Kanser tedavisinde umut verici yeni bir yaklaşım
Bugün kanser tedavisinde büyük bir umut olarak gösterilen fotodinamik terapi (FDT) yönteminin etkinliği üzerine Bilkent Üniversitesi’nde yapılan çalışmalar, bilim dergisi Angewandte Chemie’ye kapak oldu. Fotodinamik terapi, kanser ilaçlarının tümörlü bölgeye taşınmasını ve vücudun sağlıklı bölgelerine zarar vermeden sadece o bölgede etki etmesini sağlayan "kırmızı ışık" yöntemine dayanıyor.
Fotodinamik terapinin geçmişi: Fotodinamik terapi (FDT) uygulamalarının geçmişi 1901 yılına dayanır. Prof. Von Tappeiner’in doktora öğrencisi Oscar Raab, Akridin olarak bilinen bir boya ile Paramecium (terliksi hayvan) hücrelerini mikroskopi için renklendirmeye çalışıyordu, ancak tuhaf bir durum vardı. Pencere önünde, ışık alan cam kap içindeki hücreler bir süre sonra ölmüş, ama laboratuvarın görece karanlık tarafındakiler ise canlılığını koruyordu.
Bu gözlem üzerine yoğunlaşan çalışmalar, kısa bir süre içinde toksik (zehirleyici) etkinin ortaya çıkması için, ışıkla birlikte oksijene de ihtiyaç olduğunu gösterdi. Von Tappeiner bir kaç yıl sonra adını koyduğu “Fotodinamik Etki’nin ilk terapötik uygulamasını da gerçekleştirmişti. 1970’lerde ise fotodinamik etkinin tekrar kanser tedavisinde kullanımı gündeme geldi. 1995 yılında ilk kez Amerika’da FDA (Food and Drug Administration) tarafından porfirin türevi boyaların bazı kanser türlerinin (özofagus ve akciğer) tedavisinde kullanımı onaylandı. Bu tarihten itibaren klinik uygulamalar yaygınlaştı.
İlk nesil hematoporfirin boyalar zaman içinde geliştirildi, yeni etkin bileşikler sentezlendi. Fotodinamik etkinin, kanser dışında da yararlı olduğu görüldü, örneğin Türkiye’de kanser tedavisinde kullanılmasa da, “ıslak” tipli sarı nokta (maküler dejenerasyon) göz hastalığı tedavisinde yaygın olarak kullanılmakta.
Fotodinamik etki nedir? Fotodinamik etkinin ortaya çıkması için üç bileşenin bir araya gelmesi gerekir; boya (fotoduyarlaştırıcı), oksijen ve ışık. Işığın fotoduyarlaştırıcı boya tarafından soğurulması ile birlikte, boya uyarılmış hale geçer. İşte burada, boyanın bazı özelliklere sahip olması gerekiyor.
Fotoduyarlaştırıcı karaktere sahip olan boyalar ışıktan aldıkları ek enerjiyi hücrelerin içinde çözünmüş olarak bulunan oksijen aktarabilirler. Yaşamımızı borçlu olduğumuz oksijen, bu enerji aktarımıyla birlikte toksik bir madde haline dönüşür.
Bu uyarılmış, reaktif ve toksik oksijen neyse ki çok kısa ömürlüdür. Saniyenin milyonda biri gibi kısa bir süre içinde, tekrar soluduğumuz oksijen karakterine bürünür. Ama “uyarılmış” oksijen, o kısa ömründe, çevresindeki moleküllerle reaksiyonlara girerek oluştuğu hücrenin ölümünü tetikler.
PDT nasıl uygulanır? Pek çok klinik örnekte, fotoduyarlaştırıcı boya, intravenöz enjeksiyonla hastaya verildikten sonra, hasta 24 saat kadar karanlık bir ortamda bekletilir. Bu sırada boya vücudun hemen hemen tüm organ ve dokularından atılır, ancak tümör dokusunun özel yapısından dolayı tümörlerden aynı süre içinde atılamaz. Daha sonra ise, tümör bölgesine dozajı belirlenmiş miktarda ışık uygulanır. Doku geçirgenliği en yüksek olan kırmızı ya da kızıl ötesi ışık kullanılması tercih edilir. Ayrıca, seçilen boya ile ışığın rengi arasında iyi bir uyuşma olmalıdır. Işık uygulaması tümörde tahribata yol açar ve tedavide istenen sonuçlara ulaşılır.
Avantajları: Sistemik toksisitesi çok az olan boyalar seçilebileceğinden, kemoterapiden farklı olark çok az yan etkisi vardır, en yaygın etki, ışığa duyarlılıktır, ancak 1-2 hafta içinde bu da yok olmaktadır. Diğer belirgin avantajı, standart kanser terapi protokollerinin aksine, pek çok örnekte bağışıklık sistemi de uyarılmaktadır, yani vücudun doğal savunma sistemi de PDT uygulamasından sonra etkinleşmektedir.
Dezavantajları ve Limitasyonları: Yukarıdaki kısa bir avantaj listesi bile, böyle bir tedavi protokolünün neden daha yaygın olmadığı sorusunu akla getirebilir. Sorunlardan biri, ışığın tümörün bulunduğu noktaya etkin bir şekilde iletilememesinden kaynaklanır. Çünkü doku ışığı büyük ölçüde soğurmakta ve saçılmasına neden olmaktadır. Bu konuda farklı yaklaşımlar denense de (yeni boyaların sentezi, yeni ışık kaynakları) bu sorun aşılmadı.
Diğer kısıtlayıcı faktör ise tümör dokularında oksijen konsantrasyonun azlığıdır. Bu hemen tüm kanser tedavi protokollerinde bir sorun olsa da, PDT’de oksijen tedavinin odağında olduğu için çok daha kritiktir.
Bilkent Üniversitesi’ndeki çalışmalar: PDT’nin ikinci yüzyılı: Bilkent Üniversitesi’ndeki araştırma grubumuzda üzerinde durduğumuz yeni yaklaşımlar, fotodinamik terapinin özü olan reaktif oksijen etken maddesinin, oksijene ve ışığa ihtiyaç olmadan kimyasal olarak elde edilmesi üzerine kurgulandı. Bu konuda yaptığımız çalışmalar bu yıl prestijli Angewandte Chemie dergisinde yayınlandı [1,2]. Üstteki resimlerde, yeşil renk, reaktif oksijenin oluştuğu yerleri, kırmızı boyanma ise, kimyasal olarak oluşturulan reaktif oksijenin kanser hücrelerinde programlı hücre ölümünü başlattığını gösteriyor.
Özellikle kısıtlamaların aşılmasıyla, değişik bir biçimiyle de olsa, fotodinamik terapinin, ikinci yüzyılında hızla yaygınlaşarak temel kanser terapi modalitelerinden biri olması kuvvetle muhtemel gözükmektedir.
Prof. Dr. Engin Umut Akkaya / Bilkent Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi ve UNAM-Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsü Müdür Yardımcısı
Kaynaklar
İ. Ş. Turan, v.d., Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2875-2878
S. Kölemen, v.d., Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3606-3610
