Strategies to increase photodynamic therapy efficacy on conventional and complex in vitro cancer models

Abstract

Kanser tüm dünyada ölüm nedenleri arasında ilk sıralarda gelmektedir. Geleneksel tedavi yöntemlerinin yan etkileri ve başarısız kaldığı durumlar nedeniyle alternatif yöntemler araştırılmaktadır. Bu alternatif yöntemlerden biri olan Fotodinamik Terapi (FDT), ışığa duyarlı bir kimyasalın (fotosensitizan) uygun bir ışık kaynağı ile uyarılması ve bu sayede ortamda kanser hücreleri için zehirli olan reaktif oksijen türlerinin oluşması prensibine dayanan fotokimyasal bir yöntemdir. PDT etkinliğini artırmak amacıyla her yıl birçok in vitro çalışma, hayvan deneyi ve klinik deneme yapılmaktadır. Farklı fotosensitizanları kombine etmek ve kanser hücrelerini hedeflemek için yeni nanobirleşimler geliştirmek FDT etkinliğini artırmak için araştırılmakta olan izlemlerden bazılarıdır. Klasik hücre kültürü ve hayvan modelleri dışında yeni kanser tedavi yöntemlerini denemek için kullanılan diğer bir önemli araç ise tümör mikroortamındaki bazı fizyolojik etmenleri taklit eden gelişmiş in vitro modellerdir. Hücre-hücreetkileşimleri, hipoksik bölgeler ve tümör gelişimini etkileyebilen mekanik uyarılar bu etmenlerden bazılarıdır. Bu doktora çalışması, fotodinamik terapi etkisini artırmak amacıyla farklı izlemler önermiş ve bu yeni protokolleri geleneksel ve karmaşık in vitro modeller üzerinde uygulamıştır. Sonuçlar yalnızca önerilen izlemlerin başarısını değil, in vitro modellerin kanser araştırmaları için önemini de ortaya koymuştur.

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Due to the side-effects and inefficacy of the conventional cancer treatment methods, alternative modalities are researched. One of the alternatives, Photodynamic Therapy (PDT), is a photochemical approach, which is based on the activation of a photosensitive chemical (photosensitizer)by a specific light source for creating reactive oxygen species that are toxic to cancer cells. A number of in vitro and in vivo studies, as well as clinical trials, are conducted every year for increasing the efficacy of PDT. Combining different photosensitizers or developing new nanoconjugations for better targeting are some of thestrategies. Apart from monolayer cell cultures and in vivo animal models, another important tool for testing new cancer treatment strategies is an advanced in vitro model that mimics certain physiological factors in tumor microenvironment. These factors include cell-to-cell interactions, hypoxic environments and some mechanical stressesthat may affect tumor progression. This PhD study proposes different strategies to increase photodynamic therapy efficacy and tests these new protocols on conventional and complex in vitro models. The outcomes of the studies not only show the success of the proposed strategies, but also reveals the importance of in vitro models for cancerresearch.