光動力療法,起源於 100 多年前
1903 年,諾貝爾獎得主 Niels Ryberg Finsen 發現照射紅外線可以預防天花的生成,而照射太陽中的紫外線可以治療皮膚結核病,此項發現也為光治療領域開啟了新的一個章節。
接著在 1950 年,科學家發現可以利用特定波長的光源來激發感光劑(Photosensitizer),且對細胞具有一定能力的破壞。
1966 年,科學家首次嘗試將光動力治療(photodynamic therapy, 以下簡稱 PDT)運用於腫瘤,一開始只是對感光劑可做為腫瘤細胞的螢光定位感興趣;一直到了 1975 年,科學家們發現利用感光劑定位的小鼠腫瘤,在特定波長的光源照射下可以被消除,且不會傷害到周圍正常的細胞組織。
此後 PDT 成了在臨床上研究腫瘤治療的新方法。
PDT 的治療三要素
PDT 的三個要素為:感光劑 、光源(可以是雷射光或其他光源,例如 LED)、組織及細胞內的氧分子。PDT 必須在這三個元素共同的作用下才能達到治療的效果,缺一不可。
首先,將感光劑加入組織細胞中,一開始所有的組織細胞都會吸收等量的感光劑,但在經過一段時間後,感光劑會從正常的細胞中被代謝,且累積在不正常增生的腫瘤組織(或惡化組織)中,之後再利用適合感光劑的特定波長光源激發感光劑,產生電子的能階變化,也就是電子從基態轉變成激發態,當能階恢復時,感光劑便能釋放出能量。
受釋放出的能量及光化學反應的影響,組織內的物質會產生氧化反應,進而生成對細胞具有毒性的自由基(free radicals),引起細胞毒殺作用,達到消除癌細胞的效果。就像把定時炸彈送到每個細胞上,但正常的細胞就會把它丟掉,不正常的細胞就會把它留在身上,直到引爆訊號發出,把所有帶著炸彈的不正常細胞都炸掉。
由於 PDT 為非侵入性治療,臨床上將其與傳統的放療、化療結合使用,如此可以達到消除腫瘤組織,又不影響到周邊正常組織的效果,且因為是非侵入性的治療,也可以大幅降低術後產生的傷口感染與癒後不佳的情況。
日光性角化症——皮膚癌前病變
有 60% 的皮膚鱗狀細胞癌(squamous cell carcinoma, SCC),是由日光性角化症(actinic keratosis, AK)轉變而來。目前認為發病原因與長期陽光曝曬有關,且好發在中老年人。
日光性角化症為肉眼觀察到的最早期之皮膚鱗狀細胞原位癌(squamous cell carcinoma in situ),因此在臨床治療上極具重要性。
日光性角化症如果放著不進行治療,將有相當高的機率會繼續惡化。
傳統上常見治療是利用冷凍、電燒、雷射或是手術切除等,然而若病人身體尚有多處皮膚癌病灶、大範圍病灶火這病灶邊界不清楚等情況,目前已有更新穎的治療方式——光動力療法。
治療皮膚的新利器
由於皮膚為人體的最外層,光線容易照射,所以多數皮膚相關疾病很適合接受 PDT。
目前普遍應用於日光性角化症的治療,並被美國食品與藥物管理局(FDA)核可為 PDT 的適應症,由近期的研究報告顯示,PDT 與傳統的冷凍療法的效果不相上下,但經由 PDT 治療後,對於皮膚外觀的破壞較小。
PDT 在其他癌症的臨床應用
目前癌症治療方法,主要還是以手術切除、化學治療、放射線治療,或是合併療法,來破壞或抑制癌細胞,但治療成效有限,且時常伴隨著癌症的再次復發。所以近年來,科學家們積極尋找新的癌症輔佐性療法。
近十年來,PDT 已廣泛地應用來治療癌症腫瘤。因為光的穿透性,所以用來治療表淺性的腫瘤組織,如口咽部、食道、氣管和支氣管、胃、結直腸、泌尿道和腹腔等部位可以達到顯著療效,甚至根治;而位於較深層的腫瘤組織,也可以配合其他類型的治療來提高療效。
綜合來說,PDT 治療上的優點包含了:
- 感光劑低毒性且安全,不會影響身體其他的正常部位。
- 感光劑及特定波長的光源,使 PDT 的治療上更具選擇性及專一性。
- 傳統的癌症療程,可能在反覆治療下,使病人產生抗藥性。
- 治療的傷口較傳統相治療小,可減少破壞組織完整性,且降低傷口癒合的感染機率。
但受到目前技術上的限制,PDT 目前最大的缺點除了治療價格昂貴外,光源的穿透性也使得 PDT 對於體積較大的腫瘤治療效果差,且第一代感光劑會滯留於皮膚,造成光過敏反應。
未來的發展希望:適用於多種疾病
PDT 的研究結合了光化學、光生物學、生物醫學工程學、藥學、基礎生物醫學和臨床醫學等多種領域。
近年來,配合新一代感光劑的開發,及光電生物科技的快速發展,加快了 PDT 臨床應用的研究速度,不僅癌症治療上有了新進展。應用在其他的醫療領域,如類風濕性關節炎(Rheumatoid arthritis)、心臟冠狀動脈阻塞(Coronary artery occlusion)、子宮內膜異位(Endomeriosis)、老人黃斑退化症(Macula degeneration)、乾癬症(Psoriasis)等相關的治療,也是值得讓人期待。