نور درمانیِ سرطان

تصور این که نور، سرطان را درمان کند خیال انگیز است، اما حقیقت این است که لیزر همراه با ترکیباتی حساس به نور، می‌تواند یاخته‌های سرطانی را نابود کند. اگر از خیابان وایت چاپل لندن به باغ کوچکی که پشت در ورودی مجلل بیمارستان لندن پنهان است بپیچید به مجسمه‌ی ملکه الکساندرا برخواهید خورد. حکاکی‌های پای آن مجسمه نخستین نمونه‌ی نوعی درمان را نشان می‌دهد که نور-شیمی درمانی نام دارد. در حدود صد و بیست سال پیش بود که پزشک دانمارکی، نیلز فینس، پی برد که می‌توان نور لامپ قوسی را برای درمان ضایعه‌ی سل پوستی – نوعی بیماری موسوم به لوپوس وولگاریس – به کار برد. این بیماری که با ورود مستقیم باسیل سل به پوست به وجود می‌آید، آن زمان در عرض‌های جغرافیایی شمالی به ویژه در ماه‌های زمستان که هوا تاریک‌تر بود شایع بود. کشف به عمل آمده توسط فینس باعث شد لوپوس وولگاریس عملاً از کشورهای اسکاندیناوی رخت بربندد. الکساندرا همسر دانمارکی شاهزاده‌ی انگلیسی که سپس به سلطنت رسید و ادوارد هفتم شد کشف هم‌وطن خود را به لندن برد و در اوایل قرن بیستم میلادی پزشکان را تشویق کرد که نور-شیمی درمانی را در بیمارستان لندن به کار گیرند، بیمارستانی که ریاست عالیه‌ی آن را خود به عهده داشت. درمان فینس چنان اساسی و موفق بود که در 1903 یکی از نخستین جایزه‌های نوبل به او اهدا شد.
ممکن است به نظر عجیب بیاید که نور می‌تواند واقعاً بیماری‌ای را درمان کند. واقعاً هم مردم به سختی می‌توانستند بپذیرند که چنین درمان ساده‌ای کارآمد باشد. به همین دلیل نیز درمان جالب و جدید سرطان که با استفاده از اثر درمانی نور-شیمی اِعمال می‌شود چندان نظر مردم را جلب نکرده است. نور در ترکیب با مواد معینی می‌تواند تومورها را به طور انتخابی نابود کند، یعنی به بافت عادی چندان آسیبی نرساند. این مواد را حساس کنندگان به نور می‌نامند. این نوع درمان که نور درمانی یا نور درمانیِ پویا نام دارد در بیمارستان‌ها کاربرد جاری و روزمره ندارد ولی چندین هزار بیمار در سراسر جهان از این طریق درمان شده‌اند. نمونه‌ی دیگرِ نور درمانی که مدتی طول کشید تا پذیرفته شود روشی بود که پنجاه سال پیش ریچارد کریمر و همکارانش در بیمارستان راچفورد انگلستان کشف کردند. آنان نشان دادند نور، یرقانِ نوزادان نارس را – که اگر با آن مقابله نشود ممکن است به مغز آسیب برساند – درمان می‌کند. امروز این درمان عمومیت یافته است و در بخش‌های نوزادن در بیمارستان‌ها و زایشگاه‌ها می‌توان لامپ‌های آبی فلوئورسان را که بالای تخت نوزادان آویزان هستند مشاهده کرد.
انواع نور-شیمی درمانی، متکی بر واکنش‌های شیمیایی حاصل از نور هستند. درمان ممکن است مستقیم باشد چنان‌که در مورد زردی نوزاد معمول است و نور، واکنشی را در ماده‌ای که در خود بدن ساخته می‌شود برمی‌انگیزد. این ماده، رنگ‌دانه‌ی زردی است موسوم به بیلی‌روبین که زردی رنگ مبتلایان به یرقان از آن است. بیلی‌روبین از متلاشی شدن هموگلوبین به دست می‌آید و برای یاخته‌های اعصاب سمی است، در مواد چرب حل می‌شود ولی در آب نامحلول است، پس نمی‌تواند از راه کبد دفع شود، معمولاً با واکنشی آنزیمی، قابل حل در آب می‌شود ولی ممکن است در کبد نوزاد نارس به اندازه‌ی کافی از آن آنزیم مناسب نباشد که آن را دفع کند. اما هنگامی که به نوزاد نور آبی تابانده شود، بیلی روبین در آب محلول می‌شود و بدین گونه دفع آن آسان می‌گردد.
نور مرئی و فرابنفش نیز در مواد خارجی که به بدن انسان یا حیوان تزریق شده باشند واکنش شیمیایی به بار می‌آورند. وقتی این مواد که همان حساس کنندگان به نور هستند در معرض تابش قرار گیرند تبدیل به موادی می‌شوند که اثر زیستی ویژه‌ای دارند. در روشِ نور درمانیِ تومور، حساس کننده به نور ماده‌ای تولید می‌کند که یاخته‌های زنده را نابود می‌سازد. از اوایل قرن بیستم میلادی، کارشناسان فیزیولوژی پی برده بودند که بعضی از مواد رنگی مانند ائوزین، که رنگ جوهر قرمز از آن است، وقتی در معرض نور مرئی قرار گیرند به بافت زنده آسیب می‌رسانند و اگر تابش شدید باشد باعث مرگ بافت می‌شوند. این مواد که در تاریکی سمی نبودند در نور سمی می‌شدند. مؤثرترین این ترکیب‌ها گروهی از مولکول‌های حلقه‌ای تخت موسوم به پورفیرین‌ها هستند. (پورفیرین‌ها گروهی از مواد فوق العاده رنگی هستند و شیمی جالب و خاص خود را دارند. در شیمیِ موجودات زنده نقشی اساسی بازی می‌کنند تا آن جا که رنگ‌د انه‌های زندگی نام گرفته‌اند. ماده‌ی اصلی یعنی پورفیرین، بلوری جامد و ارغوانی است. مولکول آن از چهار حلقه درست شده است که هر کدام چهار اتم کربن و یک اتم نیتروژن دارند و هر چهار حلقه دست به دست هم داده‌اند و حلقه‌ی بزرگی درست کرده‌اند. مولکول، تخت است و هفت دهم نانومتر مربع وسعت دارد. در وسطِ حلقه‌ی بزرگ سوراخی است که با چهار اتمِ نیتروژنِ حلقه‌های کوچک احاطه شده است و شعاع آن دو دهم نانومتر است. گشادی سوراخ برای جا دادن یون هر فلزی کافی است و خاصیت شیمیایی پورفیرین بسته به فلزی است که در مرکز جا می‌گیرد. این پورفیرین‌های فلزی در زیست شناسی اهمیت فراوان دارند. پورفیرین‌های آهن که هِم نامیده می‌شوند در هموگلوبین، میوگلوبین، و سیتوکروم‌ها وجود دارند. هِمِ مربوط به هموگلوبین که وظیفه‌اش حمل اکسیژن است پروتوهم نام دارد. یون مرکزی کلروفیل‌ها که در جذب و تبدیل انرژی نور به نیروی شیمیایی در یاخته‌های گیاهی اهمیت دارند (فتوسنتز) منگنز است. رنگ کلروفیل‌ها به جای ارغوانی سبز است نه به علت تغییر فلز، بلکه به علت تغییر ساختار حلقه‌ی بزرگ که دی هیدروپورفیرین (یا کلورین) است. فتالوسیانین‌ها رنگ آبی تند دارند و موادی طبیعی نیستند. در دهه‌ی 1930 کارکنان رنگ‌سازی اسکاتلند نخستین فتالوسیانین را تصادفاً در ضمن میناسازی کشف کردند که رنگ‌دانه‌های مصنوعی بسیار مفیدی هستند. یکی از معمولی‌ترین رنگ‌دانه‌های آبی، فتالوسیانین مس است. امروزه خاصیت‌های الکترونی آن‌ها نیز جالب توجه شده است. با دادن جریان برق به آن‌ها تغییر رنگ می‌دهند و می‌توان از این خاصیت در صفحه‌های برقی-نوری بهره گرفت.)
در سال 1913 مَهِ‌یر بتز پزشک اتریشی که با هانس فیشر – شیمی‌دانِ نامی آلمانیِ بررسی کننده‌ی پورفیرین‌ها – کار کرده بود آزمایش مهم ولی خطرناکی را به انجام رساند. او دویست میلی‌گرم از ماده‌ای به نام هماتوپورفیرین را به خود تزریق کرد و سپس واکنش خود به نور مرئی را مشاهده کرد. تا چند هفته به نور بسیار حساس بود (ورم و سرخیِ قسمت‌هایی از بدن که در معرض نور بودند). به این ترتیب برای نخستین بار نشان داده شد که پورفیرین‌ها اثر پویای نوری را در انسان اعمال می‌کنند.
سپس در 1942 (بحبوحه‌ی جنگ جهانی دوم) پژوهشگران آلمانی پی بردند که در پاره‌ای از شرایط، تومورها پس از تزریق پورفیرین‌ها، زیر نور لامپ، درخشان (فلوئورسان) می‌شوند. آنان احتمالاً به علت جنگ کار را دنبال نکردند. ولی در 1961 ریچارد لیپسون و ادوارد بالدس از بنیاد مایو در دانشگاه مینیاپولیس نشان دادند که تومورها به طور انتخابی فراورده‌ی پورفیرین را که آنان مشتق هماتوپورفیرین نامیدند جذب می‌کنند. هنوز نمی‌دانیم چرا پورفیرین‌ها در تومورها انباشته می‌شوند، ولی از این راه می‌توان بافت توموری را در بستری از یاخته‌های سالم ردیابی کرد. وقتی به پورفیرین‌ها نور فرابنفش تابانده شود به رنگ سرخ تابان درمی‌آیند و می‌درخشند. لیپسون و بالدس پس از تجویز مشتق هماتوپورفیرین و گذشت زمان کافی برای پخش آن در بدن توانستند یاخته‌های توموری را ردیابی کنند، زیرا در نور فرابنفش دارای تابش سرخ بودند.
ده سال دیگر لازم بود تا پژوهشگران دو مقوله را یکی کنند: خاصیت نابودسازی نور به کمک پورفیرین‌ها و جای‌گزینی پورفیرین‌ها در بافت توموری. در 1972 ایوان دایاموند و همکارانش در کالیفرنیا نشان دادند که اگر یاخته‌های توموری تحت تابش مداوم قرار گیرند کشته می‌شوند. در 1975 موریس برنبوم و مایکل اسنل در بیمارستان سن ماری دانشکده‌ی پزشکی لندن و توماس دافرتی در ایالات متحده ثابت کردند که می‌توان مشتق هماتوپورفیرین را همراه با نور برای نابودی سرطان‌های جاهای مختلف بدن به کار برد. آن‌ها در 1976 نخستین آزمایش را در انسان عملی کردند.
در همان سال رایموند بانت و برنبوم پژوهش درباره‌ی نور درمانی را آغاز کردند. در ابتدا در بریتانیا توجه چندانی به این موضوع نمی‌شد، ولی دافرتی در ایالات متحده توانسته بود نظرها را جلب کند. این بی‌توجهی رفته رفته از بین رفت و پژوهش در این زمینه در سراسر جهان اوج گرفت. گروه‌های پژوهشی در استرالیا، ایالات متحده، ایتالیا، بریتانیا، چین، ژاپن، کانادا، و نروژ درباره‌ی نوردرمانیِ غده به تحقیق پرداختند. اما نور درمانی چگونه اثر می‌کند؟ در یک روش این گونه عمل می‌شود: به حیوان یا فرد مبتلا به تومور مقدار معینی حساس کننده به نور تزریق می‌شود و برای دست‌یابی به تأثیر حداکثر، اجازه داده می‌شود که زمان کافی بگذرد تا حساس کننده به نور در بافت‌ها به خوبی پراکنده شود. سپس به تومور به میزان مناسب نور تابانده می‌شود. ظرف چند ساعت تومور به شدت آسیب می‌بیند. البته مقداری پورفیرین در بافت‌های سالم نیز پخش خواهد شد، از این رو بیمار باید پس از دریافت نور درمانی، چند هفته در نور خفیف به سر برد تا بافت‌های سالم آسیب نبینند. منبع نور ممکن است لامپ معمولی تنگستن یا لامپ آرگون باشد. نور قرمز از همه بهتر است زیرا نسبت به نور آبی به عمق بیش‌تری نفوذ می‌کند. لیزری که رنگ آن را بتوان تنظیم کرد منبع مطلوب نور است. برای این منظور می‌توان شعاع باریکی از طول موج معینی از لیزر را با تار نوری (فیبر اپتیکی) به عمق بدن فرستاد – روشی که درون بینی (آندوسکوپی) نام دارد – و بدین گونه به تومور در اعماق بدن دست یافت. بنابراین، این شیوه درمان منحصر به تومورهای سطحی نیست. پزشکان اکنون لیزرهای نیرومند را با اندوسکوپی برای بند آوردن خونروی زخم‌های معده و دوازدهه (اثنی عشر) به کار می‌برند. در این مورد، لیزر گرمای شدیدی ایجاد می‌کند و بافت را می‌سوزاند. در این‌جا برای نور-شیمی درمانی و برای ایجاد واکنش مناسب، کم‌ترین میزان گرما انتخاب شد.
البته دشواری‌هایی در کار وجود دارد. اگر تومور بزرگ باشد ممکن است درمان، همه‌ی بافت سرطانی را از بین نبرد. مثلاً در یک مورد، سرطان مثانه‌ی انسان زیر پوست موش پیوند شد و پس از تزریق حساس کننده به تومور و تابش نور، بیش‌ترِ آن نابود گردید ولی ناحیه‌ی کوچکی از یاخته‌های تومور جان به در بردند. البته می‌توان درمان را تکرار کرد اما این کار برای تومورهای بزرگ مناسب نیست چون نور نمی‌تواند به عمق کافی نفوذ کند. با وجود این حتی در این موارد نیز ممکن است نور درمانی مؤثر باشد. نُرمن ویلیامز عقیده داشت که تومور بزرگ را باید با جراحی برداشت و سپس اگر آثاری از بافت بدخیم باقی مانده باشد با نور درمانی آن را از بین برد (نور درمانی همراه با عمل جراحی).
نابودسازی بافت توموری به کمک پورفیرین فرایند پیچیده‌ای دارد. هنگامی که پورفیرین به قالب یاخته‌های توموری می‌رود و انرژی نور را جذب می‌کند مولکول «تحریک شده»ای تشکیل می‌دهد. این مولکول تحریک شده از لحاظ شیمیایی واکنش پذیر است و می‌تواند با هر یک از انواع مولکول‌های زیستی واکنش نشان دهد. لذا می‌توان انتظار داشت باعث آسیب انواع مولکول‌های زیستی و اجزای یاخته‌ای تومور شود و شواهد چنین امری اکنون دردست است. به نظر می‌رسد مهم‌ترین راهی که به این آسیب می‌انجامد مربوط به مولکول تحریک شده باشد که نیرو یا انرژی خود را به یک مولکول اکسیژن می‌دهد و اکسیژن به حالت تحریک شده‌ای موسوم به یک تایی درمی‌آید. سپس اکسیژن یک تایی که خیلی بیش‌تر از اکسیژن معمولی واکنش پذیر است به پاره‌ای از مواد چرب موجود در همه‌ی غشاهای یاخته‌ای (چربی‌های اشباع نشده، کلسترول) و زنجیره‌های واکنش پذیر جنبی پروتئین‌ها (مثلاً واحد اندول‌اسیدآمینه‌تریپتوفان) حمله می‌کند. گمان می‌رود که چنین واکنش‌های شیمیایی‌ای باعث پاره شدن غشای یاخته و مرگ آن می‌شود. بدیهی است که علاقه بر این بود که ترکیب مطلوبی پیدا شود که به منزله‌ی حساس کننده به نور به کار رود. در طی چند سال چند صد ترکیب تهیه و آزموده شد. بر پایه‌ی این پژوهش و پژوهش‌های دیگران دید روشنی درباره‌ی مشخصات مطلوب حساس کننده به نور به دست آمد. معلوم شد که در درجه‌‌ی اول باید در تاریکی کاملاً بی‌زیان باشد. دوم این که مولکول تحریک شده‌ای که تشکیل می‌شود باید عمر و نیروی کافی برای تشکیل اکسیژن یک تایی داشته باشد.
مشخصه‌ی سوم پورفیرین، مربوط به خلوص آن است. معلوم شده است که مشتق هماتوپورفیرینی که پزشکان به کار می‌برند مخلوط درهمی است. این مشتق با افزودن اسید سولفوریک و اسید استیک به هماتوپورفیرین به دست می‌آید. این روش، مخلوطی مرکب از تقریباً ده جزء به دست می‌دهد و مشکل بتوان اثر درمانی چنین مخلوطی را ارزیابی کرد، زیرا ممکن است نسبت ترکیب‌ها متغیر باشد. پژوهشگران کوشش کردند حساس کننده‌های تازه‌ای فراهم آورند که تنها یک ترکیب داشته باشند. خصوصیت مهم دیگر، جای‌گزینی فراورده است. مطلوب این است که ترکیب، به طور انتخابی اختصاصاً در تومورها تمرکز یابد، ولی در عمل باید به حدودی از تمرکز قناعت کرد. یاخته‌هایی که سوخت و ساز سریع دارند همیشه مقداری از حساس کننده را خواهند ربود. این موضوع به ویژه برای کبد مصداق دارد که وظیفه‌اش برخورد و برطرف کردن مولکول‌های بیگانه مانند حساس کننده‌های به نور است. چون حساس کننده تماماً در تومور جای‌گزین نمی‌شود ممکن است به سرعت از بدن خارج شود و فرد به نور حساس باقی نماند.
محلول بودن ترکیب نیز مهم است. اگر حساس کننده به نور چندان در آب حل شدنی نباشد به جریان خون راه نخواهد برد و به تومور هدف نخواهد رسید، و اگر بسیار حل شدنی باشد ممکن است پیش از آن که فرصت واکنش نور-شیمیایی به دست آید از بدن خارج شده باشد. سرانجام، حساس کننده‌ی مطلوب باید نور قرمز را جذب کند که بهتر از نور آبی به بافت‌ها نفوذ می‌کند. جان پریش از دانشگاه هاروارد نشان داد بین یک تا ده درصد نور قرمز از برشی از بافت انسان به ضخامت یک سانتیمتر عبور می‌کند. این رقم برای نور آبی کم‌تر از یک هزارم درصد است. بنابراین اگر قرار باشد حساس کننده به نور، نور قرمز را بهتر جذب کند امکان دارد کارکرد آن شدیدتر شود. شیمی‌دان‌ها کوشش می‌کنند حساس کننده‌هایی بسازند که نور قرمز را جذب کنند، مثلاً می‌شود با جانشینی اتم‌ها یا گروه اتم‌ها در پورفیرین ترتیبی داد که نورهایی با طول موج بلندتر بهتر جذب شوند. در چند سال گذشته دو ترکیب ساخته شده است که گروه‌های هیدروکسی فنیل به آن‌ها افزوده شده است. هردو ترکیب در حساس کردن تومورها به نور بسیار خوب‌اند به ویژه برای تومورهای پوست و ماهیچه. جان مون در دانشگاه اسلو تعدادی حساس کننده به نور را آزمون کرد و پی برد که ترکیب‌های گفته شده بهتر از انواع دیگر در تومور جای‌گزین می‌شوند. علاوه بر این میزان حلالیت مولکول‌های آن‌ها در آب مناسب‌تر است.
ساختمان‌های مولکولی دیگری که نور قرمز را به شدت جذب می‌کنند عبارتند از کلورین، فتالوسیانین، و نفتالوسیانین. گروه‌های پژوهشی مختلفی حساس کننده‌هایی برپایه‌ی این مواد ساخته‌اند. ژاپنی‌ها ترکیبی موسوم به مونواسپارتیل کلورین به ثبت رساندند. دیوید دالفین در دانشگاه بریتیش کولومبیای کانادا در پیِ مولکول‌های دیگری همانند کلورین بود تا شاید حساس کننده‌های بهتری بیابد. در یک گردهم‌آیی در لندن، حساس کننده‌ای از دسته‌ی کلورین معرفی شد که اگر از راه دهان به مقدار پنجاه میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن داده شود ظاهراً به خوبی در بدن پخش می‌شود. برنامه‌ی پژوهش در مرحله‌ی حساس خود، شیمی‌دان‌ها، زیست شیمی‌دان‌ها، دانشمندان پزشکی، و پزشکان را در سراسر جهان به خود مشغول داشت. بیش‌ترِ ترکیب‌های بررسی شده‌ی جدید هنوز در مراحل نخستین آزمون بودند ولی به نظر می‌رسید که این بررسی‌ها سرانجام به تولید جانشین برتری برای مشتق هماتوپورفیرین بیانجامد. مهم این بود که این جانشین به زودی پیدا شود زیرا درغیر این صورت نوردرمانی تومور با حساس کننده‌ای ناقص، راه به جایی نمی‌برد. تا همین جا نیز ترکیب مشتق هماتوپورفیرین سهم خود را به خوبی ایفا کرده بود، ولی گرچه پزشکان باید تا مدتی به آزمون با این مشتق ادامه می‌دادند به نظر می‌آمد در پایان، ارزشِ عمده‌ی آن در قبولاندن نوردرمانیِ غده به منزله‌ی روشی امیدبخش باشد. البته بهتر است به جای درمان، از سرطان پیش‌گیری شود، ولی این روش، توانایی درمانیِ چشم‌گیری دارد. نور-شیمی درمانیِ تومور هنوز به بالین بیماران راه نیافته است ولی همه‌ی شواهد دلالت بر آن دارند که در آینده‌ای نه چندان دور راه خواهد یافت و سلاح قدرتمندی به زرادخانه‌ی مبارزه با سرطان افزوده خواهد شد.
منبع: راسخون