방사선의 항암작용에 대한 재조합 TNF-α의 효과

성진실(Jinsil Seong),신항철(Hang Chul Shin),김귀언(Gwi Eon Kim),서창옥(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 1998 Radiation Oncology Journal Vol.16 No.3

목 적 : 마우스 동종암에 TNF-α와 방사선을 병용하여 방사선의 항암 효과가 TNF-α에 의하여 증강될 수 있는지 연구하고자 하였다. 대상 및 방법 : C3Hf/HeJ 마우스에 유방암인 MCa-K, MCa-4, 난소암인 OCa- I, 그리고 간암인 HCa- I 등 종양을 이식하였다. 종양의 크기가 6 mm에 이를 때 TNF-α, 방사선, 또는 병용군 등 실험군을 나누어 적절한 치료를 하였다. 방사선조사는 Cobalt-60 방사선 조사기를 이용하여 HCa- I 에는 30 Gy를, 나머지 종양에는 15 Gy를 단일 조사하였다. TNF-α는 실험실 마우스당 하루 10 μg씩 7일간 연속 주사하였다. 치료 결과는 종양성장지연 분석법으로 평가하였다. 결 과 : TNF-α 단독 투여시 네가지 종양 중 MCa-K 및 OCa- I 종양에서 absolute growth delay(AGD)가 각각 5.0일, 6.5일로 유의한 항암 효과가 있었다. TNF-α와 방사선을 병용한 경우 OCa- I에서는 AGD가 TNF-α 단독의 6.5일, 방사선의 26.9일에 비하여 TNF-α와 방사선 병용시 41.1일로 의의있게 증가하였다 (p<0.05). EF는 1이상으로서 (EF: 1.29) TNF-α와 방사선 병용시 증강효과가 있는 것으로 나타났다. 나머지 세 종양에서는 TNF-α 단독 및 방사선 단독에 비하여 TNF-α와 방사선 병용시 AGD의 유의한 증가는 관찰되지 않았다. 결 론 : TNF-α는 마우스 동종암 중 일부 종양 (MCa-K 및 OCa- I)에서 항암 효과를 보였다. 방사선과 병용한 경우에도 일부 종양에서만 (OCa- I) 방사선의 항암 효과를 증강시키는 것으로 나타났다. 이같이 종양에 따라 방사선과 TNF-α의 병용치료 효과의 정도가 다르다는 점은 향 후 임상적 적용에 대비한 유용한 기초자료로 쓰일 것으로 기대된다. Purpose : To determine whether TNF-α increases the antitumor effect of radiotherapy in murine syngeneic tumor system. Materials and Methods : Syngeneic murine tumors of MCa-K or MCa-4 (mammary carcinoma), OCa-I (ovarian carcinoma), or HCa-I(hepatocarcinoma were grown in hind legs of C3Hf/HeJ mice. When tumors were grown to 6 mm in mean diameter, mice were treated with TNF-α, radiation, or combination of the both. Gamma-radiation was given as a single dose of 30 Gy for HCa-I and 15 Gy for other tumors using Cobalt-60 teletherapy unit. A novel TNF-α mutein developed in Korea, was intraperitoneally administered daily at a dose of 10 μg per mouse for 7 days. In combination of radiation and TNF-α, the drug was started 1 hour after radiation. Tumor growth delay assay was used to measure the tumor response to the treatment. Results : Among 4 tested tumors, TNF-α alone showed significant antitumor activity in MCa-K and OCa-I tumors, which showed absolute growth delay (AGD) of 5.0 days and 6.5 days, respectively. In combination with radiation, TNF-α showed significant delay of AGD (41.1 days) in OCA-I compared to AGDs of TNF-α alone and radiation, i.e., 6.5 days and 26.9 days, respectively(p<0.05). Enhancement factor was 1.29 in OCa- I, which showed supraadditive effect. TNF-α did not show significant delay of AGDs in the remaining 3 tumors compared to AGDs of TNF-α alone and radiation. Conclusions: TNF-α alone showed antitumor effects in MCa-K and OCa-I. In combination with radiation, TNF-α acted in supraadditive way in OCa-I only. The results of this study imply that the combination of TNF-α and radiation has different therapeutic potential depending on tumor model and further study is advocated.

Induction of Apoptosis and Expression of Apoptosis-related Gene Products in Response to Radiation in Murine Tumors

성진실(Jinsil Seong),Nancy R. Hunter, Luka Milas 대한방사선종양학회 1997 Radiation Oncology Journal Vol.15 No.3

목 적 : 세포 독성 인자가 유도하는 아포프토시스에 관한 연구가 대부분 in vitro 연구에 국한되어온 바, in vivo에서 방사선에 의한 아포프토시스의 유도와 이에 관여하는 유전자들의 발현 양상을 분석하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 대상 및 방법 : 마우스 동종암으로서 방사선 민감 종양인 난소암 (OCa- I)과 내성 종양인 간암(HCa- I)을 모델로 하여 이들 종양이 평균 직경 8 mm로 자랐을 때 25 Gy의 방사선을 조사하였다. 조사 후 다양한 시간 간격으로 조직을 채취하여 아포프토시스의 유도 수준을 분석하며 동시에 이에 관련된 유전자 산물인 p53, p21waf1/cip1, bax, bcl-2 등의 발현을 western blotting 을 이용하여 분석하였다. 종양의 p53 상태는 polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism assay로 분석하였다. 결 과 : 모델 종양들의 p53 상태는 둘 다 자연형으로 나타났다. 방사선 조사로 OCa- I에서는 아포프토시스가 유도되었으나 HCa- I에서는 아포프토시스가 관찰되지 않았다. OCa- I에서 방사선 조사로 p53, p21waf1/cip1의 발현이 증가되었으며 bcl-2/ bax 비율은 감소하였다. HCa- I에서는 p53, p21waf1/cip1의 발현이 증가되었으나 p21waf1/cip1은 OCa- I과 비교하여 증가 수준이 미약하였다. bcl-2/bax 비율은 현저히 증가하였다. 이와 같은 변화들은 방사선 조사에 선행되거나 조사 후 수시간 내에 일어났으며 아포프토시스의 유도에 선행하거나 일치하였다. 결 론 : 아포프토시스의 진행에는 p53, p21waf1/cip1의 증가 뿐만 아니라 bcl-2/ bax 비율의 변화가 관여된다는 것이 in vivo에서 확인되었다. p53가 자연형인 경우에도 그 이하 단계의 유전자 발현 양상이 다르게 나타날 수 있으며 이는 세포 독성 요인을 이용한 암 치료시 결과를 예측하는데 있어서 단일 유전자 발현의 평가와 연계되는 복잡성을 시사하고 있다. Purpose : To analyze the involvement of apoptosis regulatory genes p53, p21waf1/cip1, bax and bcl-2 in induction of apoptosis by radiation in murine tumors. Materials and methods : The radiation-sensitive ovarian carcinoma OCa-I, and the radiation-resistant hepatocarcinoma HCa-I were used. Tumors, 8 mm in diameter, were irradiated with 25 Gy and at various times after irradiation, ranging from 1 to 48 h, were analyzed histologically for apoptosis and by western blot for alterations in the expression of these genes. The p53 status of the tumors were determined by the polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism assay. Results: Both tumors were positive for wild-type p53. Radiation induced apoptosis in OCa- I but not in HCa- I. Apoptosis developed rapidly, peaked at 2 h after irradiation and returned to almost the background level at 48 h. In OCa- I radiation upregulated the expression of p53, p21waf1/cip1, and the bcl-2/bax ratio was decreased. In HCa- I radiation increased the expression of both p53 and p21waf1/cip1, although the increase of the latter was small. The bcl-2/bax ratio was greatly increased. In general the observed changes occurred within a few hours after irradiation, and either preceded or coincided with development of apoptosis. Conclusions : The development of apoptosis required upregulation of both p53 and p21waf1/cip1 as well as a decrease in bcl-2/bax ratio. In contrast, an increase in bcl-2/bax ratio prevented apoptosis in the presence of upregulated p53 and p21waf1/cip1. These findings indentified the involvement of multiple oncogenes in apoptosis regulation in vivo and demonstrate the complexity that may be associated with the use of a single oncogene assessment for predicting the outcome of cancer therapy with cytotoxic agents.

절제불가능 원발성 간암에서 경간동맥 항암 색전술과 국소 방사선의 병용요법

성진실(Jinsil Seong),금기창(Ki Chang Keum),한광협(Kwang Hyub Han),이도연(Do Yun Lee),이종태(Jong Tae Lee),전재윤(Chae Yoon Chon),문영명(Young Myoung Moon),김귀언(Gwi Eon Kim),서창욱(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 1998 Radiation Oncology Journal Vol.16 No.2

목 적 : 간암의 최적치료는 수술적 절제로 알려져 있으나 진행성 병변 또는 동반된 간질환 등으로 인해 실제적인 절제는 매우 제한되고 있다. 이에 본 연구에서는 절제불가능 원발성 간암에서 경간동맥 항암 색전술과 국소 방사선의 병용요법을 시행하여 그 결과를 보고하는 바이다. 대상 및 방법 : 1992년 3월부터 1994년 8월까지 진행성 병변 및 간경변증 동반 등으로 절제 불가능으로 판정된 30명의 간암 환자가 본 연구에 포함되었다. 간외 전이가 있거나 간경변증의 정도가 Child’s C군으로 악화된 경우, 종양이 전체 간 용적의 2/3 이상을 차지하는 경우, 수행 능력이 ECOG 3기 이상인 경우 들은 제외되었다. 환자들의 특성은; 종양의 평균 직경이 8.95±3.4cm, UICC 병기 Ⅲ, ⅣA가 각각 10명, 20명, 간경변증 동반이 22명, 간문맥혈전증 동반이 11명, 혈중 alpha fetoprotein(AFP)은 모든 예에서 양성이었다. TACE는 리피오돌 5 ml와 항암제(Adriamycin 50mg)을 혼합하여 도관을 통하여 간동맥내 주입하고 이어서 교질 스폰지 입자(Gelfoam)로 색전술을 시행하였다. 방사선 치료는 TACE 후 7-10일 이내에 시작하였고 평균 조사량은 44.0±9.3 Gy로 전통적인 분할 방식으로 조사하였다. 결 과 : 30명중 19명에서 종괴의 부분관해를 보여서, 관해율은 63.3%를 보였다. 생존율은 1, 2, 3년에 각각 67, 33.3, 22.2%를 나타내었고, 중앙 생존기간은 17개월이었다. 부분관해를 보인 19명의 환자중 6명은 3년이상은 생존하였다. 치료로 인한 독성은 경미하였다. 일시적인 간기능 검사의 변화나 열감은 회복되었고 혈소판 감소증과 심한 오심 및 구토가 각각 4명, 1명에서 나타났으나 1-2 주의 치료 중단과 약물로써 회복되었다. 치료로 인한 독성과 관계되는 사망은 없었다. 결 론 : 절제불가능 원발성 간암에서 경간동맥 항암 색전술과 국소 방사선의 병용요법은 실질적으로 생존율 향상을 유도하면서 독성이 낮은 안전한 치료인 것으로 나타나, 향후 적극적인 임상적 적용으로 치료율의 향상이 기대된다. Purpose : The best prognosis for hepatocellular carcinoma can be achieved with surgical resection. However, the number of resected cases is limited due to the advanced lesion or associated liver disease. A trial of combined transcatheter arterial chemoembolization(TACE) and local radiotherapy(RT) for unresectable hepatocellular carcinoma(HCC) was prospectively conducted and its efficacy and toxicity were investigated. Materials and Methods : From 1992 to 1994, 30 patients with unresectable HCC due either to advanced lesion or to associated cirrhosis were entered in the study. Exclusion criteria included the presence of extrahepatic metastasis, liver cirrhosis of Child’s class C, tumors occupying more than two- thirds of the whole liver, and an ECOG scale of more than 3. Patient characteristics were : mean tumor size 8.95±3.4cm, serum AFP+ in all patients, portal vein thrombosis in 11 patients, liver cirrhosis in 22 patients, and UICC stage III and IVA in 10 and 20 patients, respectively. TACE was performed with the mixture of Lipiodol(5ml) and Adriamycin(50mg) and Gelfoam embolization. RT(mean dose 44.0±9.3Gy) was followed within 7- 10 days with conventional fractionation. Results : An objective response was observed in 19 patients(63.3%). Survival rates at 1, 2, and 3 years were 67%, 33.3% and 22.2%, respectively. Median survival was 17 months. There were 6 patients surviving more than 3 years. Distant metastasis occurred in 10 patients, with 8 in the lung only and 2 in both lung and bone. Toxicity included transient elevation of liver function test in all patients, fever in 20, thrombocytopenia in 4, and nausea and vomiting in 1. There was no treatment-related death. Conclusion : Combined TACE and RT appear to produce a favorable response and survival results with minimal toxicity.

마우스 간암에서 항암제-방사선 복합요법을 이용한 치료 효과 향상

성진실(Jinsil Seong),김성희(Sung Hee Kim),서창옥(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 2000 Radiation Oncology Journal Vol.18 No.4

목적 : 마우스 간암에서 방사선과 각종 항암제와의 복합요법을 시행하여, 방사선 감수성을 증가시킬 수 있는 약물을 탐색하고자 하였다. 방법 : C3H/HeJ마우스에 마우스 간암인 HCa-I를 이식하고, 평균 직경 8mm에 이르렀을 때, 방사선 조사(25 Gy), 항암 약물(5-Fu, 150mg/kg; adriamycin, 8mg/kg; paclitaxel, 40mg/kg; gemcitabine, 50mg/kg),또는 방사선과 항암 약물의 복합 치료를 시행하였다. 치료에 대한 종양 반응은 종양 성장 지연과 항진요인으로 분석하였다. 항진 효과를 보인 약물에 대하여 그 기전 연구는 조직 절편에서 apoptotic 수준을 평가하고, 또한 조절물질의 발현을 분석하였다. p53, Bcl-2, Bax, Bcl-XL, Bcl-XS, p21WAF1/CIP1의 발현 분석은 western blotting으로 하였다. 결과 : Gencitabine 만이 방사선 감수성을 증가시키는 것으로 나타났다(항진요인:1.6). Gemcitabine과 방사선의 복합 치료는 apoptosis 유도에서는 부가적 수준만을 보였다. 조절물질의 발현 양상은 방사선 단독에 비하여 방사선과 gemcitabine의 병용시 p21WAF1/CIP1의 증가가 유의하게 관찰되었다. 결론 : Gemcitabine은 마우스 간암에서 방사선 감수성을 증가시키는 것으로 나타났다. 이를 조절하는 요소로서 p21WAF1/CIP1이 관여할 것으로 생각 된다. Backgrounds : The purpose of this study was to identify drugs that can enhance radioresponse of murine hepatocarcinoma. Methods : C3H/HeJ mice bearing 8mm tumors of murine hepatocarcinoma, HCa-I, were treated with 25 Gy radiation and one of the following drugs: 5-Fu, 150mg/kg; adriamycon, 8mg/kg, cisplatin, 6mg/kg; tumor growth delay assay and by enhancement factor. Apoptotic level was assessed in tissue sections. Expression of regulation molecules was analyzed by western blotting for p53, Bcl-2, Bax, Bcl-XL, Bcl-XS and p21WAF1/CIP1. Results : Among the drugs tested, only gemcitabine enhanced the antitumor effect of radiation, with enhancement factor of 1.6. Induction of apoptosis by a combination of gemcitabine and radiation was shown as only additive level. In analysis of radiation-induced expression of regulation molecules, the mose signficant change by combining gemcitabine was activation of p21WAF1/CIP1. Conclusion : Gemcitabine is the first drug showing an enhancement of radioresponse in murine hepatocarcinoma, when combined with radiation. The key element of enhancement os thought to be p21WAF1/CIP1.

마우스 종양에서 저선량 방사선이 Apoptosis의 유도에 미치는 영향

성진실(Jinsil Seong),표홍렬(Hong Ryull Pyo),정은지(Eun Ji Chung),김성희(Sung Hee Kim),서창옥(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 1999 Radiation Oncology Journal Vol.17 No.4

목 적 : 방사선에 의한 apoptosis 유도에 저선량 방사선이 미치는 영향을 관찰하여 adaptive response 현상이 관계되는지를 마우스 종양에서 분석하고 관련되는 기전에 관하여 연구하고자 하였다. 대상 및 방법 : 마우스 동종암인 HCa-I, OCa-I에서 저선량 (0.05 Gy) 방사선 조사 후 고선량 (25 Gy)을 조사하여 이로부터 일정시간 후 종양에서 유도된 apoptosis 수준을 비교분석하였다. 또한, apoptosis의 조절 물질인 p53, Bcl-2, Bax, Bcl-X 등의 발현을 Western blotting으로 분석하여 관련된 기전을 연구하였다. 결 과 : OCa-I에서 0.05 Gy 를 전처치 후에 25 Gy 를 조사한 군에서 apoptosis의 유도 수준은 세포 1000개당 229로서 예상되는 값인 324 에 비하면 약 30%정도 감소된 결과로 나타나서( p<0.05) 저선량의 방사선에 의하여 apoptosis의 유도 수준이 감소한 것으로 나타났다. 반면 HCa-I에서는 예상된 apoptosis수준과 실제 관찰치간에 변화가 없었다. 유전물질의 발현에서 p53은 두 종양 공히 0.05 Gy 조사군, 25 Gy 조사군 및 0.05+25 Gy 조사군에서 발현이 증가되었다. Bcl-2와 Bax는 두 종양 모두 발현 수준의 등락이 현저하지는 않았으나 OCa-I의 0.05+25 Gy 조사군에서 Bcl-2의 발현이 Bax 를 상회하는 결과를 보였다. Bcl-X는 HCa-I에서 0.05 Gy 정도의 저선량에서부터 높은 상승을 보인 반면, OCa-I에서는 전혀 발현되지 않았다. 결 론 : 마우스 종양의 일부에서 0.05 Gy 의 저선량이 고선량 방사선에 의한 apoptosis 유도에 대하여 adaptive response를 보이는 것으로 나타났다. 이는 Bcl-2, Bax의 발현 수준과 Bcl-X 등이 관련되는 것으로 보였다. 본 연구는 방사선에 의한 apoptosis에서 adaptive response의 관련성이 일정치 않다는 것을 마우스 종양에서 보여주었다. Purpose : To investigate the presence of adaptive response by low dose radiation in murine tumors in relation to radiation induced apoptosis as well as related mechanism. Materials and Methods : Syngeneic murine tumors, OCa -I and HCa-I, were given 0.05 Gy pretreatment followed by therapeutic dose of 25 Gy radiation. Induction of apoptosis was analyzed for each treatment group. Regulating molecules of apoptosis, p53, Bcl-2, Bax, Bcl-X, were also analyzed by Western blotting. Results : In 0.05 Gy pretreatment group of OCa -I, 25 Gy -induced apoptosis per 1000 cells was 229, which was estimated at 30% lower level than the expected ( p<0.05). In contrast, this reduction in radiation induced apoptosis was not seen in HCa-I. In the expression of apoptosis regulating molecules, p53 increased in both tumors in response to radiation. Bcl-2 and Bax did not show significant change in both tumors however, the expression of Bcl-2 surpassed that of Bax in 0.05 Gy pretreatment group of OCa -I. Bcl - X was not expressed in OCa -I. In HCa -I, Bcl-X showed increased expression even with 0.05 Gy. Conclusion : Adaptive response by low dose radiation is shown in one murine tumor, OCa -I, in relation to radiation induced apoptosis. Apoptosis regulating molecules including Bcl -2/Bax and Bcl-X, appear to related. This study shows an evidence that adaptive response is present, but not a generalized phenomenon in vivo.

인체 임파양세포에서 G₂기 염색체의 방사선 감수성

성진실(Jinsil Seong) 대한방사선종양학회 1993 Radiation Oncology Journal Vol.11 No.2

In understanding radiosensitivity a new concept of inherent radiosensitivity based on individuality and heterogeneity within a population has recently been explored. There has been some discussion of possible mechanism underlying differences in radiosensitivity between cells. Ataxia telangiectasia (AT), a rare autosomal recessive genetic disorder, is characterized by hypersensitivity to ionizing radiation and other DNA damaging agents at the cellular level. There have been a lot of efforts to describe the cause of this hypersensitivity to radiation. At the cellular level, chromosome repair kinetics study would be an appropriate approach. The purpose of this study was to better understand radiosensitivity En an approach to investigate kinetics of induction and repair of G_2 chromatic bleaks using normal, AT heterozygous (ATH), and AT homozygous lymphoblastoid cell lines. In an attempt to estimate initial damage, 9-beta-D-arabinosyl-2-fluoroadenine, an inhibitor of DNA synthesis and repair, was used in this study. It was found from this study that radiation induces higher chromatid breaks in AT than in normal and ATH cells. There was no significant differences of initial chromatid breaks between normal and ATH cells. Repair kinetics was the same for all. So the higher level of breaks in AT G_2 cells is thought to be a reflection of the increased initial damage. The amount of initial damage correlated well with survival fraction at 2 Gy of cell survival curve following radiation. Therefore, the difference of radiosensitivity in terms of G_2 chromosomal sensitivity is thought to result from the difference of initial damage.

Adaptive Response to lonizing Radiation Induced by Low Doses of Gamma Rays in Human Lymphoblastoid Cell Lines

성진실(Jinsil Seong),서창옥(Chang Ok Suh),김귀언(Gwi Eon Kim) 대한방사선종양학회 1994 Radiation Oncology Journal Vol.12 No.1

미량의 변이 유발소에 노출된 세포는 그 다음에 투여되는 다량의 변이 유발소에 대하여 내성을 갖게 된다. 이같은 적응 반응(adaptive response)은 대중균에서 처음으로 밝혀진 이후 주로 인체 말초 혈액 임파구에서 연구가 진행되어 왔다. 그러나 적응 반응이 세포종류를 막론하고 존재하는 일반적인 현상인지에 대하여, 또한 세포의 고유한 방사선 감수성과의 관계나 그 기전 등에 대하여도 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구는 이같은 의문에 보다 접근하기 위하여 방사선에 매우 민감한 ataxia telangiectasia homozygote, ataxia telangiectasia teterozygote, 그리고 정상인에서 유래한 인체 임파양세포주를 대상으로 1 cGy의 감마선을 조사하고 일정 시간이 지난 후 다시 50 cGy의 감마선을 조사하여, 감마선에 의해 유도되는 염색체 손상을 측정하였다. 그 결과 1 cGy의 감마선을 조사하고 일정 시간이 지난 후 다시 50 cGy의 감마선을 조사하여, 감마선에 의해 유도되는 염색체 손상을 측정하였다. 그 결과 1 cGy 전처치시 그 다음 50 cGy에 의한 염색체 손상이 50 cGy 단독 대조군에 의의있게 감소하여 적응 반응이 존재함을 알 수 있었다. 세가지 세포주의 방사선 감수성이 각기 달랐으나 적응 반응의 표현 양상은 이와 무관하게 유사하였다. 또한 염색체 손상의 복구에 필수적인 poly(ADP-ribose) polymerase를 억제하는 3-aminobenzamide를 50 cGy 직후에 투여한 실험에서는 적응 반응이 완전히 소실됨을 관찰하여 적응 반응이 어떤 종류의 방사선 손상의 복구 기전과 관계 있음을 추측케하였다. 따라서 임파양세포에서도 적응 반응이 존재함을 본 연구를 통하여 최초로 알 수 있었다. 이는 세포의 방사선 감수성과는 무관한 것으로 나타났으며 그 기전에 있어서는 아직 잘 알려지지 않은 손상 복구 기전을 유도하는 것으로 생각된다. When cells are exposed to low doses of a mutagenic or clastogenic agents, they often become less sensitive to the effects of a higher dose administered subsequently. such adaptive responses were first described in Escherichia coli and mammalian cells to low doses of an alkylating agent. Since most of the studies have been carried out with human lymphocytes, it is urgently necessary to study this effect in different cellular systems. Its relation with inherent cellular radiosensitivity and underlying mechanism also remain to be answered. In this study, adaptive response by 1cGy gamma rays was investigated in three human lymphoblastoid cell lines which were derived from ataxia telangiectasia homozygote, ataxia telangiectasia heterozygote, and normal individual. Experiments were carried out by delivering 1 cGy followed by 50 cGy of gamma radiation and chromatid breaks were scored as an endpoint. The results indicate that prior exposure to 1cGy of gamma rays reduces the number of chromatid breaks induced by subsequent higher dose (50 cGy). The expression of this adaptive response was similar among three cell lines despite o their different radiosensitivity. When 3-aminobenzamide, an inhibitor of poly (ADP-ribose) polymerase, was added after 50 cGy, adaptive responses were abolished in all the tested cell lines. Therefore it is suggested that the adaptive response can be observed in human lymphoblastoid cell lines, which was first documented through this study. The expression of adptive response was similar among the cell lines regardless of their radiosensitivity. the elimination of the adaptive response by 3-aminobenzamide is consistent with the proposal that this adaptive response by 3-aminobenzamide is consistnet with the proposal that this daptive response is the result of the induction of a certain chromosomal repair mechanism.

동계 마우스 종양의 방사선 감수성 예측인자로서의 생물학적 표지자

장세경(Sei Kyung Chang),성진실(Jinsil Seong),김성희(Sung Hee Kim),신현수(Hyun Soo Shin) 대한방사선종양학회 2006 Radiation Oncology Journal Vol.24 No.2

목 적: 방사선 감수성이 다양한 동계(syngeneic) 마우스 종양들을 대상으로 50% 종양억제선량과 종양성장지연 등 방사선 감수성을 대변하는 지표와 방사선에 의해 유도되는 아포토시스 간에 상관관계가 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 또한 아포토시스와 관련된 여러 유전물질의 기본(constitutive) 발현수준을 측정한 후 이들 상호 간의 상관관계를 분석하여 방사선 감수성을 예측할 수 있는 생물학적 표지자를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 동계 마우스 종양으로는 난소암 OCa-I, 유방암 MCa-K, 편평상피세포암 SCC-VII, 섬유육종 FSa-II, 간암 HCa-I을 사용하였고 이들은 PCR-SSCP 검사상 p53이 모두 자연형인 종양들이었고 주령 8∼10 주인 C3H/HeJ 웅성 마우스를 사용하였다. 50% 종양억제선량과 종양성장지연 및 방사선에 의해 유도되는 아포토시스를 측정하여 이들과 방사선에 의해 유도되는 아포토시스간의 상관관계를 분석하여 방사선에 의해 유도되는 아포토시스로 방사선 감수성을 예측할 수 있는지 여부를 알아보고, 또한 아포토시스와 관련된 유전물질 p53, p21WAF1/CIP1, BAX, Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-xs, p34 등의 기본 발현양상 및 발현수준을 Western blot과 농도계측기로 측정한 후 이들 상호 간의 상관관계를 분석하였다. 결 과: 방사선에 의해 유도된 아포토시스의 정도와 종양성장지연과의 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 존재하였다(R=0.922, p=0.026). 50% 종양억제선량과의 사이에는 통계적 유의성은 변연수준이었으나(p=0.070) 상관관계의 경향을 보였다(R=-0.848). p21WAF1/CIP1과 p34의 기본 발현수준과 50% 종양억제선량(R=0.893, p=0.041와 R=0.904, p=0.035) 및 종양성장지연(R=-0.922, p=0.026와 R=-0.890, p=0.043) 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 존재하였다. 즉, p21WAF1/CIP1과 p34의 기본 발현수준이 낮은 경우에 방사선 감수성이 높고, 기본 발현수준이 높은 경우에는 방사선 감수성이 낮은 상관관계가 존재함을 알 수 있었다. 결 론: 방사선에 의해 유도된 아포토시스의 정도로 종양의 방사선 감수성을 예측하여 볼 수 있을 것으로 생각하며, 종양의 방사선 감수성을 예측할 수 있는 생물학적 표지자로 p21WAF1/CIP1와 p34의 기본 발현수준이 이용될 수 있을 것으로 생각한다. Purpose: We investigated whether a relationship exists between tumor control dose 50 (TCD50) or tumor growth delay (TGD) and radiation induced apoptosis (RIA) in syngeneic murine tumors. Also we investigated the biological markers that can predict radiosensitivity in murine tumor system through analysis of relationship between TCD50, TGD, RIA and constitutive expression levels of the genetic products regulating RIA. Materials and Methods: Syngeneic murine tumors such as ovarian adenocarcinoma, mammary carcinoma, squamous cell carcinoma, fibrosarcoma, hepatocarcinoma were used in this study. C3H/HeJ mice were bred and maintained in our specific pathogen free mouse colony and were 8∼12 weeks old when used for the experiments. The tumors, growing in the right hind legs of mice, were analyzed for TCD50, TGD, and RIA at 8 mm in diameter. The tumors were also analyzed for the constitutive expression levels of p53, p21WAF1/CIP1, BAX, Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-xs, and p34. Correlation analysis was performed whether the level of RIA were correlated with TCD50 or TGD, and the constitutive expression levels of genetic products regulating RIA were correlated with TCD50, TGD, RIA. Results: The level of RIA showed a significant positive correlation (R=0.922, p=0.026) with TGD, and showed a trend to correlation (R=-0.848), marginally significant correlation with TCD50 (p=0.070). It indicates that tumors that respond to radiation with high percentage of apoptosis were more radiosensitive. The constitutive expression levels of p21WAF1/CIP1 and p34 showed a significant correlation either with TCD50 (R=0.893, p=0.041 and R=0.904, p=0.035) or with TGD (R=-0.922, p=0.026 and R=-0.890, p=0.043). The tumors with high constitutive expression levels of p21WAF1/CIP1 or p34 were less radiosensitive than those with low expression. Conclusion: Radiosensitivity may be predicted with the level of RIA in murine tumors. The constitutive expression levels of p21WAF1/CIP1 or p34 can be used as biological markers which predict the radiosensitivity.

간암의 정상조직손상확률을 이용한 방사선간염의 발생여부 예측가능성에 관한 연구

금기창(Ki Chang Keum),성진실(Jinsil Seong),서창옥(Chang Ok Suh),이상욱(Sang-wook Lee),정은지(Eun Ji Chung),신현수(Hyun Soo Shin),김귀언(Gwi Eon Kim) 대한방사선종양학회 2000 Radiation Oncology Journal Vol.18 No.4

목 적 : 방사선간염(radiation hepatitis)의 발생에는 방사선 조사량, 조사체적 등의 요인이 작용하는 것으로 알려져 왔으나 이러한 요인들의 관계를 양적으로 나타내지는 못하였다. 그러나 최근 3차원 입체조형 치료계획체계의 발전으로 간암의 방사선조사시 간의 선량-체적에 대한 분석이 가능하게 되었고 나아가 이를 이용한 수학적 변수인 정상조직손상확률을 계산할 수 있게 되었다. 이에 저자들은 정상조직손상확률값을 연계시켜서 방사선간염의 예측 가능성을 평가하고자 본 연구를 진행하였다. 대상 및 방법 : 1992년 3월부터 1994년 12월 사이에 방사선 치료를 받은 환자중에서 간암 환자 10명, 담도암 환자 10명을 대상으로 하였다. 치료 전 혈청학적 검사에서 간암 환자 2명에서 간경화가 있었고 (각각의 prothrombin time 73%, 68%) 다른 18명의 간기능은 정상이었다. 조사된 방사선량은 1일 1.8∼2.0Gy씩 22회에서 30회를 시행하여 39.6∼60.0 Gy (중앙값은 50.4 Gy)였으며, 조사면수는 2∼6 ports (중앙값은 4 ports)였다. 이 환자들의 치료 전 전산화단층촬영을 이용하여 간의 선량체적분석 및 Lyman의 공식을 적용하여 정상조직손상확률값을 구하였다. 방사선간염은 alkaline phosphatase의 값이 2배이상 증가 되고 비암성 복수가 동반된 경우로 정의하였으며 환자의 병력 기록을 이용하여 방사선간염 발생여부를 파악하여 정상조직손상확률값과 상관 관계를 분석하였다. 결 과 : 정상조직손상확률값은 0.001∼0.840까지 분포하였고 중앙값은 0.05였다. 방사선간염은 방사선 치료후 약1주에서 5주사이에 20명중 3명에서 발생하였으며, 이들의 정상조직손상확률값은 각각 0.390, 0.528, 0.844 (평균값 0.58±0.23)이었고, 방사선간염이 생기지 않은 환자의 정상조직손상확률값은 0.001∼0.308 (평균값 0.09±0.09) 사이에 분포하였다. 정상조직손상확률을 체적인자가 0.32로 계산한 경우에는 비교적 높은 값인 0.39이상에서 방사선 간염이 발생한 것을 알 수 있으나, n 을 0.69로 하여 계산한 경우에는 비교적 낮은 정상조직손상확률(0.03, 0.18)에서도 방사선 간염이 발생하는 것을 보여 체적인자 0.32가 비교적 임상적 결과와 일치하는 값이었다. 결 론 : 정상조직손상확률값이 일정값 이상의 환자에서 방사선간염이 발생하는 것으로 보아 정상조직손상확률값으로 방사선간염의 발생을 예측할 수 있을 것이다. Purpose :Although It has been known that the tolerance of the liver to external beam irradiation depends on the irradiated volume and dose, few data exist which quantify this dependence. However, recently, with the development of three dimensional (3- D) treatment planning, have the tools to quantify the relationships between dose, volume, and normal tissue complications become available. The objective of this study is to investigate the relationships between normal tissue complication probability (NTCP) and the risk of radiation hepatitis for patients who received variant dose partial liver irradiation. Materials and Method : From March 1992 to December 1994, 10 patients with hepatoma and 10 patients with bile duct cancer were included in this study. Eighteen patients had normal hepatic function, but 2 patients (prothrombin time 73%, 68%) had mild liver cirrhosis before irradiation. Radiation therapy was delivered with 10MV linear accelerator, 180∼200 cGy fraction per day. The total dose ranged from 3,960 cGy to 6,000 cGy (median dose 5,040 cGy). The normal tissue complication probability was calculated by using Lyman's model. Radiation hepatitis was defined as the development of anicteric elevation of alkaline phosphatase of at least two fold and non-malignant ascites in the absence of documented progressive. Results :The calculated NTCP ranged from 0.001 to 0.840 (median 0.05). Three of the 20 patients developed radiation hepatitis. The NTCP of the patients with radiation hepatitis were 0.390, 0.528, 0.844 (median : 0.58±0.23), but that of the patients without radiation hepatitis ranged from 0.001 to 0.308 (median : 0.09±0.09). When the NTCP was calculated by using the volume factor of 0.32, a radiation hepatitis was observed only in patients with the NTCP value more than 0.39. By contrast, clinical results of evolving radiation hepatitis were not well correlated with NTCP value calculated when the volume factor of 0.69 was applied. On the basis of these observations, the volume factor of 0.32 was more correlated to predict a radiation hepatitis. Conclusion :The risk of radiation hepatitis was increased above the cut- off value. Therefore the NTCP seems to be used for predicting the radiation hepatitis.

간암의 방사선치료 시 호흡운동 감소장치(respiratory motion reduction device, RRD)의 유용성에 관한 연구

이석(Suk Lee),성진실(Jinsil Seong),김용배(Yong Bae Kim),조광환(Kwang Hwan Cho),김주호(Joo Ho Kim),장세경(Sae Kyung Jang),권수일(Soo Il Kwon),추성실(Sung Sil Chu),서창옥(Chang Ok Suh) 대한방사선종양학회 2001 Radiation Oncology Journal Vol.19 No.4

Purpose: Planning target volume (PTV) for tumors in abdomen or thorax includes enough margin for breathing-related movement of tumor volumes during treatment. Depending on the location of the tumor, the magnitude of PTV margin extends from 10mm to 30mm, which increases substantial volume of the irradiated normal tissue hence, resulting in increase of normal tissue complication probability (NTCP). We developed a simple and handy method which can reduce PTV margins in patients with liver tumors, respiratory motion reduction device (RRD). Materials and methods: For 10 liver cancer patients, the data of internal organ motion were obtained by examining the diaphragm motion under fluoroscope. It was tested for both supine and prone position. A RRD was made using MeV-Green and Styrofoam panels and then applied to the patients. By analyzing the diaphragm movement from patients with RRD, the magnitude of PTV, the magnitude of PTV margin was determined and dose volume histogram (DVH) was computed using AcQ-Plan, a treatment planning software. Dose to normal tissue between patients with RRD and without RRD was analyzed by comparing the fraction of the normal liver receiving to 50% of the isocenter dose. DVH and NTCP for normal liver and adjacent organs were also evaluated. Results: When patients breathed freely, average movement of disphragm was 12±1.9 m m in prone position in contrast to 16±1.9 mm in supine position. In prone position, difference in diaphragm movement with and without RRD was 3±0.9 mm and 12 mm, respectively, showing that PTV margins could be reduced to as much as 9 mm. With RRD, volume of the irradiated normal liver reduced up to 22.7% in DVH analysis. Conclusion: Internal organ motion due to breathing can be reduced using RRD, which is simple and easy to use in clinical setting. It can reduce the organ motion-related PTV margin, thereby decrease volume of the irradiated normal tissue. 목적: 폐, 간 등의 상 복부에 위치한 종양의 방사선 조사 체적은 호흡에 의한 종양의 이동을 포함하는 영격으로 조사 체적이 증가된다. 이로 인하여 방사선 독성 및 정상조직 선량이 증가되며, 호흡으로 인한 환자자세의 변화로 인해 종양의 정확한 위치파악이 어렵게 된다. 본 연구에서는 호흡에 따른 장기 움직임 유형을 분석하여 호흡에 의한 장기의 움직임을 최소화 할 수 있는 호흡운동 감소장치를 고안하고 방사선치료 시 호흡운동 감소장치의 유용성을 평가해 보고자 하였다. 대상 및 방법: 간암환자 10명을 대상으로 하여 MeV-Green과 벨트, 스티로폼판 등을 사용하여 호흡운동감소장치(respiratory motion reduction device, RRD)를 제작하였다. 내부장기의 이동정도는 모의치료 시에 관찰된 횡경막의 이동 정도로 평가하였으며 앙와위와 복와위 및 RRD의 사용 시 이동정도를 알아보았고, 각각의 경우에서 이동정도를 고려하여 방사선치료계획을 수립하였다. 선량체적 히스토그램(dose-volume histogram, DVH)을 통해서 전체 간 용적중 처방선량의 50%가 조사되는 정상간 용적을 구하였다. 결과: 호흡에 EKfms 횡경막의 평균이동거리는 앙와위 자세에서 16±1.9mm이었고, 복와위 자세에서는 12±1.9mm임을 알 수 있었다. 복와위 자세에서 본원에서 자체 제작한 RRD를 사용한 경우에는 5±1.4mm으로 감소되었고, 벨트 고정장치의 추가 사용 시에는 3±0.9mm으로 감소하여 총 9mm 감소함을 알 수 있었다. 방사선치료계획에 따른 DVH에서 처방선량의 50%가 조사되는 정상간의 용적은 호흡운동감소장치를 사용하지 않은 경우에 앙와위 자세에서 43,7%, 복와위 자세에서 40%이었고, 호흡운동 감소장치를 사용한 경우에 복와위 자세에서 30.7%, 여기에 벨트 고장장치를 추가 사용하였을 경우에는 21%로서 전체 간 용적 중 방사선에 조사되는 정상 간 용적은 최대 22.7% 감소됨을 알 수 있었다. 결론: 호흡에 따른 내부장기의 움직임을 최소화 할 수 있는 RRD를 사용하여 정상조직에 불필요하게 조사되는 방사선을 감소시킬 수 있었다.