Immunomodulatory Effects of Low-Dose Cyclophosphamide with Radiotherapy = 방사선치료와 저용량 시클로포스파미드의 면역조절 효과에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

목적
본 연구의 목적은 저용량 시클로포스파미드(cyclophosphamide, Cy)가 방사선 민감제로서의 역할을 수행하는지 평가하고, 이로 인한 면역 반응 및 정위적 고선량 방사선 치료(stereotactic ablative radiotherapy, SABR)의 앱스코팔 효과(abscopal effect)에 미치는 영향을 쥐 모델에서 분석하는 것이다.

재료 및 방법
면역원성 (immunologically hot) 종양 세포주인 CT26과 면역억제성 (immunologically cold) 종양 세포주인 4T1을 각각 BALB/c 생쥐와 BALB/c-nude 생쥐에 이식하였다. 종양은 5일 간격으로 두 번에 걸쳐 20 Gy의 방사선을 조사하였으며, 이후 9 mg/kg의 Cy를 3일마다 복강 내 주사하였다. CT26 종양 내 면역학적 변화는 유세포 분석법(flow cytometry)을 통해 분석하였으며, 종양 내 HIF-1α 발현을 평가하였다. 또한, Cy의 농도별 효과를 확인하기 위해 비장세포(splenocytes)와 골수 유래 수지상세포(dendritic cells, DCs)를 Cy에 노출시켜 T 세포 증식 및 DC 분화에 미치는 영향을 분석하였다.

결과
저용량 Cy와 방사선 치료 병합(RT+Cy)은 면역 적격 (immune competent) 생쥐에서 방사선 단독 치료에 비해 종양 성장 억제 효과가 유의하게 증가하였으나, BALB/c-nude 생쥐에서는 이러한 효과가 나타나지 않았다. RT+Cy는 면역학적으로 뜨거운 종양과 차가운 종양 모두에서 앱스코팔 효과를 유도하였으며, 이는 혈액 및 종양 조직 내 CD8+ T 세포의 증가와 동반되었다. RT+Cy 그룹의 CD8+ T 세포에서는 Granzyme B, IFN-γ, TNF-α의 발현이 방사선 단독 치료에 비해 유의하게 높게 나타났다. 또한, 시험관 실험 결과 저용량 Cy는 DC 분화를 촉진하고 방사선에 의해 유도되는 종양 내 HIF-1α 발현 상승을 억제하는 것으로 확인되었다.

결론
저용량 시클로포스파미드는 5일 간격의 고선량 방사선 치료와 병합 시 항종양 면역 반응을 증강시켜 종양 살상 효과를 강화하며, 이 과정에서 CD8+ T 세포의 활성을 증가시키고 DC 분화를 촉진하는 한편, 방사선 유도 HIF-1α 발현을 억제하는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose
To evaluate the role of low-dose cyclophosphamide (Cy) as a radiosensitizer and its impact on immune responses and the abscopal effect of stereotactic ablative radiotherapy (SABR) in preclinical tumor models.

Materials and Methods
CT26 tumors (immunologically hot) and 4T1 tumors (immunologically cold) were established in immunocompetent BALB/c and immunodeficient BALB/c-nude mice. Tumors were treated with 20 Gy of radiation in two fractions, spaced 5 days apart, followed by intraperitoneal administration of 9 mg/kg Cy every 3 days. Immunological changes in CT26 tumors were analyzed using flow cytometry, and HIF-1α expression within tumors was assessed. Splenocytes and bone marrow-derived dendritic cells (DCs) were exposed to varying Cy concentrations to evaluate its effects on T cell proliferation and DC differentiation.

Results
Radiotherapy (RT) combined with low-dose Cy (RT+Cy) significantly suppressed tumor growth compared to RT alone in immunocompetent mice, but this effect was not observed in immunodeficient mice. RT+Cy also induced abscopal effects in both immunologically hot and cold tumors, accompanied by an increase in CD8+ T cells in the blood and tumor tissue. The RT+Cy group exhibited significantly higher expression of Granzyme B, IFN-γ, and TNF-α in CD8+ T cells compared to RT alone. In vitro experiments demonstrated that low-dose Cy promotes DC differentiation, while also suppressing radiation-induced upregulation of HIF-1α in tumors.

Conclusion
Low-dose cyclophosphamide enhances the tumoricidal effects of 5-day spaced high-dose radiotherapy by boosting anti-tumor immune responses, including increased CD8+ T cell activity and DC differentiation, while suppressing radiation-induced HIF-1α upregulation.

목차 (Table of Contents)

• Introduction 1
• Materials and Methods 7
• Results 22
• Discussion 62
• References 70
• Abstract in Korean 80