Fotokjemisk internalisering

Fotokjemisk internalisering (engelsk:Photochemical internalization, forkortet PCI) er en unik fotokjemisk metode for frigjøring av molekyler eller virus fra endosomer og/eller lysosomer til cellens cytosol. Slike molekyler/virus (som regel makromolekyler) tas opp i celler ved endocytose og er for store til å transporteres eller diffunderes direkte gjennom plasmamembranen eller membranen til den endocytiske vesikkelen (endosom/lysosom). Dette fører til enzymatisk degradering av molekylene i sene endosomer og lysosomer, noe som medfører til at en rekke terapeutiske molekyler blir hindret i å utføre sin biologiske funksjon. Ved hjelp av PCI kan man derfor fotokjemisk ødelegge membranen til endocytiske vesikler som resulterer i at medikamentet frigjøres til cytosol eller cellekjernen hvor det kan virke.

Mekanisme

PCI er avhengig av flere viktige komponenter:

1. Et fotosensibiliserende stoff (photosensitizer). Dette er fargestoff som aktiveres ved absorpsjon av lys med bestemte bølgelengder. I PCI-sammenheng brukes lipofile fargestoffer som akkumuleres i membranene til endosomer og lysosomer. Etter lysaktivering oppnår fargestoffet høy nok energi som overføres til oksygen.
2. Molekylært Oksygen (O2) eksiteres til singlett oksygen som er svært reaktivt og er i stand til å ødelegge en rekke komponenter i cellen (inkludert membranlipider).
3. Molekyl av interesse. Dette er som regel et makromolekyl med terapeutisk potensial (legemiddel eller medikament) som tas opp ved endocytose og deretter akkumuleres i endosomer og lysosomer. Molekylet gis samtidig med det fotosensibiliserende stoffet og samlokaliseres etter hvert i de endocytiske vesiklene. Alternativt kan molekylet gis minutter eller få timer før lyseksponering
4. Lys. Ved hjelp av lys med en bestemt bølgelengde(r) fra enten lampe eller laser aktiveres det fotosensibiliserende stoffet og starter den fotokjemiske prosessen som ender i frigjøring av molekylet av interesse til cellens cytosol.

Historikk

PCI er etablert av Dr. Kristian Berg sin gruppe [1] ved Avdeling for strålingsbiologi [2] (tidligere Avdeling for biofysikk), Institutt for kreftforskning ved Det norske radiumhospital. Metoden er demonstrert i over 80 forskjellige kreftcellelinjer, 10 ulike xenografter og i ett Phase I klinisk studie (PCI av bleomycin)