Metilen mavisiyle fotodinamik tedavi: tedavi nasıl araştırılıyor

Metilen mavisiyle fotodinamik tedavi, iki adımdan oluşuyormuş gibi görünür. Mavi boyayı uygulayın, kırmızı ışık tutun. Bu düşünce biçimi yanlıştır ve bu tedaviyle ilgili kafa karışıklığının çoğuna kaynaklık eder. Araştırılan işlem, aynı yerde ve aynı anda bir arada bulunması gereken üç bileşene sahiptir: ışığı soğuran formdaki fotosensitizan, ölçülmüş bir dozda uygun dalga boyundaki fotonlar ve aktarılan enerjiyi alacak moleküler oksijen. Bu bileşenlerden herhangi biri çıkarıldığında, öne sürülen etkinin gerçekleşmesini sağlayacak bir mekanizma kalmaz.

Bu makale, araştırmacıların bu üç bileşenli sistemi nasıl tanımladığını, hangi parametreleri kontrol ettiğini ve yayımlanmış bir dalga boyu ile enerji değerinin neden evde uygulanabilecek bir işleme dönüştürülemeyeceğini açıklar. Kanserle ilgili sonuçlar ayrı bir metilen mavisi ve kanser araştırmaları derlemesinde, diş hekimliği uygulamaları ise ağız ve diş alanındaki fotodinamik araştırmalar kapsamında ele alınır. Bu konular burada tekrarlanmaz.

Boya bir fotosensitizandır, yalnızca renklendirici değildir

Metilen mavisi kırmızı ışığı güçlü biçimde soğurur; monomerin soğurma tepe noktası yaklaşık 664 ile 666 nm arasındadır ve molar soğurma katsayısı çok yüksektir. Metilen mavisiyle fotodinamik tedavi araştırmalarında genellikle yaklaşık 630 ile 680 nm aralığındaki kırmızı ışık kaynaklarının kullanılmasının nedeni bu soğurma bandıdır. Bu bandın dışındaki bir lamba parlak görünebilir, ancak kullanılabilir uyarılma enerjisinin neredeyse hiçbirini sağlamayabilir. Bu seçimin arkasındaki dalga boyu ilkeleri, metilen mavisinin kırmızı ışığı nasıl soğurduğu başlıklı makalede açıklanır.

Soğurma yalnızca ilk adımdır. Uyarılan boya, daha uzun ömürlü bir triplet duruma geçer ve bu durumdan iki fotokimyasal yol izlenebilir. Tip I kimyasında uyarılmış boya, yakındaki substratlarla elektron veya hidrojen atomu alışverişi yapar ve sonraki aşamalarda süperoksit oluşumunu da içeren radikal tepkimelerine yol açar. Tip II kimyasında triplet durumdaki boya, enerjiyi doğrudan temel durumdaki oksijene aktarır ve singlet oksijen üretir. Oksijenli koşullarda metilen mavisi ağırlıklı olarak singlet oksijen oluşumunu sağlayan bir fotosensitizan olarak işlev görür; suda bildirilen kuantum verimi yaklaşık 0.5'tir. Tip I yollarının katkısı ise yerel ortama göre artar veya azalır. Metilen mavisinin biyolojik substratlarla fotokimyasını ele alan 1993 tarihli derleme, her iki yolu açıklar ve aralarındaki dengenin neden boya etiketinden anlaşılamayacağını gösterir.

Aynı derleme, başlıca nükleik asit hedefini de belirtir. Guanin, DNA bazları arasında en düşük oksidasyon potansiyeline sahiptir. Bu nedenle singlet oksijen öncelikle guanini oksitleyerek 8-okso-deoksiguanozin gibi ürünler oluşturur. Bu hasarın oluşması için boyanın DNA'ya interkale olması gerekmez. Ancak derleme, tüm süreci DNA üzerinden açıklamaya çalışmamak gerektiğini de vurgular. Metilen mavisi proteinleri, lipitleri ve zarları oksitler; belirli bir deneyde ölümcül etkinin hedefi, boyanın nerede yerleştiğine bağlıdır. Bu nedenle, hücre veya dokunun içinde bulunduğu çözeltideki konsantrasyon, hedefteki dozu ancak zayıf biçimde temsil eder. Işıkla yürüyen bu kimyayı boyanın karanlıktaki redoks işlevleriyle karşılaştıran okuyucular, metilen mavisinin hücrelerde nasıl çalıştığını ele alan açıklamada belirtildiği gibi, bu iki süreci ayrı değerlendirmelidir.

Optimize edilmiş bir ilaç değil, öncü bir bileşik

İkinci temel kaynak, metilen mavisini geliştirilmesi tamamlanmış bir fotosensitizan olarak değil, bilinen zayıflıkları bulunan öncü bir yapı olarak ele alan fenotiyazinyum fotosensitizanlarının geliştirilmesine ilişkin 2005 tarihli derlemedir. Küçük yapısal değişiklikler lipofilisiteyi, hücresel alımı, hücre içi yerleşimi, singlet oksijen üretimini, karanlıktaki toksisiteyi ve indirgenmeye karşı direnci değiştirir. Örneğin kromoforun metillenmesi, lipofilisiteyi ve singlet oksijen üretimini artırır ve etkin olmayan löko forma indirgenmeyi yavaşlatır. Derlemenin dayandığı çalışmada, metillenmiş analoglar cm kare başına yaklaşık 7.2 J düzeyinde daha yüksek fototoksisite göstermiştir. Daha yüksek lipofilisite yine de kendiliğinden daha iyi bir sonuç anlamına gelmez; çünkü aşırı hidrofobiklik çözünürlüğü azaltır, agregasyonu artırır ve fotokimyanın gerektirdiği geometriyi bozabilir.

Löko formla ilgili bu nokta, gözle görülemediği için özellikle vurgulanmalıdır. Oksitlenmiş metilen mavisi mavidir ve kırmızı ışığı soğurur. İndirgenmiş löko-metilen mavisi ise neredeyse renksizdir ve aynı bantta zayıf soğurma gösterir. Dolayısıyla hücrelerin içinde veya oksijenlenmesi yetersiz dokuda indirgenmiş boya, yeniden oksitlenene kadar fotoaktif boya havuzundan geçici olarak çıkar. Bu nedenle uygulanan konsantrasyon sabit olsa bile dokunun redoks durumu, etkin fotosensitizan konsantrasyonunu değiştirir. Bu boya ailesinin erken klinik ve laboratuvar kullanımları da dahil olmak üzere formülasyon geçmişi, metilen mavisinin tıptaki tarihi başlıklı makalede ele alınır.

Araştırma tablosu: neler değişir ve bu ne anlama gelir

Aşağıdaki tablo, bu makale için hazırlanmış özgün karşılaştırma materyalidir. Her satır, araştırmalarda bildirilmesi gereken bir tedavi değişkenini gösterir. Bir ayarın değiştirilmesinin diğer tüm ayarların anlamını neden değiştirdiğini görmek için satırları soldan sağa okuyun.

Yukarıdaki aralıklar, araştırmalarda gözlenen aralıklardır; önerilen bir protokol değildir. Tablonun amacı bu ayrımı göstermektir. Bildirilen ışık dozlarının geniş bir aralığa yayılması, farklı uygulamalara aktarılabilecek tek bir metilen mavisi ışık dozunun bulunmadığına başlı başına kanıttır. Işıkla etkinleştirilen biyofilm çalışmalarına ilişkin laboratuvar bağlamı, biyofilmlere karşı metilen mavisi başlıklı makalede yer alır. Deri ve ışık tedavisine ilişkin daha geniş arka plan ise derinin ışığa duyarlılığı ve ışık dozunun temelleri kapsamında ele alınır.

Aynı enerji değerleri neden farklı biyolojik sonuçlar verebilir

Yayımlanan parametreler bağlamlarından koparılarak aktarıldığında dört karışıklık tekrar tekrar ortaya çıkar.

İlk olarak, fluens doz değildir. Aynı dalga boyunda ve cm kare başına aynı J değerinde iki ışık uygulamasından biri hızlı, diğeri yavaş yapılırsa sonuçlar farklı olur. Çünkü oksijenin tükenmesi, uygulama sırasında gerçekleşen onarım ve boyanın fotobeyazlaması, hız ve süreye bağlıdır. Enerjinin ışınım şiddeti ve uygulama süresi olmadan bildirilmesi, deneyin eksik tanımlanmasına yol açar.

İkinci olarak, dokunun optik özellikleri lambanın ayarının dokudaki karşılığını değiştirir. Soğurma, saçılma, yüzey geometrisi ve geri saçılma nedeniyle doku içindeki fluens, lambanın çıkış açıklığında ölçülen değerden önemli ölçüde farklı olabilir. Klinik dozimetri literatürüne göre bazı koşullarda bu fark yaklaşık iki katına ulaşabilir. Bir makaleden alınan sayı, tüm geometrileri değil, o makaledeki geometriyi tanımlar.

Üçüncü olarak, yerleşim hedefi belirler. Katyonik bir boyanın zarlar, mitokondriler, lizozomlar, bakteri zarfları veya hücre dışı matriks arasındaki dağılımı; formülasyona, yüke, lipofilisiteye, boya ile ışık uygulaması arasındaki süreye ve dokuya bağlıdır. 1993 tarihli fotokimya derlemesi, nükleik asitler, proteinler, lipitler, zarlar, organeller, virüsler, bakteriler, memeli hücreleri ve tümör sistemlerinde oluşan hasarı belgeler. Aynı boya ve ışık eşleşmesinin farklı düzeneklerde farklı yollarla ölüme yol açabilmesinin nedeni tam da budur.

Dördüncü olarak, oksijen tüketilen bir bileşendir. Yüksek fluens hızları, difüzyon ve perfüzyonla sağlanan oksijen yenilenmesini aşabilir ve ışık uygulamasının ortasında geçici hipoksi oluşturabilir. Bu durumda daha fazla ışık uygulanması, Tip II etkisini çok az artırır veya hiç artırmaz. Fraksiyonlama ve daha düşük ışınım şiddeti, kısmen bu kısıtlamaya çözüm olarak araştırılmaktadır. Güvenlik paylarının ve doku oksijenlenmesinin bir lamba kullanım kılavuzunda değil, klinik güvenlik ve gözetim standartlarında ele alınmasının nedeni de budur.

Evde uygulanacak bir tarif değil, klinisyen yönetiminde bir işlem

Araştırılan tedavi; tanı, dozimetri ve gözetimin bir arada bulunduğu ortamlarda uygulanır. Lezyonun ne olduğu ve ne kadar derine uzandığı doğrulanmalı, hedefe uygun bir formülasyon ve boya ile ışık uygulaması arasındaki süre seçilmeli, ışık kaynağı tanımlanmış bir geometriye sahip belirli bir alan için kalibre edilmeli ve deri, gözler, ağrı ile yerel doku yanıtı izlenmelidir. Temel alınan fenotiyazinyum geliştirme derlemesi, alanın tamamını boya ile herhangi bir kırmızı ışığın birleştirilmesi olarak değil, kontrollü koşullarda yapı ve aktivite ilişkisinin optimize edilmesi olarak ele alır.

Evde taklit etmeye yönelik uygulamalar, kontrol edilen tüm değişkenlerde aynı anda yetersiz kalır. Tüketici tipi lambalar, uygulama mesafesinde kalibre edilmiş spektral ışınım şiddetini nadiren bildirir. Uygulanan boyanın konsantrasyonu, monomer oranı veya hücre içi yerleşim hakkında hiçbir bilgi vermez. Doku oksijenlenmesi bilinmez ve ışık uygulaması sırasında değişir. Atıfta bulunulan aralıkların hiçbiri evde uygulanacak bir protokol için dayanak oluşturmaz ve bu makale bilinçli olarak kullanılabilir bir uygulama tarifi sunmaz. Kanıtların genel kalitesini değerlendiren okuyucular, herhangi bir tekil makaleden sonuç çıkarmadan önce bir metilen mavisi araştırmasının nasıl okunacağını incelemelidir. Fotosensitizan olmadan yalnızca ışık kullanılan yaklaşımları merak eden okuyucular ise fotosensitizan olmadan kırmızı ışık tedavisi başlıklı makaleyle başlamalıdır.

Bu makale neyi ortaya koymaz

Bu makale, metilen mavisiyle fotodinamik tedavinin herhangi bir deri hastalığını iyileştirdiğini, herhangi bir enfeksiyonu ortadan kaldırdığını veya herhangi bir tümörü tedavi ettiğini ortaya koymaz. Burada atıfta bulunulan mekanizma derlemeleri, fotokimyayı ölçmüş ve boya yapılarını karşılaştırmıştır; herhangi bir klinik konsantrasyon veya fluens önermemiştir. Yukarıda verilen parametre aralıkları; hedefleri, derinlikleri, formülasyonları ve sonlanım noktaları farklı olan, birbirinden farklı insan raporları ve hayvan modellerinden gelir. Bu değerlerin ortalaması alınarak uygulama rehberi oluşturulamaz. Bazal hücreli karsinom, Kaposi sarkomu ve melanom hakkındaki erken klinik raporların sınırlılıkları da dahil olmak üzere tümöre özgü kanıtlar, kanser araştırmaları koleksiyonunda ayrı olarak değerlendirilir. Laboratuvar sınıfı materyalin saflığı ve tedarikiyle ilgili sorular, tedaviden bağımsız konulardır ve bir metilen mavisi ürününün nasıl seçileceği başlıklı makalede ele alınır.