光敏剂用于放射增敏的研究近况

　　作者：周传农   

　　肿瘤治疗中，放射增敏一直是一个受人关注的研究课题。但进展不够理想，目前常用的放射增敏剂如Nitromidazole等的肿瘤选择性和肿瘤特异性都不高，对机体也有一定的毒性作用。肿瘤中存在的乏氧细胞群，是影响放射治疗效果的重要原因之一。

　　光动力治疗（Photodynamic Therapy, PDT）是近年来发展迅速的一项肿瘤治疗新技术。它的基本方法是将光敏剂输入人体内，使之在一定时间后较多地在肿瘤内积聚，此时以特定波长的光照射肿瘤部位，在组织内氧的参与下，引起光化学反应，产生单态氧等化学性质非常活泼的活性氧分子或自由基，攻击破坏蛋白、脂质、核酸等重要的生物分子，最终使肿瘤细胞死亡，达到治疗目的。PDT中常用的光敏剂是卟啉类物质，其四吡咯大环吸收600-800nm 红光，引发光化学反应。近年来有人研究将光敏剂特别是Photofrin用于放射增敏，获得很有意义的进展。

　　1955年，Schwartz首先注意到卟啉的放射增敏作用, 可提高肿瘤的局部控制。20世纪60年代，他们报道铜-卟啉对小鼠移植性横纹肌肉瘤的放射增敏作用很显著，但只是很小剂量光敏剂时才出现这种作用，增大剂量时则反而呈现放射保护作用。Kostron等报告，大鼠胶质瘤经血卟啉衍生物（Hematoporphyrin derivative, HpD）-放射治疗后，与对照组相比较，肿瘤生长减慢40%。

　　近年来研究获得新的进展，现就研究较多的光敏剂—放射增敏剂Gadolinium texaphyrin (GD-Tex, XcytrinTM) 和Photofrin作简要的介绍。

Gadolinium texaphyrin (GD-Tex, XcytrinTM)

　　Texaphyrin是一类金属配位的卟啉衍生物，在肿瘤光动力治疗中是一种新的光敏剂，有一系列体外和体内实验表明它们具有光增敏和放射增敏的作用。有实验于给药Gd-Tex后2-6小时照射，通过检测细胞生长曲线、肿瘤最大体积以及肿瘤再生长到原先体积的时间，表明疗效优于单独放疗。包括III期试验在内的临床试验表明，人体对Gd-Tex的耐受性甚好，肿瘤治疗的疗效得到提高。

　　由于Gd是一种深绿色的物质，每天重复应用Gd-Tex（5mg/kg），88%的病人出现可逆性的橄榄色皮肤色素异常（olive skin discoloration）。Gd-Tex无光敏作用，故不出现光过敏反应。Gd-Tex是高度疏水性的卟啉，经胆和粪便排出，若每天应用较高的剂量，可引起恶心、呕吐（44%的病人）和肝功能ALT和GGTP升高等副作用。

Photofrin II

　　Schwartz等虽早在1955年就有HpD放射增敏的报道，但后续的文献报道不多。

　　有体外实验结果表明，3种细胞系即放射抗拒的高分化人膀胱癌细胞系RT-4，放射抗拒的胶质细胞瘤细胞系U 373以及放射敏感的结肠癌细胞系HT-29，加用或不加用photofrin 1ug/ml后，以0-8 Gy的X线照射，解剖镜下计数集落形成。结果见放射抗拒的细胞系RT-4和U 373的集落形成都有减少，而放射敏感的HT-29细胞系则无明显差异。

　　有报道动物实验比较Photofrin 与多种其他卟啉的放射增敏效应（Photofrin II、Hp、ZnTPS、chlorin e6、ZnPC、5-ALA、及Pp IX）。裸鼠皮下接种人膀胱癌细胞形成肿瘤后，注射各种卟啉光敏剂10mg/kg后24小时或ALA注射后2小时，照射X线5Gy或15Gy。每天测定肿瘤直径和大小，结果显示，Photofrin 10mg/kg加放射线5Gy的肿瘤生长明显减慢，空白对照肿瘤的倍增时间为6.2天，Photofrin加放射照射5Gy组则为10.9天，而单纯照射X线5Gy、单纯用Photofrin 10mg/kg的肿瘤生长几乎都不受影响，提示Photofrin 有明显的放射增敏效应。除Photofrin II外，其他几种卟啉都不显示放射增敏作用。

　　另一项动物实验给小鼠皮下接种Lewis肉瘤，Photofrin 注射5mg/kg或0.5mg/kg，24小时后作X线3Gy照射。每天连续测定肿瘤直径。结果表明，单独注射Photofrin以及单独用3Gy照射的小鼠肿瘤生长速率均无明显变化，Photofrin 5mg/kg加放射线的小鼠，6天后肿瘤体积仅为对照组肿瘤体积的一半。也说明Photofrin具有放射增敏作用。

临床研究

　　一项初步的临床研究，包括72岁女、66岁男和80岁男共3名患者。前2例是局部侵犯的进展期膀胱癌，属于T4期，肿瘤已侵及结肠壁和骶骨，泌尿科判定为不可切除，但未发现远处转移。后1例66岁男性患者为骨盆底复发的膀胱癌，曾作过回肠转路（conduit），泌尿科也判定为不可切除的复发肿瘤。采用3D适形放疗44.8Gy（每天2次，每次1.4Gy）照射骨盆和淋巴结；对肿瘤则用14Gy (每天2次，每次1.4Gy)。首次放疗照射前，参照PDT的用药剂量静脉注射Photofrin II 1mg/kg。治疗结束后MR影像显示该女性病人的肿瘤体积缩小了40%，66岁男性病人的肿瘤体积缩小30%～35%。80岁男性病例的肿瘤体积未见明显变化。考虑到这种肿瘤是高度放射抗拒的，认为获得肿瘤体积的这种显著缩小是高度显著性的。治疗结束后对3名病例作了重新分期，其中2例改判定为可切除。女病人的肿瘤得以完全切除（R0切除），切除的肿瘤中见为纤维组织、坏死组织及肿瘤组织，10个月时随访作CT、MR和科检查，发现腹部和骨转移，但无局部复发。1名男性患者拒绝手术，随访中未见远处转移，局部肿瘤体积未见变化。第三例病人治疗后4个月死于肿瘤远处转移，治疗后3个月随访时局部肿瘤体积无改变。

　　上述研究表明，适当条件下Photofrin可作为放射增敏剂，即使高度放射抗拒的肿瘤模型如胶质细胞瘤和膀胱癌，也能显示放射增敏的效果。

　　hotofrin结合放射线的作用似为一种饱和过程，将5Gy提高到15Gy和将卟啉剂量增加到7.5mg/kg并不能提高疗效。Photofrin在最佳情况下的放射增敏系数可达3，也就是说，Photofrin加5Gy照射有可能获得单纯放疗15Gy的效果。

　　有研究表明，Gd-Tex在体内和体外都显示放射增敏作用，但对其放射增敏的效能尚有争议。目前的其他商品光敏剂无放射增敏作用。

　　此外，近来有人研究将Tirapazamine、RSR 13、经聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）处理过的牛血红蛋白作为临床上乏氧肿瘤细胞的放射增敏剂。

　　Photofrin放射增敏的作用机理还不很清楚，大致有几种学说：①已知X线与水作用可以生成羟自由基，是一种强细胞毒性的分子。Photofrin可能与羟自由基起作用，从而增强放疗破坏肿瘤细胞的作用。Gd-Tex在受到一定剂量的放射线照射后也可增加羟自由基浓度，增强破坏细胞的作用。②在放射治疗中，电离辐射引起细胞的亚致死性损伤，可能转为致死性的损伤，也可能得到修复。Photofrin加放射线可能阻碍细胞的修复机制，从而增强疗效。③有研究表明，Photofrin中某些寡聚成分在生物环境中强烈聚合，形成类似于假胶微粒（pseudomicellar）结构，这些寡聚体因较强的疏水性而较易在肿瘤细胞内积聚，有助于提高放疗的疗效。

　　Photofrin`的放射增敏作用具有重要意义：①Photofrin已经FDA批准临床应用，从而不必再作长时间和昂贵的毒理研究。②Photofrin对肿瘤有一定的选择性，而对人体毒性低微。皮肤副反应可用避光来解决。③Photofrin可以兼顾光动力治疗和放射治疗，是一独特之处。

　　目前，还有研究关注Photofrin放射增敏治疗中各种参数对于调节肿瘤反应的影响，包括放射总剂量、注射Photofrin与照射的间隔时间、Photofrin的剂量等。也有研究特别着重Photofrin对肿瘤放射增敏起作用的最低剂量。体外与体内研究发现 Photofrin对于缺氧的肿瘤组织有放射增敏作用，而缺氧是某些肿瘤放疗失败的重要原因。有人提出，今后也可能将2种和或几种放射增敏剂同时应用，例如Photofrin作为肿瘤特异性/选择性放射增敏剂，同时用Tirapazamine等物质以增强缺氧细胞的敏感性，或同时用RSR 13增强肿瘤细胞的氧合作用，以增强对肿瘤的控制效果。将Photofrin与钆或与某些锰化合物如manganese-dipiryddoxyl-5’diphosphate（Mn-DPDP）等已知的放射反差增强剂结合应用，可能将诊断与治疗结合起来。有人建议将顺磁金属—卟啉兼用于反差增强和放射增敏。

　　综上所述，可见光敏剂作为放射增敏剂的研究已经获得了可观的进展，显示了很好的苗头，有望为今后提高肿瘤放射治疗的疗效开辟一条新的途径，很值得重视和关注，希望通过深入研究，阐明各种重要问题，获得实际应用。