口腔病理科 On-Line KMU Student Bulletin
原文題目(出處)： Photodynamic therapy with mono-L-aspartyl chlorin e6 can cause necrosis of squamous cell carcinoma of tongue: Experimental study on an animal model of nude mouse Oral Oncol (2006) 42, 46–50
原文作者姓名： Kobayashi W, Liu Q, Nakagawa H, Sakaki H, Teh BW, Matsumiya T, Yoshida H, Imaizumi T, Satoh K, Kimur H
通訊作者學校： Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Hirosaki University 報告者姓名(組別)： R2 陳靜怡
報告日期： 96.01.23 內文：
Summary
前言：Mono-L-aspartyl chlorin e6 (NPe6) 為一種有效的 photosensitizer, 主要的absorption band為 664 nm。NPe6 具有可開發作為photodynamic therapy (PDT) 的潛力，而且不會造成正常皮 膚prolonged photosensitization的副作用。然而, 直到現在並沒有NPe6應用於口腔癌症的臨 床與實驗報告。
目的：在本篇報告中，作者應用diode laser治療nude mice舌癌的方法來研究NPe6-induced PDT 的 效能。
方法：在六隻有experimental tongue cancer (HSC-3)的nude mice身上以靜脈注射方式給予10 mg/kg NPe6，兩小時後再以laser diode( light dose：100j/cm2 , wavelength：664nm )進行PDT。
結果：PDT治療後42-72小時，對腫瘤進行組織檢查發現幾乎所有的腫瘤都產生壞死現象，部分 實驗案例還有存活的腫瘤細胞在腫瘤的周圍區域。產生壞死的平均深度為2.1 mm，腫瘤 的平均厚度為2.3 mm，兩個數據相符。NPe6-induced PDT 具有tumor selectivity 並且能有 效地使舌癌腫瘤產生壞死，這個療法被建議可用於治療其他表淺的口腔癌。
Introduction
Photodynamic therapy (PDT) for tumor ablation 在治療表淺癌症是有效的，無庸置疑，皮 膚與口腔癌症比其他病變更適合PDT。PDT是一種結合全身性給予photosensitizer與局部 non-thermal light的療法，因此PDT的進步有賴於photosensitizer與light source的發展。 一 些 photosensitizer 目 前 已 經 開 始 應 用 於 口 腔 癌 的 臨 床 治 療 ， 包 括 dihaematoporphyrin (Photofrin)、5-aminolaevulinic acid (ALA) and meta tetrahydroxy phenyl chlorin (mTHPC)
，它們對口腔癌與癌前病變的效用已有臨床與實驗的報告。Mono-L-aspartyl chlorin e6 (NPe6) 為一種有效的 photosensitizer,主要的absorption band為664 nm並具有可開發作 為 photodynamic therapy (PDT) 的 潛 力 。 他 的 優 點 為 不 會 造 成 正 常 皮 膚 prolonged photosensitization的副作用。NPe6-induced PDT 對其他腫瘤(例如fibrosarcoma)的效果曾 被研究，但直到現在才被應用在口腔癌的臨床與實驗性研究。本報告中，作者以nude mouse為animal model，研究NPe6-induced PDT 對舌頭鱗狀上皮癌的效果。
Materials and methods
1. Animal model of tongue cancer Animal model：6隻BALB/c nude mice
(1) 性別:female; (2) 年齡:4-week-old; (3) 重量: between 15 and 20 g Cell line of Tongue cancer：HSC-3(human oral squamous cell carcinoma),
(1) 培養(culture): in MEM supplemented with 10% FBS and antibiotics and antimycotics.
(2) 細胞懸浮液(cell suspension): 5x106 cells/ml in Hanks’ balanced salt solution (HBSS).
(3) 注射(injection):以27-gauge needle將0.02 ml cell suspension (1x 105 cells)注射至nude mice右舌側緣，
(4) 腫瘤:過三星期腫瘤長到約直徑4–5 mm後進行實驗 (Fig. 1).
2. PDT for the tongue cancer of the mice
在乙醚吸入式麻醉下，以10 mg/kg的劑量由nude mice的tail vein靜脈注射NPe6.兩小時後 再以laser diode ( light dose：100j/cm2 , wavelength：664nm )進行PDT。
3.PDT對舌癌效果的評估: 組織切片檢查
(1)實驗老鼠在PDT治療後42-72小時，給予過量乙醚殺死後，切除腫瘤與舌頭組織，以 10% neutral buffered formalin 固定，然後脫水、包埋成蠟塊，再以5 lm 厚度切片進行 H&E染色。
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(2)在eyepiece graticule的協助下，測量腫瘤厚度與壞死組織的深度。壞死組織深度的定 義:舌頭表面黏膜向下測量至壞死組織最深點。
4.統計：腫瘤厚度與壞死組織深度的關係以the test of Pearson’s correlation coefficient進行 分析。
Results
1. Gross appearance
PDT之後, 腫瘤表面出現潰瘍病變。未作PDT的控制組, 腫瘤由黏膜表面侵犯至舌頭中 心 (Fig. 2)。
2. PDT with NPe6的效果 — 使舌鱗狀上皮癌發生壞死 3. 腫瘤厚度
(1) 範圍 -- 1.45 mm ~ 4.0 mm below the surface (2) 平均值 -- 2.3 mm (SD = 1.23)
4. 組織病理變化
(1) 表面被amorphous eosinophilic fibrinopurulent slough所取代 (2) 壞死區域由黏膜表面延伸至腫瘤底部 (Fig. 3)
(3) 腫瘤大部分區域都呈現壞死，但部份cases在腫瘤週遭區域仍有 viable-like neoplastic cells (Fig. 4).
(4) 所有的cases都有小血管內皮層受傷的特徵，包括hemorrhage, thrombosis and fibrous exudation (Fig. 5).
5. 壞死組織的深度
(1) 範圍 -- 1.1 mm ~ 4.0 mm below the surface (2) 平均值 -- 2.1 mm (SD = 1.02)
6. 腫瘤厚度與壞死組織深度的關係 – 兩者相符僅一個case除外 (Pearson’s correlation coefficient: 0.957, p = 0.001) (Fig. 6)
Discussion
1. hematoporphyrin 衍 生 物 對 惡 性 組 織 所 造 成 的 選 擇 性 光 退 化 作 用 (selective photodegradation) 已被證明在癌症治療方面是一種可期待的新物理療法。PDT的效果已 被認可，Photofrin 則是臨床癌症治療上最常被使用的photosensitizer NPe6是PDT的 photosensitizers 其中的一種，對數種癌症的實驗模組 (experimental model)都是有效的介 媒(mediator), 例如fibrosarcoma，本篇報告則是第一篇探討NPe6在tongue SCC動物模組 之效果的研究。
2. 與其他photosensitizers比較
本篇研究結果顯示NPe6-induced PDT對口腔癌的治療有類似的傑出效果。
(1) 5-ALAinduced PDT for oral cancer
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A.壞死組織深度 -- 0.2 ~ 0.6 mm (mean 0.4 mm)
B.壞死深度不足以完全移除腫瘤，不適用於口腔癌的治療 C.可能較適合治療表淺的癌前病變
(2) photofrin-induced PDT for oral cancer (Grant et al) A.壞死組織深度 – 1.1 ~ 4.1 mm (mean 2.1 mm) (3) NPe6-induced PDT for oral cancer (this study) A. 壞死組織深度 – 1.1 ~ 4.0 mm (mean 2.1 mm) B. NPe6與photofrin有幾乎相同的效果
3.優缺點
(1) 會造成藥物引起的陽光敏感(drug-induced sensitivity to sunlight) 可能的症狀由輕微 紅腫到廣泛的皮膚受損壞死都有可能。
(2) 理想的photosensitizer 應避免造成正常皮膚暴露於陽光下後產生有害反應。
(3) 5-ALA 的主要優點在於即使在全身性使用後，表皮的光敏感性只會持續 1–2天，但治療效果不佳；數種phtosensitisers，ex: photofrin，可存在皮膚中數個星期造 成對光敏感, 雖然他們具有較好的PDT效果。
(4) Nelson et al的報告顯示接受NPe6 (10 mg/kg) and 100–1000 J/cm2的光對動物不會產生 有害的副作用，反之對HpD的動物則會產生水泡與隨後造成的皮膚脫皮及壞死反應。
(5) NPe6-induced PDT 的主要優點 A. 不具有皮膚photosensitivity B. 最少的副作用
4. Tissue selectivity
與 腫 瘤 壞 死 以 及 藥 物 引 起 的 對 陽 光 敏 感 有 關 。 ALA 已 被 證 實 具 有 腫 瘤 選 擇 性 而 photofrin則沒有。不具有皮膚photosensitivity以及壞死深度與腫瘤厚度相同這兩點顯示 NPe6具有腫瘤選擇性
5. Laser irradiation
常用於PDT的雷射種類如下
(1) argon-dye laser; (2) excimer-dye laser; (3) gold vapor laser
若要廣泛使用上述儀器都太貴，Katumi et al. 發展出一種高能量、連續波(high-power, continuous-wave)的新雷射系統使用red diode laser，波長為664 nm and 輸出能量為 50–500 mW/cm2。這個系統比其他系統定、較小也較便宜。本研究及使用此系統。
Conclusion
本篇研究顯示NPe6-induced PDT by a diode laser能有效地使nude mice的舌癌腫瘤產生壞 死，壞死組織可達一定深度而且缺乏對陽光的敏感度，這顯示NPe6-induced PDT可應用 於表淺癌症的臨床治療。
題號 題目
1 下列gene何者與squamous cell carcinoma較無關聯?
(A) ras (B) E-cadherin (C) cerbB (D) PTCH
答案(D) 出處：Oral and maxillofacial pathology, Neville, p297
題號 題目
2 關於SCC的分期與預後，下列何者錯誤?
(A) T4表示tumor size大於4公分
(B) N2b表示對側有一個以上positive的lymph nodes (C) Histopathological grading與臨床行為有某種程度的關聯 (D) 腫瘤的位置會影響預後
答案(B) 出處：Oral and maxillofacial pathology, Neville, p302
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