<p> Photodynamic therapy (PDn is an effective treatment option for various types of invasive tumors, the efficacy of which depends strongly on selective cell uptake and selective excitation of the tumor, which relies on proper dosage. The characterization of the fluorescence lifetimes of photosensitizers localized inside living cells may provide the basis for further investigation of in vitro PDT dosage measurements using time-domain spectroscopy and imaging. In this thesis, the fluorescence lifetimes of localized Photofrin ® and delta-aminolevulinic acid (ALA) induced protoporphyrin IX (PpiX) were investigated in living MAT-LyLu (MLL) rat prostate adenocarcinoma cells. Cells were incubated with the photosensitizers, and then treated with light under well-oxygenated conditions using a two-photon fluorescence lifetime imaging microscope (FLIM). Fluorescence lifetime images of these cells were recorded with average lifetimes of 5.5 ± 1.2 ns for Photofrin and 6.3 ± 1.2 ns for ALA-induced PpiX over 600 to 750 nm. Two channel FLIM revealed lifetimes of7.8 ± 0.5 ns for Photofrin® and 10.8 ± 1.7 ns for PpiX over 620 to 645 nm, while photoproducts observed on the second channel yielded lifetimes of 5.1 ± 0.4 ns over 650 to 670 nm for Photofrin® and 6.3 ± 1.0 ns over 670 to 690 nm for PpiX. Fluorescence lifetimes of both photosensitizers were found to be significantly shorter when localized in cells than when measured in solutions, suggesting that photosensitizers' lifetimes go through significant changes when bonded to intracellular components. These changes in lifetime also provide opportunities to quantitatively measure and monitor the binding states of the photosensitizers and their microenvironment, which may be used in real-time PDT dosimetry, as well as for diagnostic purposes. </p> / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

Le cancer épithélial de l’ovaire est le plus létal des cancers gynécologiques. Les tumeurs de l’ovaire se divisent en différentes classes reflétant l’étendue de la maladie. Les tumeurs à faible potentiel de malignité présentent une survie relative à 5 ans de 90%, alors que pour les tumeurs invasives, la survie à 5 ans chute drastiquement à 35-40%. Au laboratoire, nous avons précédemment identifié la protéine Ran, un membre de la superfamille des GTPases Ras, comme marqueur fortement exprimé dans les cancers épithéliaux de l’ovaire de haut grade et de haut stade dont la surexpression est associée à un mauvais pronostic. Ran est déjà connue pour contribuer au transport nucléocytoplasmique et à la progression du cycle cellulaire, mais son rôle dans le cancer ovarien n’est pas bien défini. En utilisant une approche de shRNA inductibles à la tétracycline basée sur les lentivirus, nous avons montré que la diminution de l’expression de Ran dans des lignées cellulaires agressives du cancer de l’ovaire affecte drastiquement la prolifération cellulaire par l’induction d’une apoptose caspase-3 dépendante. Par un essai de tumeurs en xénogreffes, nous avons démontré que la déplétion de Ran résulte en une diminution de la tumorigenèse et que la formation éventuelle de tumeurs est associée à une sélection des cellules tumorales ayant la capacité de ré-exprimer la protéine Ran. Ces résultats suggèrent un rôle critique pour Ran dans la survie et la tumorigénicité des cellules du cancer ovarien, indiquant que Ran pourrait être une cible thérapeutique intéressante. / Epithelial ovarian cancer (EOC) is the most lethal gynecological cancer. Malignant epithelial tumors can be divided into different classes reflecting the extent of the disease. Low malignant potential (LMP) tumors have a 5 years survival rate of 90-95%. For invasive cancers (TOVs), the survival rate drops dramatically to 35-40%. In the laboratory, we previously identified that Ran protein, a member of the Ras GTPase family, is highly expressed in high grade and high stage serous epithelial ovarian cancers, and that its over-expression is associated with a poor prognosis. Ran is known to contribute to both nucleocytoplasmic transport and cell cycle progression, but its role in ovarian cancer is not well defined. Using a lentivirus-based tetracycline inducible shRNA approach, we show that down-regulation of Ran expression in aggressive ovarian cancer cell lines drastically affects cellular proliferation by inducing a caspase-3 dependent apoptosis. Using a xenograft tumor assay, we demonstrate that depletion of Ran results in decreased tumorigenesis, and eventual tumor formation is associated with the selection of tumor cells able to re-express the Ran protein. These results suggest a critical role for Ran in ovarian cancer cell survival and tumorigenicity and suggest that this critical GTPase may be suitable as a therapeutic target.

Le cancer épithélial de l’ovaire est le plus létal des cancers gynécologiques. Les tumeurs de l’ovaire se divisent en différentes classes reflétant l’étendue de la maladie. Les tumeurs à faible potentiel de malignité présentent une survie relative à 5 ans de 90%, alors que pour les tumeurs invasives, la survie à 5 ans chute drastiquement à 35-40%. Au laboratoire, nous avons précédemment identifié la protéine Ran, un membre de la superfamille des GTPases Ras, comme marqueur fortement exprimé dans les cancers épithéliaux de l’ovaire de haut grade et de haut stade dont la surexpression est associée à un mauvais pronostic. Ran est déjà connue pour contribuer au transport nucléocytoplasmique et à la progression du cycle cellulaire, mais son rôle dans le cancer ovarien n’est pas bien défini. En utilisant une approche de shRNA inductibles à la tétracycline basée sur les lentivirus, nous avons montré que la diminution de l’expression de Ran dans des lignées cellulaires agressives du cancer de l’ovaire affecte drastiquement la prolifération cellulaire par l’induction d’une apoptose caspase-3 dépendante. Par un essai de tumeurs en xénogreffes, nous avons démontré que la déplétion de Ran résulte en une diminution de la tumorigenèse et que la formation éventuelle de tumeurs est associée à une sélection des cellules tumorales ayant la capacité de ré-exprimer la protéine Ran. Ces résultats suggèrent un rôle critique pour Ran dans la survie et la tumorigénicité des cellules du cancer ovarien, indiquant que Ran pourrait être une cible thérapeutique intéressante. / Epithelial ovarian cancer (EOC) is the most lethal gynecological cancer. Malignant epithelial tumors can be divided into different classes reflecting the extent of the disease. Low malignant potential (LMP) tumors have a 5 years survival rate of 90-95%. For invasive cancers (TOVs), the survival rate drops dramatically to 35-40%. In the laboratory, we previously identified that Ran protein, a member of the Ras GTPase family, is highly expressed in high grade and high stage serous epithelial ovarian cancers, and that its over-expression is associated with a poor prognosis. Ran is known to contribute to both nucleocytoplasmic transport and cell cycle progression, but its role in ovarian cancer is not well defined. Using a lentivirus-based tetracycline inducible shRNA approach, we show that down-regulation of Ran expression in aggressive ovarian cancer cell lines drastically affects cellular proliferation by inducing a caspase-3 dependent apoptosis. Using a xenograft tumor assay, we demonstrate that depletion of Ran results in decreased tumorigenesis, and eventual tumor formation is associated with the selection of tumor cells able to re-express the Ran protein. These results suggest a critical role for Ran in ovarian cancer cell survival and tumorigenicity and suggest that this critical GTPase may be suitable as a therapeutic target.