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Estudo da distribuição de doses limiares em TFD para um modelo de cultura tridimensional de células obtido pelo método de levitação magnética
(2015-02-09) Sabino, Luis Gustavo
Um conceito central na dosimetria da terapia fotodinâmica (TFD) é o limiar de dose (Dth do inglês threshold dose). O Dth é definido como a quantidade mínima de luz que deve ser absorvida pelas moléculas de fotossensibilizador (FS) dentro das células malignas a serem tratadas para que ocorra a morte celular por necrose ou apoptose. Os resultados do estudo da captação de FS por células Hep G2 demonstraram que uma população celular de linhagem, cultivada em monocamada, apresenta captação de Photogem (PG) heterogênea, ou seja, algumas células têm maior capacidade de captar moléculas de PG, outras células captam o PG em menor quantidade. A captação heterogênea de PG pode ser a causa para fenômenos de seleção de células mais resistentes à TFD. É razoável supor que as subpopulações celulares de uma mesma massa de células malignas possam apresentar diferentes valores de Dth. Definiu-se uma função de distribuição das doses limiares (g()) como uma função de distribuição gaussiana, e para a sua parametrização desenvolveu-se um método para o cultivo in vitro de culturas tridimensionais (culturas 3D), mais fidedignas ao tecido neoplásico maligno que as culturas tradicionais. Utilizando-se o método de levitação magnética (MLM) e o método de impressão magnética (MIM) para a dosimetria da TFD, foi possível parametrizar a g(Dth), investigar a resistência celular à TFD. O MLM demonstrou ser facilmente manuseável na rotina experimental, e consistente para o teste in vitro de novos FS. Comparando-se as culturas MDA-MB-231e Hep G2, obtidas por MLM por mais de 185 horas de levitação, pode-se concluir que as células Hep G2 formaram uma estrutura celular mais densa e que ofereceu mais resistência ao dano causado pela TFD. É notável como as células Hep G2 retomaram o crescimento, e restabeleceram-se em cultura de modo semelhante ao grupo controle, por meio da reconstrução da matriz extracelular (MEC). Enquanto isso, no caso das células MDA-MB-231, a integridade da cultura não foi restabelecida após a aplicação da TFD, formando uma cultura fragmentada. O dano mais evidente, para ambas as culturas, foi observado nas margens dos tumores, evidenciando que os componentes importantes da reação fotodinâmica, como o fotossensibilizador, a luz e o oxigênio, estavam presentes em maiores quantidades na superfície da cultura, em comparação às outras regiões tumorais. Os resultados obtidos demonstram que para o Photogem (PG) é necessária uma fluência de luz da ordem de 40 J.cm-2, para que o efeito fotodinâmico promova morte celular nas culturas 3D obtidas pelo MLM. O resultado da combinação de dois tipos celulares, o maligno (MDA-MB-231) e o sadio (HPF), demonstrou que o efeito fotodinâmico é efetivo quando se tem controle adequado da entrega dos agentes da terapia, independentemente do tipo celular. Algumas células sobreviveram ao tratamento, e existe um forte indicativo de que a presença de fibroblastos HPF esteja relacionada a esta pequena parcela de células que receberam dose de luz inferior ao seu Dth. Os resultados demonstraram que quanto maior a fluência de luz, menor é o IC50 do PG. Para a fluência de luz de 60 J.cm-1 obteve-se um IC50 de 3,1 μg.mL-1, e para a fluência de luz de 30 J.cm-1 obteve-se um IC50 de 18,0 μg.mL-1.
Modelo matemático de distribuição larga de dose limiar em tumores submetidos a múltiplas sessões de terapia fotodinâmica
(2010-04-24) Sabino, Luis Gustavo
A Terapia fotodinâmica (TFD) é uma conhecida opção terapêutica para diversos tipos de lesões malignas e não-malignas. A TFD age por meio de uma reação fotoquímica, formando agentes oxidativos que causam inúmeros danos às estruturas subcelulares e posterior morte da célula. Em grande parte dos casos são necessárias várias sessões da TFD para erradicação completa da lesão neoplásica. No entanto, vários estudos clínicos têm sido publicados mostrando recrescimento tumoral e um aumento na resistência do tumor às sessões posteriores da TFD. Neste estudo apresentamos um modelo teórico para descrever os efeitos causados por sucessivas sessões da TFD quando ocorre recrescimento tumoral. Para isso, considera-se uma distribuição de dose limiar que representa a variedade celular de um modelo teórico de tumor. A existência de uma variedade de células com diferentes doses limiares pode ser a causa de uma resposta parcial do tecido à terapia, implicando em recrescimento do tecido tumoral. Neste modelo, assume-se que esta distribuição de dose limiar é representada por uma distribuição Gaussiana modificada. Em termos de dose limiar, valores mais altos implicam em maior resistência à TFD. Se a distribuição é larga, o tratamento não é capaz de eliminar todas as células. A fração de células que sobrevivem promovem o recrescimento tumoral; no entanto, a população de células no tumor recrescido apresenta diferentes características quando comparada com a população de células do tumor original. Para avaliar a ocorrência da seleção das células mais resistentes foi realizada uma investigação sobre as alterações da resposta das células tumorais, após múltiplas sessões da terapia fotodinâmica. Para simular este tipo de procedimento foram realizadas sucessivas sessões da TFD em culturas de células de hepatocarcinoma (HepG2). Entre as sessões de TFD foi aguardado um intervalo de tempo suficiente para que as células sobreviventes se reproduzissem e formassem uma nova cultura celular. O fotossensibilizador utilizado nos experimentos foi o Photogem® e a iluminação realizada em 630 ± 10nm. Os resultados dos experimentos in vitro forneceram evidências do aumento da resistência das células neoplásicas da linhagem HepG2 após sucessivas aplicações da TFD. Este aumento é previsto pelo modelo teórico e pode estar relacionado com a variação das características da população celular, que é expressa neste modelo pela distribuição de dose limiar. No entanto, o aumento da resistência da população celular à TFD previsto pelo modelo teórico é mais acentuado do que o aumento observado no experimento com culturas celulares, portanto, mais estudos serão necessários para adequar o modelo à condição real. Com base na variabilidade das células tumorais, as simulações demonstraram que a dose de luz insuficiente pode induzir um aumento da resistência do tumor às posteriores sessões da TFD. Este modelo poderá ser utilizado para avaliar qual o tipo de distribuição de dose limiar pode-se encontrar em tumores reais e quais as conseqüências causadas pela atenuação da luz em função da profundidade do tumor. A idéia apresentada neste estudo motivará novos estudos para identificar a importância da distribuição de dose limiar em tumores submetidos à TFD.