Subcellular co-localization of aluminum (III) phthalocyanine chloride tetrasulphonate with fluorescent markers in the human melanoma cell-line HT-144

Abstract

Objective

The exposure of a photosensitizer to visible light, preferably laser light in the red region, in the presence of molecular oxygen results in a photochemical reaction described as photodynamic therapy (PDT). Photodynamic therapy is increasingly used for the treatment of skin cancers. The subcellular localization of the photosensitizer has been shown to be a key factor in the outcome of PDT. Mitochondrial localized photosensitizers are able to induce apoptosis very rapidly. Lysosomal localized photosensitizers can elicit either a necrotic or an apoptotic response. The present work contributes to the classification of the subcellular targets and cell death pathway of PDT using hydrophilic aluminum (III) phthalocyanine chloride tetrasulfonate (AlPcS₄).

Material and methods

The localization of AlPcS₄ in metastatic human melanoma (HT-144) cells was studied by means of fluorescent probes (Rh-123, LysoTracker^® and Fluo-3) and a laser scanning microscope (LSM).

Results

The laser sources of the LSM induced a PDT effect with a redistribution of AlPcS₄ inside the entire cell, followed by the increased fluorescence of AlPcS₄ in the cytoplasm of HT-144 cells.

Conclusion

The results suggest that AlPcS₄ is a potential sensitizer for melanoma skin cancer treatments. However, a comparison of its cytotoxicity, uptake and accumulation in normal and cancer cells deserve further investigation.

Hintergrund

Die Bestrahlung eines Photosensibilisators mit sichtbarem Licht, vorzugsweise Laserlicht im roten Spektralbereich, und in Gegenwart von molekularem Sauerstoff führt zu einer photochemischen Reaktion, die als photodynamische Therapie (PDT) bezeichnet wird. Die PDT wird zunehmend für die Behandlung von Hauttumoren eingesetzt. Für den Erfolg der PDT ist die subzelluläre Lokalisation des Photosensibilisators ausschlaggebend. In Mitochondrien lokalisierte Photosensibilisatoren können beschleunigt Apoptose auslösen. In Lysosomen lokalisierte Photosensibilisatoren können entweder Nekrose oder Apoptose hervorrufen. Die vorliegende Arbeit trägt zur Klassifikation subzellulärer Zielstrukturen bei, die über entsprechende Signalwege zum Zelltod führen.

Material und Methoden

Die Lokalisation von hydrophilem, tetra-sulfoniertem Aluminium(III)-Phthalocyanin-Chlorid (AlPcS₄) in metastasierenden humanen Melanom-Zellen (HT-144) wurde mit Hilfe von Fluoreszenzmarkern (Rhodamin 123, LysoTracker^® und Fluo-3) und dem Laser-Scan-Mikroskop (LSM) untersucht.

Ergebnisse

Die Laserstrahlquellen im LSM erzeugten einen PDT-Effekt, der zu einer Umverteilung des AlPcS₄ in den Zellen führte, gefolgt von einem Fluoreszenzanstieg des AlPcS₄ im Zytoplasma der HT-144 Zellen.

Zusammenfassung

AlPcS₄ scheint ein potenter Photosensibilisator für metastasierende humane Melanom-Zellen (HT-144) zu sein; jedoch sind weitere vergleichende Messungen an gesunden Zellen notwendig.