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從臨床醫(yī)學(xué)的角度縱觀光動力療法的發(fā)展歷史,大致可以分為四個階段:
1. 現(xiàn)象探索階段(二十世紀40年代以前)
盡管早在4000年前古埃及人就通過口服含光敏劑的植物后照光來治療白癜風(fēng),但有關(guān)光動力療法的科學(xué)探索則始于二十世紀初。在二十世紀的前40余年中,人們通過對某些染料(丫啶橙、伊紅等)和粗品血卟啉(Hp)的研究,發(fā)現(xiàn)了光動力療法中的一些重要現(xiàn)象、作用和基本規(guī)律,為現(xiàn)代光動力療法奠定了基礎(chǔ)。此后,光動力療法的發(fā)展更主要的則是技術(shù)方面的突破、應(yīng)用方法的改進和作用對象的拓展。
這一時期的重要事件:
1841年,Scherer用濃硫酸處理干血粉得到不含鐵的代色產(chǎn)物,后來被Hoppe-Seyler稱為血卟啉(haematoporphyrin,Hp)。
1900年,Raab發(fā)現(xiàn)丫啶橙(Acridine orange)染色使草履蟲發(fā)生光敏致死現(xiàn)象。
1904年,Tappeine首次提出光動力作用(Photodynamic effect)的概念。
1913年,Meyer-Betz在給自己注射200mg Hp后,發(fā)生了強烈的光過敏反應(yīng),這一癥狀持續(xù)了幾個月。這是人類首次觀察到Hp導(dǎo)致人體皮膚的光敏現(xiàn)象
1924年,Policard首次在腫瘤組織觀察到Hp的熒光。
1942年,Auter和Figge給大鼠注射Hp后,觀察到Hp能優(yōu)先在腫瘤組織等新生組織中富集,當(dāng)用紫外光照射時腫瘤區(qū)產(chǎn)生桔紅色熒光,當(dāng)用日光照射時可以損傷腫瘤組織。這是人類首次發(fā)現(xiàn)Hp對腫瘤組織光敏殺傷作用。
2. 腫瘤診斷階段(二十世紀50年代 - 60年代)
在二十世紀50年代,人們開始將光動力反應(yīng)用于腫瘤的早期診斷,稱之為腫瘤熒光定位診斷(Tumor-Photolocatization),標(biāo)志著光動力療法開始進入了臨床實用階段。同期還研制開發(fā)出血卟啉衍生物(HpD)。這是人類在光敏劑研究方面取得的最關(guān)鍵進展,對于PDT的發(fā)展和普及產(chǎn)生了至關(guān)重要的促進作用。此期對腫瘤的光動力治療也進行了初步探索,但由于是采用普通光作為光動力反應(yīng)的激發(fā)光源,強度不夠,波長也不匹配,始終未能取得重大突破。
這一時期的重要事件:
1955年,Rassmussen-Taxdal給11例腫瘤患者靜脈注射總劑量為500-1000mg的Hp,其中8例患者的腫瘤組織中桔紅色熒光。這是光動力反應(yīng)首次用于人體癌癥的光動力診斷。
1956年前后,Schwarty用冰醋酸-硫酸處理市售的Hp二鹽酸鹽,制備得到一種復(fù)雜的混合卟啉制劑,將其稱之為血卟啉醋硫酸鹽,后來被稱為血卟啉衍生物(Haematoporphyrin derivatives, HpD),并觀察到HPD在腫瘤組織的熒光定位特性顯著好于Hp。HPD至今仍然是臨床上使用的主要光敏劑之一。
1959年,Lipson在碩士論文中首次報告HPD的腫瘤熒光定位診斷特性和光動力殺傷作用顯著優(yōu)于Hp。
1961年和1964年,Lipson先后報告50例支氣管肺癌和食道癌患者的HPD診斷結(jié)果,陽性符合率在80%以上,并首次提出“熒光內(nèi)窺鏡診斷”的概念。
1966年,Lipson首先提出了利用HpD的光敏化作用來治療腫瘤的設(shè)想,并給一位乳腺癌患者進行了光動力治療,注射HpD數(shù)小時后,用白光照射胸壁上的轉(zhuǎn)移乳腺癌,發(fā)現(xiàn)腫瘤部分壞死。但此研究結(jié)果未能引起人們的關(guān)注。
1968年,Gregorie等報告了對226例腫瘤患者的診斷結(jié)果,惡性腫瘤173例(包括乳腺癌、宮頸癌、喉癌、肺癌、基底細胞癌、皮膚鱗癌、食道癌、黑色素瘤和視網(wǎng)膜母細胞瘤等),其中有132例可以看到典型的桔紅色熒光,陽性符合率為76.3%。
3. 腫瘤治療階段(二十世紀70年代~ 80年代)
1960年世界第一臺紅寶石激光器問世,到70年代已有多種激光器用于臨床醫(yī)療中。由于激光的單色性好、功率大,故可以更有效地激發(fā)光動力反應(yīng)。激光器的出現(xiàn)不僅改善了光動力治療的效果,同時也極大地激發(fā)起人們對光動力療法的研究熱情,以至于在70年代末至80年代形成了腫瘤光動力療法的研究高潮,使光動力療法成為繼手術(shù)、放射治療和化學(xué)治療之后治療腫瘤的又一重要手段。
這一時期的重要事件:
1972年,Diamond等在《手術(shù)刀》雜志報道用光照注射過血卟啉的實驗動物,導(dǎo)致腫瘤組織壞死。光動力治療此時才真正引起人們的注意。
1974年,Tomson將荷瘤小鼠腹腔注射丫啶橙,用488nm波長的Ar+激光照射,除觀察到腫瘤特異性熒光外,也發(fā)現(xiàn)光動力治療具有明顯的抑腫瘤作用。這是激光首次用于光動力療法。
1974年和1975年,美國的Dougherty在《北大西洋公約組織癌癥研究所雜志》上連續(xù)報道以HPD為光敏劑結(jié)合紅光照射,對乳腺癌、子宮癌、基底細胞癌、鱗狀上皮癌等十幾種癌癥進行治療,收到良好效果。這些研究結(jié)果極大促進了PDT的發(fā)展,Dougherty也因此被公認為是腫瘤光動力治療的先驅(qū)者。
1980年以后,日本東京醫(yī)科大學(xué)早田一博、加藤等人報道用染料激光器為治療光源,治療早期肺癌、胃癌、食道癌,癌細胞于二周內(nèi)全部被殺死,療效滿意。
1993年4月16日,加拿大健康保護局(The Health Protection Bureau of Canada)宣布,批準(zhǔn)光敏素Ⅱ(Photofrin Ⅱ)商品化,用于治療膀胱癌。
此后日本、美國和歐洲也相繼批準(zhǔn)了用PDT來治療一些癌癥,如胃癌、肺癌等。至此,光動力療法正式確立了其在臨床應(yīng)用中的地位。
4. 臨床應(yīng)用拓展階段(二十世紀90年代以來)
1990年,國內(nèi)顧瑛等開始探索用PDT治療鮮紅斑痣,經(jīng)過系統(tǒng)研究,根據(jù)HpD的吸收代謝特點和光敏激發(fā)特性,建立了一種全新的治療鮮紅斑痣的PDT方案。該療法于1991年1月首先在解放軍總醫(yī)院激光科臨床應(yīng)用成功,隨后在國內(nèi)多家醫(yī)院推廣,現(xiàn)已治療鮮紅斑痣患者3000余例,有效率達98%以上,治療后的病變色可完全消褪,增厚的病變皮膚變平,無疤痕,在十年的隨訪中未見復(fù)發(fā)。該療法開創(chuàng)了PDT治療非腫瘤疾病的先河,標(biāo)志著PDT進入了一個新的發(fā)展階段,并于1997年獲得中國國家發(fā)明獎。
1995年,視網(wǎng)膜黃斑變性(AMD)的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究在美國4個中心同時開展,共觀察128名AMD 患者,熒光血管造影結(jié)果顯示新生血管完全封閉,無典型的熒光滲漏,所有病人的視力有改善。在此基礎(chǔ)上進行了Ⅲ期臨床研究,共有22個中心同時進行研究,其中11個在美國,2個在加拿大,9個在歐洲。3~12個月的隨訪的結(jié)果顯示,PDT治療不僅能夠避免中至重度視力喪失,而且還可以改善視力。2000年,美國食品與藥物管理局(FDA)正式批準(zhǔn)苯并卟啉衍生物單酸環(huán)A(BPD-MA,商品名為Verteporfin)用于視網(wǎng)膜黃斑變性的臨床治療。
目前,在歐美日等許多發(fā)達國家,光動力治療作為一種腫瘤治療的新技術(shù),己經(jīng)獲得政府主管機構(gòu)的審查批準(zhǔn),在越來越多的醫(yī)院已成為一種新的常規(guī)治療手段,基礎(chǔ)研究不斷深入,臨床應(yīng)用日益廣泛。產(chǎn)業(yè)界也在加快新型光敏藥物和配套設(shè)備的研制步伐,以滿足醫(yī)療市場不斷增長的需要。
光動力療法在中國的發(fā)展歷程
我國在PDT方面的研究較美國、日本等國起步稍遲,但進步較快。1981年7月北京同仁醫(yī)院應(yīng)用北京工業(yè)制藥研究所研制的HpD和北京市光電子技術(shù)研究所提供的激光器,診治1例左下瞼基底細胞癌患者獲得成功,從而開創(chuàng)了國內(nèi)PDT應(yīng)用的先例。同年北京成立了“北京地區(qū)PDT治療協(xié)作組”,共有8家醫(yī)院參加,在1982年8月至1984年12月期間共采用PDT治療各種腫瘤患者421例,總有效率達86.7%。PDT診治腫瘤曾被列為我國“六五”、“七五”科技重點攻關(guān)項目。國家投入了大量人力物力,從藥物、設(shè)備、基礎(chǔ)到臨床做了大量研究,得到了舉世矚目的成就,同時也加快了PDT專業(yè)隊伍的建設(shè)和相關(guān)人才的培養(yǎng),極大地促進了我國PDT事業(yè)的發(fā)展和普及。經(jīng)過多年的協(xié)作攻關(guān),我國研制出臨床需要的多種激光器,開發(fā)出癌卟啉、癌光啉和光卟啉等光敏劑,臨床診治患者達數(shù)千例以上,使我國成為開展PDT病例數(shù)最多的國家。目前,我國在光敏劑開發(fā)、相關(guān)基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用等方面已形成自己的特色,某些領(lǐng)域已走在世界前列。