방사선치료 생물학

 방사선치료 생물학은 종양 세포와 주변 정상 조직의 상호작용 및 방사선에 대한 반응을 이해하는 데 중요한 분야입니다. 이 분야의 연구는 종양 치료의 효과를 최적화하고 부작용을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

 

세포분열주기

 

방사선 감수성을 변화시킬 수 있는 요인

 방사선 감수성은 세포와 개인에게 특이적으로 다르며, 여러 가지 요인들에 의해 영향을 받습니다.

 첫째로, 세포분열주기에 따라 세포주기의 특정 단계에서 방사선에 더 민감하게 반응합니다. 예를 들어, G1 말기, G2 단계 및 M 단계에서 방사선에 가장 민감하지만, 쉬고 있는 G0 단계, G1 초기 및 S 단계 말기는 상대적으로 방사선 감수성이 낮습니다.
 둘째로, LET(Linear Energy Transfer), RBE(Relative Biological Effectiveness), OER(Oxygen Enhancement Ratio) 수치에 따라 달라집니다.
 먼저, LET는 방사선 입자가 물질을 통과하는 동안 단위 길이당 전달되는 에너지의 양을 나타냅니다. LET는 특정 방사선의 생물학적 효과를 설명하는 데 중요한 지표로 사용됩니다. LET 값이 큰 방사선은 세포 내 분자와 더 자주 상호작용하여 더 많은 생물학적 손상을 일으킵니다. 예를 들어, 알파 입자와 중성자는 고 LET 방사선으로 분류되며, 엑스레이는 저 LET 방사선입니다.
 RBE는 주어진 방사선이 표준 방사선(보통 X-선)에 비해 얼마나 효과적으로 생물학적 손상을 일으키는지를 나타내는 비율입니다. RBE는 방사선 종류, 에너지, 조사 방법 등에 따라 다르며, 종양의 종류와 조직에 따라 달라질 수 있습니다. RBE는 일반적으로 높은 LET를 갖는 방사선이 더 높은 RBE 값을 가지며, 이는 더 높은 생물학적 효과를 유발할 수 있습니다.
 OER은 세포 내 산소의 존재가 방사선에 의한 생물학적 손상에 미치는 영향의 정도를 비교하는 지표입니다. 일반적으로, 산소가 부족한 상황에서는 방사선의 생물학적 효과가 더 낮으며, 이는 방사선 치료 시 산소가 존재하면 방사선 감수성이 증가한다는 말을 의미합니다. OER은 종양 조직이나 조사 조건에 따라 다르며, 방사선 치료 계획을 수립할 때 산소 존재 상태를 고려하는 데 중요한 역할을 합니다.

 LET, RBE, OER은 모두 방사선 치료의 생물학적 효과를 이해하고 평가하는 데 중요한 개념으로, 방사선 치료 계획을 수립하고 치료 효과를 최적화하는 데 활용됩니다.

 

LET(Linear Energy Transfer), RBE(Relative Biological Effectiveness), OER(Oxygen Enhancement Ratio)  그래프

 

정상조직과 종양조직의 방사선 감수성의 분류

 정상 조직과 종양 조직의 방사선 감수성은 그 조직의 세포주기, 세포의 분화도, 산소 공급, DNA 복구 능력 등 여러 요인에 의해 결정됩니다.
 정상 조직에서 림프구, 골수세포, 생식샘 세포, 골단연골, 소장점막, 수정체 등은 감수성이 높습니다. 감수성이 낮은 조직으로는 갑상샘, 근육 조직, 뼈, 연골, 뇌하수체, 신경세포, 신경섬유 등이 있습니다.
 종양 조직에서 고 감수성은 림프 육종과 림프성 백혈병, 세망육종, 정상피종, 난소상피종, 골수아세포종, 망막세포종, 신경아세포종 등이 있습니다. 전립샘암, 곧창자암, 위암, 골육종, 섬유육종 등은 저 감수성에 포함됩니다.
 따라서 방사선 치료의 효과와 부작용을 최적화하기 위해서는 종양과 정상 조직 각각의 특성을 고려하여 치료 계획을 수립해야 합니다. 개인화된 치료 계획을 통해 종양에 대한 효과를 극대화하고 동시에 주변 정상 조직의 손상을 최소화하는 것이 중요합니다. 이를 위해 종양 조직과 정상 조직 각각의 특성을 고려한 방사선 치료 계획을 수립하는 것이 필요합니다.

방사선 장해의 분류

 방사선을 피폭 받은 후 에너지에 따른 장해는 3가지로 분류됩니다. 세포가 분열 또는 증식을 멈추고 사멸하는 치사장해, 짧은 시간 1~2시간 이내에 세포가 회복할 수 있는 준치사장해, 그리고 방사선 조사 후 주위 환경에 의해 세포사가 변하는 잠재적 치사장해가 있습니다.

치료가능비

 방사선 치료에서의 치료 가능 비(Treatment Ratio, TR)는 암세포를 사멸하는 데 필요한 방사선의 양과 정상 조직에 해를 끼치지 않으면서 안전하게 사용할 수 있는 방사선의 양 사이의 비율을 나타냅니다. 방사선 치료의 핵심은 효과적으로 암 조직을 파괴하는 것이지만, 이 과정에서 주변의 정상 조직에도 피해가 갈 수 있기 때문에, 이 두 요소의 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
 치료 가능 비(Treatment Ratio, TR)를 크게 하는 방법은 정상조직의 내용선량을 올리는 방법과 종양 조직의 치사선량을 내리는 방법이 있습니다. 적절한 공간적, 시간적 선량 분포와 국소 장해나 전신장해에 대한 처리, 그리고 환자의 영양 관리를 통해 정상조직의 내용선량을 올릴 수 있습니다. 또한 종양 조직의 치사선량을 내리는 방법으로는 방사선 증감제를 병용, 산소효과 이용, 중입자선 등 고 LET 방사선을 사용하는 방법이 있습니다.