光也可以治療癌症？
傳統治療癌症的方法，不外乎手術切除、放射線治療以及化療，治療方式的選擇是以腫瘤位置、惡性程度和病人的狀態來做評估，但是，手術切除常因為癌症細胞蔓延到鄰近周遭組織或遠端轉移而效果有限，大範圍的切除甚至會影響生理與心理，而放射線治療與化療雖然能夠殺死癌細胞，但也會影響正常組織運作產生副作用，對身體造成極大的負擔。因此許多新興的治療方式正在發展，並基於徹底清除癌細胞而不損害到其他正常生理功能為原則，光動力療法即是其中之一。
西元1897年，德國慕尼黑大學學生Oscar
Rabb與他的指導教授Hermann von Tappeiner在探討啶 (acridine) 這個化合物對草履蟲的毒性實驗時，意外發現其中一組實驗明明化合物濃度與其他組相同，草履蟲的存活率卻明顯降低，細心的學生查詢實驗記錄，發現當時天候不佳，有強烈的閃電，因此推測「光」可能在其中扮演重要的腳色，把能量傳給了感光分子之後造成了毒殺的效果，這樣的過程被稱為「光動力作用」。Hermann von Tappeiner 首次將這項實驗應用到臨床上，他把感光分子塗抹在皮膚癌病患身上後照射日光，並於 12 個月後發現明顯改善，所以後人便稱他為光動力之父。
圖一、光動力治療之父 Hermann von Tappeiner[1]
光動力治療機轉
光動力治療 (photodynamic therapy)有三個先決條件: 1.光、2.光感藥物
(photosensitizer, PS)、3.氧分子(Oxygen, O2)。三方面必須完美的交互作用才有較佳的治療效果。光波長的選擇相當重要，如果選擇的光能夠穿透皮膚，醫師們在治療的時候甚至不需要為了照射光線而開刀，如果您曾試過拿雷射筆照射自己的手指，就會發現紅色光雷射筆穿透的能力似乎比其他顏色來得好，因為人體的皮膚較不易吸收及散射紅光和紅外光這個波長範圍的光，穿透深度較一般可見光深，而且能量又不像 X 光那樣的高，因此常被利用來當激發光波長。另外，光感藥物的選擇也很重要，除了尚未照光之前毒性要低且不影響正常細胞之外，必須能夠累積在目標細胞並被選擇的光波長激發，將能量傳遞給氧分子形成單態氧，之後單態氧會再把能量轉移到其他分子，破壞蛋白質和 DNA 等結構，進而影響癌細胞生理機轉，令其死亡。
圖二、光動力治療機轉 [2]
圖三、光動力治療步驟 [3]
光動力治療的好處與實例
光感藥物在尚未照光時毒性很低，不會影響正常生理機能，當其抵達目標細胞時 (癌細胞)，再於治療部分予以光源照射，如此降低其他部分傷害，比起一般治療具有較高選擇性，只是光能與照射時間須受控制，以避免病患不適，照射過久周圍組織可能因此受到傷害，產生燒燙傷口。圖五 (A) 為淺層的基底細胞癌，病患塗覆的光感藥前驅 物 methyl
aminolevulinate (MAL) 經過代謝後形成光感藥物Protoporphrin
IX(PpIX)，照光治療結果如圖五 (B)，治療成功率可達 95% 以上，復發率在 22%以下，可見光動力治療的潛力。
圖四、光動力療法治療基底細胞癌(A)治療前與 (B)治療後 [4]
缺點與後遺症
西元1912年，一位令人敬佩的科學家F.
Meyer-Betz將光感藥物(Haematoporphyrin) 注射於自己的血液中然後照射陽光，結果產生非常嚴重的水腫及紅斑，並持續了好幾天，於是發現了這種治療方式的缺失，在光感藥物排出體外前，必須避免強光照射，是為光敏性副作用。另外，目前光動力治療癌症的部位還是僅限於較為表層的部分，例如皮膚癌、基底細胞癌、口腔癌及頭頸部癌等，比較深入部分如食道、胃壁或大腸則須利用內視鏡結合光纖深入病灶做治療，但也僅限臟器較表層的部分，有時如果腫瘤太過巨大，光線一樣無法到達腫瘤內部，成效不彰，因此光的穿透深度一直是光動力治療的一大問題。
圖五、Meyer-Betz以自身為試驗品，了解到光動力療法的後遺症[5]
近代光動力治療技術
為了提高光源的穿透深度與照射精準度，除了選擇波長範圍在紅光與紅外光的光源外，也會搭配雷射與光纖技術，利用雷射準直、單色、相干的特性，精確地照射需要的部位，並有效率地激發光感藥物，也利用光纖的全反射原理將雷射光源帶到人體深處，如圖七，有些醫師甚至經由皮膚穿刺直接將光纖送入病灶治療，不過以630 nm之紅光來說，光源還是只能穿透組織大約 0.2 mm[7]。然而，近來雙光子雷射(two-photon laser)的發展除了能更精確地照射所要區域外，也始得本來需以可見光波長激發的光感藥物，可以用能量更低的紅外光脈衝雷射激發，如此一來便可以穿透得更深，約可達 2cm 左右[8]。大多數的感光劑被用做激發波長的範圍在 400-780 nm 之間，由於要考慮穿透深度，較短波長的感光劑最好用來治療極淺層的腫瘤，不然就必須用雙光子雷射激發，而感光劑的好壞也要考慮產生單態氧的能力，單位濃度的感光劑能產生單態氧的濃度高，治療效果較佳。目前Photophrin、Foscan (m-THPC)、Chlorin、PpIX 等均是常用的感光劑 [11]。
光動力治療的好與壞
未來展望
雖然光動力治療目前還是較適合用來治療表層的腫瘤，光也不能穿透較大的腫瘤，但他幾乎不會干擾其他療法，因此能搭配其他療法混合使用，可以先利用化療或手術切除讓腫瘤減小，再搭配光動力治療清除剩下的部分。另外，他不像放射線治療有累積的毒性，較為安全，可多次治療。
圖七、光動力治療的醫材[9-10]
[1]http://www.magicray.ru/ENG/lecture/L2/2.html
[2]
http://www.photochembgsu.com/applications/therapy.html
[3]Nature Reviews Cancer (2006)6, 535-545
[4]http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0365-05962010000400011&script=sci_arttext&tlng=en
[5]http://www.magicray.ru/ENG/lecture/L2/2.html
[6]J Phys D Appl Phys, 38(2005),
2543-2555
[7]Nature Photonics 2, 394 - 395 (2008)
[8]http://www.hautarzt-brauns.de/pdt/therapie/therapie.html
[9]http://www.gaspa.com/?page_id=66
[10]http://dotttechnology.sg1002.myweb.hinet.net/PDTLPS.pdf
[11]wikipedia
[12]http://tw.myblog.yahoo.com/aunglin-332336/article?mid=621
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