Angiogenesis is the key process in tumor progression which can transform dormant state to malignant one. It has been regarded as target for tumor therapy but recent reports suggest that target therapy for angiogenesis also has resistance like as other conventional tumor therapy.
Femtosecond laser has been regarded as useful tool for studying biology. The use of the near-infrared femtosecond laser has become popular for biomedical experiments, due to the long penetration depth, low scattering, and localized nonlinear absorption. These merits overcome current laser source used for therapy such as photo dynamic therapy.
Here, I applied near-infrared femtosecond laser to tumor therapy as angiolytic therapy, which was focused on disrupting tumor vasculatures for preventing nutrient supply to tumor. I demonstrated a femtosecond laser irradiation without photosensitizer could ablate both vascular endothelial cells in vitro and blood vessels in vivo. Photodisruption of tumor vasculatures required higher laser power than normal vessels, suggesting resistance to laser therapy of tumor vessels. At 1 day after VEGF-Trap administration, tumor vasculatures showed no noticeable regression but high vulnerability to laser irradiation, even more vulnerable than normal vasculatures. I also found that reactive oxygen species (ROS) generation is main mechanism of laser induced damage; treatment with ROS scavenger could protect cells from femtosecond laser induced-photodamage. Collectively, I suggest that angiolytic therapy can alternative of current photodynamic therapy. Furthermore, combining with anti-angiogenic therapy can synergize the efficacy of angiolytic therapy and it suggests that this method can be used new form of combination therapy for targeting angiogenesis.
혈관신생과정은 양성종양이 악성종양으로 발전하는 단계에 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 이러한 과정을 표적으로하는 치료법이 사용되었으나, 최근 연구에 의해 항혈관형성요법의 내성이 밝혀졌다.
펨토초 레이저는 생물학을 연구하는데 매우 유용한 도구로 알려져있다. 특히 근적외선을 파장대로 사용하는 펨토초 레이저는 깊은 조직까지 투과가 가능하고, 산란되는 빛이 적고, 국소부위에서만 빛의 흡수가 일어나는 장점들을 가지고 있다. 이러한 장점들은 현재 광역학 치료의 한계점을 극복할 수 있게 한다.
본 논문은 근적외선 펨토초 레이저를 이용하여 혈관 파괴 치료에 응용하는 것에 대한 연구이다. 이번 연구로부터 종양 혈관이 광감작제 없이 펨토초 레이저의 혈관 파괴 효과에 반응한다는 것을 밝혀냈으며, 그 과정에서 종양 혈관은 정상혈관에 비해 레이저에 대한 반응성이 떨어져 있음을 알 수 있었다. 또한 혈관 파괴 효과는 항혈관형성요법 약물과 같이 사용할 때 그 반응성이 감작되었으며 이러한 결과로부터 혈관내피성장인자가 종양 혈관의 내성을 유도하는데 중요한 물질이라는 것을 밝혀냈다. 더불어 레이저에 의한 세포손상의 매개체로 활성산소종이 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 이러한 결과들로부터 본 연구가 현재 광역학 치료법의 한계를 뛰어 넘는 새로운 형태의 레이저 치료법이 될 것이라 기대된다.
