserwowanych kobiet. Pacjentki obserwowano przez okres 16 i 14 miesięcy, w tym czasie nie stwierdzono objawów wznowy nowotworu. CCPDT może zatem stać się skuteczną, pozbawioną wielu działań niepożądanych, alternatywną metodą w walce z rakiem szyjki macicy. Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, co podkreślają autorzy cytowanej pracy, stosunkowo krótkiego okresu monitorowania pacjentek. Kobiety poddane takiej terapii na pewno będą wymagać dłuższego okresu systematycznej kontroli (4).

Skuteczność chemioterapii w połączeniu z terapią fotodynamiczną była przedmiotem badań również Sanghoon Jheon i wsp. (5). Badacze oceniali skuteczność przeciwnowotworową na modelach zwierzęcych chemioterapii w niskich dawkach z użyciem karboplatyny (CADP) w skojarzeniu z PDT. Efekty leczenia małymi i dużymi dawkami karboplatyny były porównywane do rezultatów terapii fotodynamicznej i PDT kombinowanej z niskimi dawkami CADP. Zdecydowanie większą skuteczność przeciwnowotworową uzyskano jednak w przypadku terapii skojarzonej. Ten znakomity efekt wynikać może z kumulacji i większej aktywności karboplatyny w czasie naświetlania światłem czerwonym i śmierci komórek w różnych fazach cyklu komórkowego – w fazie S w przypadku chemioterapii i fazie G1 w przypadku terapii fotodynamicznej (5).
 
Ge Ruifeng i wsp. (2) oceniali efekty łączonej terapii fotodynamicznej z cisplatyną w leczeniu raka okrężnicy na modelu doświadczalnym. W leczeniu stosowano różne dawki cisplatyny, tylko PDT lub łącznie: cytostatyk z PDT. Badania in vitro (na linii raka okrężnicy C26) wykazały, że zarówno działanie PDT jak i cisplatyny jest zależne od dawki: połączenie 1 μg/ml cisplatyny i 4,69μg/ml photegemu PDT daje efekt synergistyczny, obserwowany w 12 godzin po naświetlaniu laserem.

W badaniach in vivo, sześciotygodniowe samiczki myszy BALB/c z rakiem CT-26 podzielono na 4 grupy, w których odpowiednio podawano tylko cisplatynę, samą PDT lub łączono różne dawki cytostatyku kojarzone z PDT. Wielkość guza mierzono 2 razy w tygodniu przez 4 tygodnie. W badaniu wykazano zadowalającą skuteczność PDT skojarzonej z małą dawką cisplatyny przy jednocześnie zmniejszonym efekcie toksycznym na zdrowe tkanki, natomiast w przypadku stosowania tylko terapii fotodynamicznej częściej obserwowano nawroty niż w przypadku terapii skojarzonej.

Tak więc duże nadzieje na wzrost skuteczności przeciwnowotworowej przy stosunkowo niskiej toksyczności, budzi łączenie cytostatyku w małej dawce z PDT, wymagające jednak potwierdzenia i standaryzacji w kolejnych badaniach doświadczalnych i klinicznych.

Przedmiotem badań staje się również możliwość kojarzenia terapii fotodynamicznej z radioterapią. Kubasowa i wsp. (11) oceniali skuteczność PTD w połączeniu z radioterapią w leczeniu raka płuc na modelu zwierzęcym. Wyniki badań wykazały przewagę działania przeciwnowotworowego PDT skojarzonej z radioterapią nad samą radioterapią czy też samą terapią fotodynamiczną. W doświadczeniu komórki rakowe zostały wszczepione międzymięśniowo w udo myszy BDF1. Aby wyeliminować szkodliwe działanie na skórę w trakcie radioterapii zastosowano mniejszą dawkę − 14,9 Gy, a w przypadku PDT fotouczulacz (Photosense) został podany także w zmniejszonej o 50% dawce. Wyniki badań były zaskakujące: uzyskano większy efekt przeciwnowotworowy terapii PDT (24 godziny po podaniu fotouczulacza) skojarzonej z RTG, w porównaniu z każdą z tych metod zastosowaną osobno. Po 17 dniach leczenia skojarzonego w schemacie PDT+ RT uzyskano zahamowanie wzrostu guza (TGI) o 55%, w przypadku RT+PDT o 47%, samej radioterapii o 36%, natomiast samej PDT o 27%.W przypadku, kiedy stosowano naświetlania po 3 godzinach od iniekcji fotouczulacza, uzyskano dodatkowy efekt przeciwnowotworowy terapii skojarzonej − maksymalny TGI − 73%. Uzyskane wyniki jednoznacznie wykazują większe korzyści ze stosowania terapii skojarzonej PDT i RT, niż każdej z tych metod oddzielnie.

Terapia fotodynamiczna jest uznaną metodą miejscowego i wybiórczego niszczenia zmian nowotworowych skóry i śluzówki jamy ustnej. Szczególnie dobre efekty uzyskuje się w leczeniu rogowacenia słonecznego, powierzchownej postaci raka podstawnokomórkowego oraz leukoplakii jamy ustnej (8). Zwłaszcza podkreśla się korzyści stosowania PDT, która stała się standardem leczenia w tych przypadkach, w rakach podstawnokomórkowych o mnogiej lokalizacji, bądź w miejscach o trudnej lokalizacji (okolice narządów zmysłów). Największa skuteczność takiego postępowania jest w przypadku postaci powierzchownej raka podstawnokomórkowego. W przypadku postaci guzkowej penetracja barwnika i światła jest mniejsza, stąd wskaźnik całkowitych wyleczeń jest niższy. Duże nadzieje na zwiększenie skuteczności PDT daje tu jednak jej kojarzenie z chirurgicznym wyłyżeczkowaniem (curettage) zmiany guzkowej (14).

Warto wspomnieć o możliwości kojarzenia terapii fotodynamicznej z hypertermią (HT). D.V. Sokołow i wsp. (15) badali skuteczność terapii kombinowanej u pacjentów z nawracającym, po leczeniu chirurgicznym, radioterapii i PDT, rakiem podstawnokomórkowym skóry. Stosowali dożylny wlew 0,3 mg/kg Photosensu (sulfonian fotalocyjanku glinu) albo miejscową aplikację 20% 5-δ-ALA (kwas 5-delta aminolewulinowy-Alasens). Hypertermia (temp. 42-43°C) zastosowana była równocześnie lub bezpośrednio po terapii fotodynamicznej. PDT kojarzona z hypertermią powodowała całkowitą regresję nowotworu w 74% przypadków.

U chorych z częściową remisją nowotworu kontynuacja leczenia kombinowanego nie zwiększała ryzyka efektów ubocznych. Ponadto skojarzenie leczenia PDT i HT z 5-δ-ALA pozwalało uzyskać doskonałe rezultaty kosmetyczne.

Podobnie w pracy Kazachkiny i wsp. badano wpływ skojarzonej terapii fotodynamicznej z hypertermią (LHT) na wzrost guza PC-1 u szczurów (9). Badania wykonywano na szczurach z wszczepionym podskórnie guzem PC-1 do prawej łapy. Moduł GF laserowego aparatu (Polus, Rosja) emitował światło o długości 670 nm (dla PDT) i falę długości 1064 nm (dla LHT). Czas hypertermii w 41 i 43°C wynosił 30 min. Fotouczulacz był podawany w dawce 2mg/kg, z 24-godzinną przerwą pomiędzy infuzją a naświetlaniem (670 nm, 75 J/cm2, 70 mW/cm2). Skojarzone leczenie PDT z następową LHT (43°C, 800 mW/cm2) powodowało w 85,7% przypadków całkowitą regresję guza, podczas gdy jednoczesna PDT i LHT (41°C/400 mW/cm2 lub 43°C/800 mW/cm2) powodowała regresję we wszystkich przypadkach. Całkowita regresja była obserwowana w 66,7% przypadków w grupie PDT, w grupie LHT w 16,7% przy 43°C i w żadnym przypadku przy 41°C. Na podstawie wykonanych badań autorzy wysunęli wniosek, że LHT w różnych schematach skojarzonego leczenia prowadzonego w temperaturach wyższych niż 41°C poprawia efektywność przeciwnowotworową PDT.

Terapia fotodynamiczna jest intensywnie rozwijającą się metodą leczenia radykalnego zmian przednowotworowych oraz wczesnych postaci nowotworów, zwłaszcza ze względu na jej skuteczność, bezpieczeństwo, nieinwazyjność oraz możliwość jej wielokrotnego powtarzania. PDT z powodzeniem stosowana jest jednak także w leczeniu paliatywnym zaawansowanych postaci nowotworów, powodując nie tylko wydłużenie życia pacjentów, lecz także poprawę jego jakości. Tak szeroki wachlarz wskazań sprawia, że wciąż poszukuje się możliwości zwiększenia skuteczności PDT, a jednocześnie wykorzystania jej bezpieczeństwa dla poprawy komfortu leczenia pacjentów, u których stosuje się konwencjonalne metody leczenia onkologicznego (chirurgia, chemioterapia, radioterapia). Takie możliwości daje kojarzenie tradycyjnych metod terapii onkologicznej z PDT. Obiecujące wydają się być wyniki przedstawionych powyżej badań, z których wynika, iż zastosowanie terapii skojarzonej z fotodynamiczną może nie tylko przyczynić się do poprawy skuteczności leczenia onkologicznego, do wydłużenia przeżycia, ale również pozwala w niektórych przypadkach zmniejszyć efekt toksyczny uznanych do tej pory sposobów leczenia np. radioterapii czy chemioterapii.

Jednocześnie duże nadzieje wiąże się z efektem addycyjnym immunoterapii, hipertermii, a zwłaszcza hyperbarii tlenowej kojarzonej z PDT, które mogą stać się przełomem w bardziej skutecznym i bezpiecznym leczeniu schorzeń przednowotworowych i nowotworów.

Aby potwierdzić powyższy efekt, zachodzi konieczność kolejnych badań doświadczalnych oraz klinicznych.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Drozdowska A.: Złośliwy międzybłoniak opłucnej - postępy w rozpoznawaniu i leczeniu. Współcz. Onkol, 2003, 7 (9),: 676-683.

2.    Ge R. et al.: Antitumor Efficacy of the Combination Therapy Using Cisplatin and Photodynamic Therapy with Photogem on Mouse Cancer Cells (CT-26) in Vitro and in Vivo, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 201

3.    Grieb P.: Kwas 5-aminolewulinowy (ALA) i jego zastosowania w neurochirurgii. Neurol. i Neurochirurgia Pol. 2004., 38 (3):  201-297.

4.    Han SJ. et al.: The Effect of Concurrent Chemo-Photodynamic Therapy(CCPDT) for the Uterine Cervical Cancer Staged Ib2, Especially Pertaining to Women Desiring Fertility, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 201.

5.    Jheon S. et al.: Combination Low-Dose Chemotherapy with Carboplatin and Photodynamic Therapy in Murine Tumors, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 199.

6.    Jiang F. et al.: Combination of Surgical Resection and Photodynamic Therapy of 9L Gliosarcoma in the Nude Rat, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 197.

7.    Kawczyk-Krupka A. i wsp.:  Diagnostyka (PDD) i Terapia Fotodynamiczna (PDT). Balneologia Pol. 1999, 61, 30-37.

8.    Kawczyk-Krupka A. i wsp.: Terapia fotodynamiczna i jej znaczenie  immunomodulujące w leczeniu  chorób skóry i leukoplakii jamy ustnej. Acta Bio-Opt. et Informat. Med. 2001, 7, 67-71.

9.    Kazachkina  N.I. et al.: Combined Treatment by PDT and Laser Hyperthermia in Rats with Transplanted PC-1 Tumor, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 200.

10.    Kim S.J. et al.: Photodynamic Therapy with Recombinant Adenovirus Admil-12 Enhances Antitumor Therapy Efficacy in Human Papillomavirus 16 (E6/E7) Immortalized Tumor Cells, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 198.

11.    Kubasova.I. et al.: Efficacy of Combined Photodynamic Therapy and Radiotherapy in Treatment of Lung Carcinoma in Mice, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 200.

12.    Kwak S.Y. et al.: Photodynamic Therapy in Combination with Green Tea Polyphenol EGCG Enhances Antitumor Efficacy in Human Papillomavirus 16 (E6/E7) Immortalized Tumor Cells, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 197.

13.    Podbielska H. Sieroń A. Stręk W.: Diagnostyka i terapia fotodynamiczna . Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner, Wrocław 2004.

14.    Sieroń A. i wsp.:: Zastosowanie metody łyżeczkowania (curettage) i terapii fotodynamicznej w leczeniu  raków podstawnokomórkowych skóry. Ann. Acad. Med. Siles. 2006, 60 (4) 330-333.

15.    Sokolov D.V. et al.: Pilot Clinical Researches of Combined Photodynamic Therapy and Hyperthermia with Photosens and Alasens Photosensitizers, Materiał zjazdowy 11th World Congress of the International Photodynamic Association being held from 28-31 March 2007 in Shanghai, China, 198.

..............................................................................................................................................................

*Praca naukowa finansowana ze środków ministra nauki i informatyzacji w latach 2004-2007 jako projekt badawczy zamawiany i drukowany PBZ-KBN-098/T09/2003.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

**Katarzyna Skiba
Oddział Chorób Wewnętrznych B
Powiatowy Zespół Zakładów Opieki Zdrowotnej
42-500 Będzin, ul. Małachowskiego 12,
tel. 032 267 30 11, tel.kom. 0 604 242 390
e-mail: dskiba1@o2.pl

Artykuł nadesłano: 14.06.07
Zaakceptowano do druku: 21.07.07