Pankreas kanseri tedavisinde photolon güdümlü fotodinamik terapinin uygulaması
Photolon mediated photodynamic therapy application on pancreatic cancer treatment
Yazar: SAADET AKBULUT
Danışman: PROF. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Fotodinamik Terapi (FDT) Amerikan Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) onaylı kanser tedavisi yöntemidir. Fotodinamik terapi özellikle solid tümörlerde yüksek başarı oranı ile minimal invaziv veya non-invaziv bir tedavi yöntemidir. Fotodinamik terapi dokuda akümüle olan ışığa duyarlı ajana, ajanı uyaracak bir ışık kaynağına ve ortamda oksijenin varlığına ihtiyaç duymaktadır.
Fotodinamik terapinin mekanizması topikal veya intravenöz olarak verilen ışığa duyarlı ajanın hedef dokuda akümüle olmasının ardından spesifik bir dalga boyunda absorbsiyon yapan bir ışık kaynağı ile uyarılması esasına dayanır. Işığa duyarlı ajan belirli bir ışık enerjisine maruz kaldığında dokuda apoptoza, vasküler dejenerasyona, bağışıklık yanıtına ve hatta tümör hücrelerini nekroz yoluyla doğrudan öldürmeye neden olan reaktif oksijen türlerinin üretilmesini sağlar. Fotodinamik terapinin geleneksel tedavi yöntemlerinde karşılaşılan yan etkileri yoktur. Avantajları; iyonize olmayan emisyonlar kullanılır, sağlıklı dokuya zarar vermeden lokalize tedavi, tekrarlanabilir, minimal invaziv, hastanede kalış süresinin kısaltılması ve hastanın tedavisi süresinin destekleyen psikolojik durumunun korunması.
Bu çalışmada klinikte en sık saptanan MIA PaCa-2 hücre hattı üzerinde en uygun Fotolon güdümlü Fotodinamik terapi uygulaması için Fotolon akümülasyon süresi ve lazer enerji yoğunluğu parametreleri araştırılmıştır. Kontrol olarak MRC-5 normal akciğer hücre hattı kullanılmıştır. Çalışmada ışığa duyarlı ajan olarak Fotolon kullanılmıştır. Fotolon suda çözünebilen ve 630-690 nanometreleri arasında absorbans göstermektedir. Maksimum absorbsiyonu ise yaklaşık 660 nanometrede göstermektedir. Fotolon'un MIA PaCa-2 pankreas epitelyal karsinoma hücreleri üzerinde konsantrasyona bağımlı etkisi araştırılarak terapi sırasında kullanılacak Fotolon'un konsantrasyonu optimize edilmiştir. Fotolon konsantrasyonu 10 μM'a sabitlenmiştir. Seçilen bu konsantrasyonun hücre canlılığını inhibe ve prolifere etmediği belirlenmiştir. Optimizasyon çalışması sonucunda 60 dakika Fotolon inkübasyonu ve 5 J/cm2 lazer enerji yoğunluğu en iyi sonuç alınan parametre olarak belirlenmiştir. Fotolon güdümlü Fotodinamik terapi uygulamalarının MIA PaCa-2 ve MRC-5 hücre hatları üzerinde neden olduğu ölüm tipi kaspaz-3/BCA protein aktivite analizi ve Annexin-V analizi ile araştırılmıştır.
Sonuç olarak Fotolon güdümlü Fotodinamik terapinin belirlenen parametrelerde hücreler üzerinde %17 oranında apoptoza neden olduğu ancak tek başına küratif bir tedavi olarak uygulanamayacağı belirlenmiştir.

Abstract:
Photodynamic Therapy (PDT) is an American Food and Drug Administration (FDA) approved method of cancer treatment. Photodynamic therapy is a minimally invasive or non-invasive treatment with a high success rate especially in solid tumors. Photodynamic therapy requires photosensitizer that accumulated in target tissue, light source that illuminate the agent and oxygen in environment tissue.
The mechanism of photodynamic therapy is based on stimulation photosensitizer that given topikal or intravenous with a light source that absorbing a specific wavelength. When the photosensitizer is exposed to a specific light energy, it produces reactive oxygen species that caused directly kill tumor cells that is apoptosis and necrosis, vascular degeneration, reactive immune response. Photodynamic therapy has no side effects that are encountered in conventional treatment methods. Advantages; non-ionizing emissions are used, locally treated, reproducible, minimally invasive, shortening of hospital stay and preservation of the supporting psychological state of the patient during the treatment period without harming healthy tissue.
In this study, Fotolon accumulation time and laser energy intensity parameters were investigated for the most appropriate Fotolon mediated photodynamic therapy application on MIA PaCa-2 cell line which is most frequently detected in clinic. MRC-5 normal lung cell line was used as a control. Fotolon was used as a light sensitive agent in the study. The Fotolon is water soluble and shows absorbance between 630-690 nanometers. Fotolon shows maximum absorbance at about 660 nanometers. The concentration dependent effect of Fotolon on MIA PaCa-2 pancreatic epithelial carcinoma cells was investigated and the concentration of Fotolon to be used during therapy was optimized. The Fotolon concentration was fixed at 10 μM. It was determined that this selected concentration did not inhibit and proliferate cell viability. Because of the optimization study, 60 min Fotolon incubation and 5 J/ cm2 laser energy density were determined as the best-achieved parameters. The type of death caused by Fotolon mediated photodynamic therapy applications on the MIA PaCa-2 and MRC-5 cell lines was investigated with caspase-3 / BCA protein activity assay and Annexin-V assay.
In conclusion, it was determined that Fotolon mediated photodynamic therapy causes 17% apoptosis on cells in determined parameters but cannot be applied as a curative treatment alone.