Daha çok cilt kanserlerinin tedavisinde kullanılan ve yan etkilerinin az olmasıyla bilinen fotodinamik terapi, kanserli hücreler ışınların kolayca ulaşamayacağı derin bölgelerde yer aldığında istenilen sonuçları veremiyor. Boğaziçi Üniversitesi Kimya Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Şaron Çatak ve ekibi, fotodinamik terapinin bu dezavantajını ortadan kaldıracak ve ışın yakalamakla görevli moleküllerin ışın yakalama kapasitesini iki katına çıkaracak bir araştırmaya başladı.
Şaron Çatak’ın yürütücülüğündeki projede, moleküllere iki foton absorblama özelliği olan antenler yerleştirilirse bu moleküllerin hücre içinde nasıl davrandığı hesaplanacak ve elde edilen sonuçlar fotodinamik terapinin derin dokulara yerleşmiş organ kanserleri için tedavisine yönelik geliştirilmesinde yol gösterici olacak.
Boğaziçi Üniversitesi Kimya Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Şaron Çatak’ın yürütücülüğündeki “Fotodinamik terapi için yeni foto duyarlaştırıcıların tasarımı” başlıklı proje TÜBİTAK 1001 kapsamında desteklenmeye hak kazandı. İki yıl sürmesi planlanan projede, Doç. Dr. Çatak ile bir lisans, iki yüksek lisans ve bir doktora öğrencisi de araştırmacı olarak yer alıyor.
Yan etkisi minimum bir kanser tedavisi
Kanser tedavisinde cerrahi müdahale gerektirmeyen yaklaşımlardan biri olan fotodinamik terapinin (FDT) vücuda yan etkileri diğer kanser tedavilerine göre oldukça az. Doç. Dr. Çatak, bu tedavi yönteminin nasıl çalıştığını şöyle açıklıyor: “Fotodinamik terapide vücuda verilen ilaç da aslında tüm vücuda yayılıyor ama bu ilaçlar ışın yoluyla aktive edilen ilaçlar. Bu nedenle sadece tedavi edilmek istenen kanserli bölgeye ışın veriliyor ve o bölgedeki ilaçlar aktifleştirilerek, hedef odaklı çalışmak mümkün oluyor. Aktive edilmeyen ilaçlar da vücuttan atılıyor. Dolayısıyla tedavinin vücuttaki yan etkileri minimuma indiriliyor. Ayrıca diğer kanser tedavilerine oranla maliyeti çok düşük.”
Fotodinamik terapinin tek dezavantajı ise kanserli hücreler ışınların kolayca ulaşamayacağı derin dokularda yer aldığında görülüyor. Doç. Dr. Çatak, “Işınları derin dokuda etkili bir biçimde soğuracak molekül günümüzde araştırılıyor, bu nedenle, derin doku tümörlerinde FDT ile tedavi şu ana kadar çok yapılamadı. Ancak bu projede, derin dokularda da aktive olabilecek ilaç molekülleri önererek FDT’nin bu limitasyonunu aşmaya çalışacağız,” ifadeleriyle fotodinamik terapinin etkisini artırmayı amaçladıklarını kaydediyor.
Moleküllerin ışın yakalama kapasitesi iki katına çıkacak
Fotodinamik terapide PS (photosensitizer-fotoalgilayici) molekülü denilen bir ilaç molekülünün kullanıldığını söyleyen Doç. Dr. Şaron Çatak, bu moleküllere ekleyecekleri antenlerle tedavinin etkinliğini artırmayı hedeflediklerini belirtiyor: “Üzerinde çalışacağımız FDA tarafından onaylanmış PS molekülüne iki foton absorblama özelliği olan antenler ekleyeceğiz. Klorin türevi bu moleküllere iki foton absorblayan antenler eklendiğinde, normalden iki kat fazla ışın yakalayabiliyor olacak. PS molekülü ışınları aldığında, önce singlet uyarılmış hale geçiyor, daha sonra molekülün fotofiziksel özelliklerine bağlı olarak singlet uyarılmış hal durumundan triplet uyarılmış hale geçiyor. Diğer taraftan vücut ortamında bulunan ve doğası gereği triplet seviyesinde olan oksijenle karşılaşarak, triplet uyarılmış haldeki PS molekülü, oksijene enerji aktarımı yaparak oksijeni reaktif duruma geçiriyor. Diğer bir deyişle molekülün buradaki görevi ışını soğurmak ve o ışının sağladığı enerjiyi oksijene aktarmak. Kısacası hücre parçalama işini yapan aslında oksijen, PS molekülü değil; ancak bu molekül oksijeni reaktif hale getirmekle yükümlü.”
Çatak’ın aktardığına göre fotodinamik terapinin derin dokulara yerleşmiş kanser hücreleri için daha etkin olabilmesi PS moleküllerinin daha çok ışın tutabilmesine bağlı: “PS molekülünün derin dokularda da enerji absorblayabilmesi için üzerlerine iki foton absorblayabilen antenler eklemek istiyoruz. Çünkü, enjekte edilen PS molekülü, derin dokuya gitse bile bu dalga boyunda etkili soğurma yapamıyor ve dolayısıyla bu molekülün, FDT etkinliği burada mümkün olamıyor. Oysa, tedavide kullanılan yüksek dalga boylu ışık (kırmızı ışık), derin dokuya nüfuz edebiliyor. Bu yaklaşımla, iki foton absorblayan antenleri moleküle eklediğimizde, soğurulan foton sayısını iki katına çıkarmış olacağız. Ayrıca daha sonra, bu moleküllerin laboratuvar şartlarında vücut dokusunda nasıl ilerlediğini ve ilaçların hücre zarıyla nasıl etkileştiğini test etme şansımız olacak.”
Deneysel kimyacılar için yol gösterici bir çalışma
Projenin tamamen bir teorik moleküler modelleme çalışması olduğunu ve bilgisayar ortamında yapılacak simülasyonlarla ilerleyeceğini vurgulayan Doç. Dr. Şaron Çatak, projenin çıktılarının getireceği avantajları şöyle açıklıyor: “Bahsettiğimiz moleküllerin sentezlendiği laboratuvarlar zaten var, biz bunların hücre içinde nasıl davrandıklarını modelleme yoluyla araştıracağız. Hesapsal kimyaya giren bu çalışmaların avantajı moleküllerin foto fiziksel özelliklerini çok ayrıntılı bir şekilde bulabilmekten geliyor. Deneysel kimyacılara hangi molekülü ne şekilde modifiye edebilecekleri konusunda öngörü veriyoruz, böylece defalarca deneme yanılma yapmak yerine hesaplayarak bulduklarımız doğrultusunda molekül sentezleyebiliyorlar ve süreci çok hızlandırmış oluyoruz.”
