基于聚集诱导发光的光敏剂用于口腔鳞状细胞癌的光动力治疗研究

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目的:口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)是口腔中最常见的恶性疾病。目前针对OSCC的医治主要包括单纯的手术治疗或放疗,当发展到晚期后则需要手术和/或放疗结合化疗作为辅助治疗。然而,手术治疗会造成患者面部形态缺损和功能障碍,化疗会引起全身的毒副作用并产生耐药性,所以即使有很好的治疗效果,可患者仍对治疗后的美观和功能的行使很不满意。为了克服这些传统治疗的局限性,光动力治疗(photodynamictherapy,PDT)逐步走入癌症治疗领域中。本课题旨在:1、使用一种近红外光激发的具有聚集诱导发光功能的光敏剂(photosensitizer,PS),在体外细胞实验中,验证PS与OSCC细胞系的结合能力以及检测活性氧物质(Reactive oxygen species,ROS)的生成能力。2、在小鼠体内验证PS的生物安全性以及光动力治疗OSCC的效果,从而为推动PDT作为OSCC治疗的辅助疗法提供理论依据。方法:1、体外实验(1)培养实验组细胞系和对照组细胞系在体外细胞实验中,实验组选取人口腔鳞状细胞癌(OSCC)细胞系,对照组选取人口腔角质上皮(HOK)细胞系进行培养。(2)检测PS与细胞系的结合能力将PS与两种细胞系分别共孵育,在近红外显微镜下观察PS与细胞系的结合能力。(3)比较光与暗环境下,PS对细胞系的影响①用MTT法在光环境和暗环境下检测不同浓度的PS分别与SCC和HOK共孵育后在不同时间点下的细胞存活率。②在光环境与暗环境下,使用ROS探针2,7-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)检测光照后PS的ROS生成能力,使用碘化丙啶(PI)检测光照后PS对两种细胞的杀伤能力。2、体内实验(1)验证PS的生物安全性取20只小鼠分为对照组和实验组,对照组小鼠体内注入PBS,实验组小鼠体内注入PS,观察两组小鼠7天内的体重变化。7天后解剖取心、肝、脾、肺、肾做HE切片,取血进行生化检查,验证PS的生物安全性。(2)验证PS在体内的治疗效果取20只小鼠在背部建立皮下OSCC肿瘤模型,分4组进行治疗。A组瘤内注射PBS不加光照;B组瘤内注射PBS加光照;C组瘤内注射PS不加光照;D组瘤内注射PS加光照。每隔一天记载小鼠的肿瘤大小。15天后解剖肿瘤部位,对比4组肿瘤的治疗结果,每组各取两只小鼠的肝、肾、肿瘤进行HE切片。结果:1、体外实验PS与SCC共孵育后,近红外显微镜下明亮的荧光团显示PS能够有效结合SCC细胞。MTT法检测PS对SCC和HOK细胞的暗毒性和光毒性结果显示,在暗环境下,2.5、5、10、20、40μM浓度的PS与两种细胞共孵育20min后,均显示出较高的存活率。孵育4h后,40μM的PS显示出轻微毒性。在光环境下,不同浓度的PS与HOK结合后的细胞存活率仍然较高,而PS与SCC结合后的细胞存活率随着PS浓度升高而降低。在两种条件下使用DCFH-DA和PI试剂,施加光照时,荧光显微镜下明亮的绿色荧光和红色荧光分别显示了 PS的ROS生成能力和细胞杀伤效果;不施加光照时,荧光显微镜下无荧光显像,证明PS并没有生成ROS,且癌细胞也没有被杀死。2、体内实验在毒性实验中,实验组和对照组小鼠的体重变化、HE切片和血生化结果显示出两组小鼠无明显差别,显示了 PS良好的生物安全性。建立小鼠肿瘤模型后,在对小鼠进行光动力治疗的结果显示,瘤内注射PS结合光照组的小鼠肿瘤相对于其他三组的体积明显减小,且肿瘤组织HE切片结果显示相较于其他三组而言,实验组细胞周围有明显的坏死灶、癌细胞巢也有明显减少。结论:我们通过体外和体内实验初步验证了 PS在特定光照条件下可以产生ROS,进而达到对OSCC的抗癌作用。并其在体内实验中表现出优异的光稳定性、良好的生物相容性以及可忽略不计的暗毒性。本实验对PS的初步探索不仅为研发更有效和成熟的PS提供理论依据,同时为与传统治疗协同的临床应用提供了新的治疗方案。
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