Combined Effects of Gamma-irradiation and Hyperthermia on the Human Cell Lines for Various Temperatures and Time Sequences

감마선과 온열치료 병용시 세포 치사 능력 증강에 관한 실험적 연구

We tried to establish the theoretical basis of clinical use of combined modality of hyperthermia and radiation therapy. For this purpose, we made an in vitro experiment in order to get the synergistic and/or additive effects on the cell killing of hyperthermia combined with radiation therapy by using the microwave-hyperthermia machine already installed at our department. In our experiment, we use two human cell lines: MKN-45 (adenocarcinoma of stomach) and K-562 (leukemia cell lines). In cases of combined treatments of hyperthermia and gamma-irradiation, the therapeutic effect was the highest in the simultaneous trial. Hyperthermia after gamma irradiation showed slightly higher therapeutic effect than that before irradiation without significant difference, but its effect was the same in the interval of 6 hours between hyperthermia and irradiation. The higher temperature and the longer treatment time were applied, the higher therapeutic effects were observed. We could observe the thermoresistance by time elapse at $43^{\circ}C$. When hyperthermia was done for 30 minutes at the same temperature, thermal enhancement ratio (TER) at DO. 01 (dose required surviving fraction of 0.01) were $2.5{\pm}0.08,\;3.75{\pm}0.18$, and $5.0{\pm}0.15\;at\;436{\circ}C,\;44^{\circ}C,\;and\;45^{\circ}C$ respectively in K-562 leukemia cell lines. Our experimental data showed that more cell killing effect can be obtained in the leukemia cell lines, although they usually are known to be radiosensitive, when treated with combined hyperthermia and radiation therapy. Furthermore, our data show that leukemia cell lines may have various intrinsic radiosensitivity, especially in vitro experiments. The magnitude of cell killing effect, however, will be less than that of MKN-45.

원자력 병원 치료방사선과에서 사용 중인 극초단파 온열치료장치에 의한 온열치료시 온열치료의 적정화로 암 치료기술 향상을 도모함을 최종 목표로 하여 인체 암세포주에서 방사선과 온열에 의한 세포생존곡선의 기본적인 특징과 방사선과의 병용에 따른 치료효과의 증강을 파악하여 임상적 응용의 기초적인 근거를 확립하고자 하였다. 본 실험에서는 2개의 세포주, 즉 위 선암 세포주와 만성 골수성 백혈병 세포주를 사용하였다. 위암은 한국인에서 가장 발생빈도가 높고, 국소적으로 진행된 경우, 주위 장기의 한계선량으로 인하여 방사선 단독으로는 적용의 한계가 있어 온열치료와의 병용이 요구되며, 백혈병 세포는 방사선에 민감한 대표적인 세포의 하나로 온열치료와의 병용시 발생할 수 있는 미묘한 차이를 보다 분명히 관찰할 수 있을 것으로 기대하여 본 실험에 사용하였다. 감마선과 온열치료를 겸한 경우 두가지 방법을 동시에 시행한 경우, 치료효과가 가장 높았고 온열을 감마선 치료 후에 시행한 경우가 감마선 치료 전에 시행한 경우보다 약간 높았으나, 그 차이는 크지 않았고, 6시간 이상의 간격에서는 같았다. 온일치료의 온도 및 치료시간과 치료효과는 온도가 높을수록 치료시간이 길수록 치료효과가 높았고, $43^{\circ}C$에서는 온열내성을 시간경과에 따라볼 수 있었다. 같은 온도로 30분간 온열치료시 온열치료효과 증진비는 섭씨 43도, 44도, 45도의 경우, D 0.01을 기준으로 $2.5{\pm}0.08,\;3.75{\pm}0.18,\;5.0{\pm}0.15$였다. 본 연구는 기초 생물학적 실험이나, 이 결과는 임상 암치료에 직접 이용되는 것이며 또한 치료수행에 반드시 필요한 과정이다. 따라서, 치료방법의 결정, 성적분석, 치료 부작용의 예측 및 대책 확립 등에 적용되고 본원 온열치료의 특성 제시에 활용될 수 있다.