ALA-5 aracılı fotodinamik terapinin kolon kanseri hücre hattı üzerindeki etkisinin lazer ve LED ışık kaynaklı sistemler aracılığıyla in vitro olarak incelenmesi
Investigation of the effect of ALA-5-mediated photodynamic therapy on colon cancer cell line by using laser and LED light source systems in vitro
Yazar: BUŞRA SÖNMEZOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYLA EREN ÖZDEMİR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Fotodinamik terapi (FDT), kanser ve bazı malign olmayan hastalıkların tedavisi için klinik olarak onaylanmış bir tedavi türüdür. Fotoduyarlı madde (FDM) adı verilen ışığa duyarlı bir maddenin seçici olarak hedef dokudaki tümörde birikmesi ve bu maddeye uygun dalga boyundaki ışık ile uyarılmasıyla dokuda reaktif oksijen türleri (ROS) üreterek kanserli hücrenin ölümüne neden olan bir dizi olayları başlatır. Böylelikle sağlıklı dokuda herhangi bir zarar vermeden sadece tümörlü dokuyu tahrip eden bir tedavi türüdür.
FDT etkinliğini fotoduyarlı madde, ışık kaynağı, dalga modu, tümör tipi, tümör boyutu ve yeri gibi parametreler etkilemektedir. FDT'de yaygın olarak lazer ve LED (light emitting diode- ışık yayan diyotlar) kullanılmaktadır. Son yıllarda fotodinamik tedavi sırasında oluşan termal hasarı engellemeye yönelik çeşitli dalga atım modları kullanılmaktadır: devamlı, puls ve süper atım modu.
Bu çalışmada HT-29 kolon kanseri hücre hattında ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarfından onaylı 5-aminolevulinik asit (ALA-5) fotoduyarlı maddesi kullanılmıştır. ALA-5 aracılı fotodinamik terapinin HT-29 kolon kanseri hücre hattında etkisi lazer ve LED kaynaklı sistemlerde iki farklı dalga modu kullanılarak incelenmiştir. 635 nm dalga boyunda lazer ve LED kaynakları ile devamlı dalga modu (CW) ve puls dalga modu (PM) kullanılmıştır. HT-29 kolon kanseri hücre hattında uygun ALA-5 dozu ve ışık dozu parametreleri MTT ve XTT analizleri ile belirlenmiştir. 1 mM ALA-5 konsantrasyonu ve 10 〖J/cm〗^2, 15 〖J/cm〗^2 and 20 〖J/cm〗^2 enerji yoğunlukları ile fotodinamik terapi gerçekleştirilmiştir. Kontrol olarak WI-38 akciğer fibroblastı hücre hattında çalışılmıştır. Bu doğrultuda belirlenen etkin ALA-5 konsantrasyonu ve ışık dozu tek başına hücre poliferasyonunu inhibe etmediği görülmüştür. Belirlenen dozlar kullanılarak devamlı ve pulse dalga modları kullanılarak lazer ve LED tabanlı sistemlerde fotodinamik terapi yapılmıştır. Tedaviden 24 saat sonra XTT analizleri yapılarak hücre sitotoksisitesi incelenmiştir.
Sonuç olarak her iki sistem ile yapılan fotodinamik terapi sonucu hücre poliferasyonu azalmış ve devamlı dalga modunun daha çok hücre sitotoksistesine neden olduğu görülmüştür.

Anahtar kelimeler: Fotodinamik terapi, kolon kanseri, lazer ışık kaynağı, LED ışık kaynağı, ALA-5

Abstract:
Photodynamic therapy (FDT) is a clinically approved type of therapy for the treatment of cancer and some non-malignant diseases. By selectively accumulating a light-sensitive substance called photo-sensitive substance (FDM) in the tumor in the target tissue and stimulating it with light at the appropriate wavelength, it produces reactive oxygen species (ROS) in the tissue and initiates a series of events that cause the death of the cancer cell. Thus, it is a type of treatment that destroys only the tumor tissue without any damage to the healthy tissue.
Parameters such as photo-sensitive substance, light source, wave mode, tumor type, tumor size and location affect FDT activity. Laser and LED (light emitting diode - light emitting diodes) are commonly used in FDT. Various wave pulse modes have been used in recent years to prevent thermal damage during photodynamic therapy: continuous, pulse and superbeat modes.
In this study, 5-aminolevulinic acid (ALA-5) photo sensitive substance approved by the US Food and Drug Administration (FDA) was used in HT-29 colon cancer cell line. The effect of ALA-5 mediated photodynamic therapy on HT-29 colon cancer cell line was investigated using two different wave modes in laser and LED-induced systems. Continuous wave mode (CW) and pulse wave mode (PM) are used with 635 nm wavelength laser and LED sources. In HT-29 colon cancer cell line, appropriate ALA-5 dose and light dose parameters were determined by MTT and XTT analyzes. Photodynamic therapy was carried out with 1 mM ALA-5 concentration and energy densities of 10 〖J/cm〗^2, 15 〖J/cm〗^2 and 20 〖J/cm〗^2. As a control, the WI-38 lung fibroblast cell line was studied. Accordingly, it was seen that effective ALA-5 concentration and light dose determined did not inhibit cell proliferation alone. Photodynamic therapy was applied in laser and LED-based systems using the determined doses, using continuous and pulse wave modes. 24 hours after treatment, cell cytotoxicity was investigated by XTT analyzes.
As a result, as a result of photodynamic therapy with both systems, cell proliferation decreased and continuous wave mode caused more cell cytotoxicity.

Keywords: Photodynamic therapy, colon cancer, laser light source, LED light source, ALA-5