KAIST führt eine verbesserte PDT ein, um Krebs mit weniger Nebenwirkungen zu heilen

Slaughterbots (Juni 2019).

Anonim

Ein KAIST-Forscherteam entwickelte photodynamische Therapie mit nahem Infrarot-Fluorophoren (PDT), die die Nachteile bestehender PDTs reduziert.

PDT ist eine Möglichkeit, Wunden mit Lasern anstelle von Medikamenten zu heilen. Wenn ein Laser eine Zielstelle bestrahlt, absorbiert ein Photosensibilisator (PS) Lichtenergie und wandelt dann Sauerstoff in Singulettsauerstoff oder freie Radikale um, was zum programmierten Zelltod führt. Diese Behandlung wurde in klinischen Bereichen, insbesondere bei Hauterkrankungen, weit verbreitet verwendet, da sie nichtinvasive Behandlungen erlaubt.

Die bestehenden PDTs weisen jedoch Einschränkungen für die Erstlinientherapie auf, da PDT-Mittel genetische Variationen verursachen können, wenn sie eine geringe Effizienz haben, wodurch die Behandlungseffekte reduziert werden.

Der Schlüssel zur Steigerung der Effizienz von PDTs ist, wie viel PS auf eine gewünschte Stelle konzentriert werden kann, auf welche Laserwellenlänge das PS reagiert und wie schnell das PS nach der Behandlung Organellen reinigt.

Professor Yeu-Chun Kim und sein Team von der Abteilung für Chemie- und Biomolekular-Engineering entwickelten in Zusammenarbeit mit Professor Ji-Ho Park von der Abteilung für Bio- und Gehirntechnik eine neue PS mit dem Namen Mitochondrien für photodynamische therapeutische Mittel (MitDt) zur Maximierung der PDT Effekte bei gleichzeitiger Reduzierung unerwünschter Nebenwirkungen.

Mitochondrien haben sich als Zielorte herauskristallisiert, um die Wirkungen von PS zu maximieren, da sie essentielle Rollen im Stoffwechsel spielen und ein hohes Transmembranpotential haben.

Wenn Mitochondrien durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die nach einer Laserbestrahlung erzeugt werden, lichtgeschädigt werden, verlieren sie sofort ihr mitochondriales Membranpotential und initiieren Apoptose. Daher kann die Kombination des PDT-Agens mit dem mitochondrialen Targeting-Mittel zu einer schnellen Schädigung der Krebszellen führen, wodurch die therapeutische Wirksamkeit verbessert und unerwünschte Nebenwirkungen reduziert werden.

Um erfolgreich mit Mitochondrien zielendes PS zu applizieren, entwickelte das Team PDT-Mittel im nahen Infrarotbereich (NIR), die aufgrund der Permeabilität des NIR-Lasers zur Behandlung von Krebs im tiefen Gewebebereich verwendet werden können. Die Lichtstreuung wird ebenfalls verringert, wodurch eine höhere therapeutische Wirksamkeit erhalten wird.

Es besteht jedoch ein Problem der Erzeugung von Singulettsauerstoff beim Bestrahlen mit einem NIR-Laser. Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Team ein neuartiges PS, das einen funktionalisierten NIR-Farbstoff und ein Mitochondrien-Targeting-Agens kombiniert, um nach der Behandlung eine schnelle Organellen-Clearance zu erreichen und auch lange Zeit in Krebs-Mitochondrien zu verbleiben und die Menge an ROS zu erhöhen die Zielstellen, die mit dem Laser bestrahlt wurden.

Um die Wirksamkeit zu verifizieren, injizierte das Team MitDt in tumortragende Mäuse. Sie wurden mit einem NIR-Laser bei 662 nm bestrahlt, um eine Krebsbehandlung zu induzieren, und ihre Krebsgröße wurde auf das Dreifache reduziert.

Ph.D. Der Kandidat Ilkoo Noh, der diese Forschung leitete, sagte: "Diese verbesserte photodynamische Krebsbehandlung hat den Vorteil, dass eine gesuchte Stelle ohne Nebenwirkungen behandelt wird, weil dieses PS länger in einer mitochondrialen Krebszelle verbleibt. Wir haben auch bestätigt, dass das PS keine Zytotoxizität verursacht. "

Professor Kim fügte hinzu: "Dieses Forschungsergebnis wird die Gefahr von Nebenwirkungen verringern und kann zur Behandlung verschiedener Krankheiten angewendet werden."

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