Chloroporphyrin유도체인 porphyrin A의 종양세포에 대한 photodynamic therapy 효과

Abstract

[한글]

강력한 광활성인자(photodynamic agent)로서 일반적으로 널리 알려진 hematoporphyrin derivative(HPD)에서와 마찬가지로 chloroporphyrin 유도체인 porphyrin A에서도 광활성화효과가 있어 종양의 위치확인(localization) 및 photodynamic therapy(PDT)에 응용할

수 있는가를 알아보기 위해 porphyrin A와 HPD의 광스펙트럼, 형광스펙트럼 및 singlet oxygen생성능을 측정하였으며, 시험관내 실험에서 MOLT-4세포 및 정상 성인 말초혈액임파구를 이용하여 온도, 빛, 혈청, 배양시간 등의 조건에 의한 세포내 흉착된 양을 측정하

였다. 광활성화에 의한 형광발생을 형광현미경으로 확인하였고, 빛의 파장이 세포살해능에 미치는 영향, 빛의 조사시간이 세포살해능에 미치는 영향 및 빛을 추가로 조사하였을 때의 세포살해능에 미치는 영향을 조사하였으며, 생체내 실험은 ICR마우스에 육아종세포를 이식하여 광활성화 작용에 의한 형광발생을 형광현미경으로 검경하여 종양위치 확인효과를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. Porphyrin A와 HPD 모두 극대흡광대 및 극대 excitation 파장은 400nm 내외이었지만, 광활성화에 필요한 최적 파장은 각각 670nm내외 및 615nm내외로서 porphyrin A가 HPD에 비해 길었으며, 극대 emission 파장은 각각 667nm내외 및 620nm내외이었다.

2. Singlet oxygen 생성능은 porphyrin A와 경우 적색 광선을 조사하였을 때, HPD는 이보다 파장이 짧은 황색 광선을 조사하였을 때 높았다.

3. Porphyrin A와 HPD의 세포내 흡착된 양은 0℃보다는 37℃에서, 빛을 차단시킨 경우보다는 빛에 노출시켜 배양한 경우에서, 혈청의 농도가 적을수록 또한 배양시간이 길수록 많았으며, 실험조건에 관계없이 세포내 흉착된 양은 HPD에 비해 porphyrin A가 많았다.

4. 시험관내에서 Porphyrin A또는 HPD로 처리한 세포를 형광현미경으로 검경하여 적색 형광이 발생되는 것을 관찰할 수 있어 porphyrin A 및 HPD가 세포내 흡착 및 광활성화가 된다는 사실을 확인할 수 있었으며, 생체내에서도 porphyrin A 또는 HPD가 마우스 종양조직에 흡착되어 광활성화작용에 의해 적색 형광이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.

5. Porphyrin A 또는 HPD의 세포살해능은 porphyrin A의 경우 황색광선보다 파장이 긴 적색광선을 조사하였을 때 높았으며, HPD의 경우 적색광선보다 파장이 짧은 황색광선을 조사하였을 때 높았으나, 조사한 빛의 파장에 관계없이 HPD의 세포살해능은 porphyrin A의 세포살해능에 미치지 못하였다. Porphyrin A 또는 HPD 모두 조사한 빛의 파장에 관계없이 조사시간이 길수록 세포살해능이 증강되었고, 빛을 추가로 조사하였을 때도 세포살해능이 증강되었다.

이상의 결과로 porphyrin A는 HPD의 경우에 비해 긴 파장의 빛에서 광활성화가 일어나며 적색 형광과 singlet oxygen을 발생하였으며, 세포내 흡착량이 많았다. Porphyrin A의 광활성화에 의한 세포살해능은 HPD보다 우수하여 실험에 사용된 조건들이 porphyrin A를 광활성화시키는데 적합한 조건임을 알 수 있었고, prophyrin A도 광활성화작용을 이용한 종양의 위치확인 및 photodynamic therapy에 응용할 수 있을 것으로 사료된다.

[영문]

Among the photodynamic agents, hematoporphyrin derivative(HPD) has been the most intensively studied photosensitizer for the localization and photodynamic therapy of tumors in experimental works and clinics.

In this study, porphyrin A, a chloroporphyrin derivative, was studied to clarify its photosensitizing effects and the conditions required for the photosensitization. The absorption spectrum, fluorescence spectrum and the rate of singlet oxygen generation upon light exposure were measured. And using tumor cell lines, MOLT-4 and Sp2, intracellular uptake and photocytotoxicity of porphyrin A were also measured in vitro Ability of porphyrin A as a tumor localizer by use of its red fluorescence in the cells following ultra-violet light illumination was measured by use of fluorescent microscopy.

Followings are results summarized

1. The optimal wave length of light for photosensitization of porphyrin A was longer than that for HPD photosensitization.

2. Singlet oxygen was generated by light, and the rate of singlet oxygen production was enhanced by red light illumination compared to yellow light illumination.

3. A larger amount of porphyrin A was uptaked by the cells compared with HPD regardless of types of cells used and experimental conditions applied, such as difference in temperature, presence or absence of light and serum, and duration of incubation time.

4. Porphyrin A was found to be photoexcitated and generate red fluorescence upon ultra-violet light exposure to porphyrin A labelled cells in vitro and mouse sarcoma in vivo.

5. When the longer light wave length and illumination time were applied, the stronger photocytotoxicity was noticed by porphyrin A. The photocytotoxicity of porphyrin A was stronger as compared with that of HPD through out the experiments.

e conditions used in this experiments was found to be effective enough for porphyrin A photosensitization, singlet oxygen production, and red fluroescence generation upon light exposure to porphyrin A. On account of the larger amount of intracellular uptake and stronger photocytotoxicity compared to those of HPD in

this experiments, it is suggested that porphyrin A is the potential photosensitizer for the localization and photodynamic therapy of tumors.