DNA Repair Characteristics of MRC-5 and SK-N-SH Irradiated with Proton Beam

The purpose of this study is to compare DNA repair characteristics of normal fibroblast cell (MRC-5) and neuroblastoma cell (SK-N-SH) induced by proton beam. Cells were irradiated with 2Gy, 5Gy and 8Gy proton beam. The rate of DNA rejoining was measured by alkaline version of the comet assay. After a repair time, tail moment was measured again. The tail moment of MRC-5 was lower than SK-N-SH. However, after 8Gy of exposure, the tail moment of MRC-5 was measured as 50.320223.17155 which represents dangerous level of DNA damage. The cells were repaired practically within 25 hours after 2 and 5Gy of exposure while they were not fully recovered after 8Gy of exposure. Especially, tail moment of MRC-5 after 25 hours was 18.15364.42849. In the distal declining edge of SOBP, the RBE value is increased by high LET. The RBE differences of SOBP in high-dose were greater than low-dose. After the high-dose exposure, MRC-5 of normal fibroblast cell could lead to lasting DNA damage as shown in this study. In conclusion, we has to pay special attention when the region of the treatment volume is close to sensitive tissues.

양성자빔 조사에 따른 MRC-5와 SK-N-SH의 DNA 손상 후 회복 특성

양성자 빔의 조사선량에 따라 정상섬유모세포인 MRC-5와 신경모세포종세포인 SK-N-SH의 DNA 손상도를 확인하고 시간 흐름에 따른 회복률을 비교 분석하였다. 두 가지의 세포에 2Gy, 5Gy, 8Gy의 양성자 빔을 각각 조사한 후 Alkaline comet assay를 실시하였다. Tail moment를 측정하여 DNA의 손상도를 비교하였고 일정시간이 지난 후 재 측정을 하여 두 가지 세포의 회복가능성을 비교하였다. 세가지 선량으로 양성자 빔을 조사하였을 때 전체적으로 SK-N-SH에 비해 MRC-5의 DNA 손상도는 낮았지만 8Gy 조사하였을 때 MRC-5의 Tail moment값은 $50.3202{\pm}23.17155$로 위험수준의 손상이 발생함을 알 수 있었다. 또한 2Gy와 5Gy 조사하였을 때 두 세포 모두 25시간 안에 거의 회복되는 반면 8Gy 조사시 두 세포 모두 회복률이 낮아졌으며 MRC-5의 경우 25시간 후 측정시 Tail moment값은 $18.1536{\pm}4.42849$로 선량 증가에 크게 반응하여 회복률이 낮아짐을 확인하였다. 양성자 빔의 SOBP 중 다른 지점에 비해 distal declining edge에서 LET가 더 높으며 선량을 높이면 그 차이는 월등히 커진다. 이러한 특징과 더불어 본 연구에서 확인한 고선량 조사시 정상섬유모세포의 회복률이 낮아져 지속적인 손상으로 이어진다는 점은 양성자 치료시 주의하여야 한다. 종양조직에 해당하는 SOBP 중심부에 조사되는 조건 뿐 아니라 더 높은 RBE의 주변 정상조직에 적용되는 조사조건을 확인하여야 부작용을 막을 수 있다.