Resistance of oral cancer cells to 5‐ALA‐mediated photodynamic therapy

Abstract

Photodynamic therapy (PDT) has been indicated for oral squamous cell carcinoma (OSCC) at early stages. Chemo and radio-resistance are frequently observed in OSCC, but it is unknown whether this tumor can develop resistance to PDT. It was investigated the process of acquiring resistance to multiple cycles of PDT by using OSCC cells. We also analyzed the expression of anti-apoptotic proteins and those related to Akt/mTOR pathway. Sub-lethal doses of PDT were applied, consisting of a constant concentration of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) (1 mM, 4-h incubation) and increasing irradiation dose with LED (from 5.86 to 10.54 J/cm ). Cell viability, migration capacity, intracellular expression of protoporphyrin IX (PpIX), mitochondrial density, and pro-survival proteins were investigated in PDT-resistant cells. Six OSCC cell generations resistant to PDT were isolated. The resistant cells exhibited a survival phenotype characterized by a reduction in the expression of endogenous PpIX, increase in mitochondrial density, increase in migration capacity, and up-regulation of p-NFκB, p-survivin, iNOS, p-Akt Ser , cyclin D1, p-mTOR Ser , and p-mTOR Ser . OSCC cells are able to survive doses of 5-ALA-PDT by reducing PpIX synthesis and activating signaling pathways related to the inhibition of apoptosis and improvement of cell proliferation. Further studies are necessary to confirm whether this PDT-resistance phenotype can be clinically present, mainly in OSCC showing clinical recurrences after exposure to different PDT protocols.

Successful treatment of refractory genital warts using 0.5% podophyllotoxin‐loaded nanostructured lipid carriers

“…In this case, the viral load fluctuated at high levels during 6 successive cycles of ALA-PDT, indicating that the patient responded poorly to ALA-PDT. It is reported that oral squamous cell carcinoma (OSCC) cells acquired resistance to multiple cycles of ALA-PDT by reducing PpIX synthesis and activating signaling pathways related to the inhibition of apoptosis and improvement of cell proliferation (Rosin et al, 2018). In addition, different subgroups of breast cancers showed different sensitivity to hypericin-PDT (Theodossiou et al, 2017).…”

Análise do fenótipo de células-tronco neoplásicas em células epiteliais displásicas orais e de carcinoma epidermóide oral resistentes à terapia fotodinâmica

“…De fato, no presente trabalho demonstramos que essas células desenvolveram resistência à PDT, porém esta foi com uma taxa menor se comparada à constatada em estudo anterior envolvendo células de carcinoma epidermóide oral (CEO) (linhagem SCC9) (Rosin et al, 2017), sendo que ambas as linhagens foram expostas à mesma dose de luz inicial. Detectamos também que as células displásicas eram mais sensíveis ao tratamento do que as células neoplásicas, demonstrando taxa de viabilidade menor a cada ciclo de PDT instituído, se comparadas às detectadas para as células de CEO.…”

“…Um fato interessante foi termos verificado que as células sobreviventes no grupo PDT geração 1, tanto na linhagem SCC9 quanto na DOK expostas a um ciclo de PDT, exibiram maior invasão, ao contrário daquelas da geração 4. No estudo anterior já tínhamos detectado que a PDT geração 1 de células SCC9 exibia alto potencial de migração (Rosin et al, 2017). Outros trabalhos também evidenciaram um fenótipo mais invasivo de células sobreviventes à PDT mediada pelo 5-ALA, o qual tem sido associado a maior produção de iNOS pelas células sobreviventes a um ciclo de PDT (Bhowmick;Girotti, 2014;Fahey;Girotti, 2015).…”

“…Em estudo anterior (Rosin et al, 2017), as células SCC9 foram submetidas ao modelo de indução de resistência à PDT mediada pelo fotossensibilizador 5-ALA, no qual se aumentou a dose de irradiação e se manteve constante a incubação com o fotossensibilizador 5-ALA (1mM / 4 horas). As doses utilizadas no estudo citado variaram de 5,86J/cm 2 ,150mW, 150s (dose inicial) a 9,38J/cm 2 , 150mW, 240s, sendo que ao final do trabalho foram isoladas sete gerações celulares.…”

“…pré-estabelecidas em trabalho anterior do grupo de pesquisa (Rosin et al, 2017) e para as células DOK. A razão de crescimento foi obtida dividindo-se a viabilidade celular da geração em teste pela viabilidade celular da geração 1.…”