체외 방사선 생물학 실험을 수행하기위한 선형 가속기 의 사용
Summary
임상 선형 가속기는 암세포에 대한 광범위한 투여량 비율의 생물학적 효과를 결정하는 데 사용될 수 있다. 우리는 세포 기지를 둔 계산서를 위한 선형 가속기를 설치하는 방법 토론하고 암 줄기 같이 세포를 위한 세포 기지를 둔 세포 같이 세포는 부착한 문화로 성장한 현탁액 및 세포주에서 종양구로 성장했습니다.
Abstract
방사선 요법은 암 관리의 초석 중 하나입니다. 대부분의 암에 대 한, 그것은 가장 효과적인, 비 수술 치료 는 종양을 debulk. 여기서, 우리는 선형 가속기로 암세포를 조사하는 방법을 기술한다. 선형 가속기 기술의 발전은 방사선 요법의 정밀도와 효율성을 향상시켰습니다. 방사선 복용량 및 복용량 비율의 넓은 범위의 생물학적 효과 조사의 강렬한 영역을 계속. 선형 가속기의 사용은 임상적으로 관련된 복용량 및 복용량 비율을 사용하여 이러한 연구를 용이하게 할 수 있습니다.
Introduction
방사선 요법은 암 1, 2,3,4의많은 유형에 대한 효과적인 치료입니다. 초고용량 조사는 방사선 요법에서 비교적 새로운 것이며 선형 가속기 5의 최근기술 발전에 의해 가능하게된다. 표준 복용량 비율 조사에 비해 추가 높은 복용량 비율의 임상 이점은 단축된 처리 시간 및 향상한 참을성 있는 경험을 포함합니다. 선형 가속기는 또한 세포 배양 기반 방사선 생물학 연구를 위한 임상 설정을 제공합니다. 방사선 선량 및 용량 비율의 생물학적 및 치료적 의미는 수십 년 동안 방사선종양전문의와 생물학자의 관심의 초점이었다 6,7,8. 그러나, 여분의 높은 복용량 비율 조사 및 플래시 조사의 방사선 생물학 – 방사선의 매우 높은 복용량 속도 – 아직 철저하게 조사되지 않았습니다.
감마선 조사는 세포 배양 기반 방사선생물학 9,10,11에널리 사용된다. 방사선은 부패 방사성 동위원소 소스에서 방출 감마선에 의해 달성된다, 일반적으로 세슘-137. 방사성 소스의 사용은 매우 규제되고 종종 제한됩니다. 소스 기반 조사를 통해 광범위한 용량 비율을 테스트하는 것이 어렵고, 임상 달성 가능한 용량 비율12의생물학적 효과 분석에 그 유용성이 제한됩니다.
복용량 과 복용량 속도 효과 모두 설명 하는 여러 연구 되었습니다12,13, 14,15,16,17. 이러한 연구에서는, 선형 가속기에서 생성된 방사성 동위원소 또는 X선으로부터 생성된 감마-조사가 모두 사용되었다. 폐암, 자궁경부암, 아교모세포종 및 흑색종을 나타내는 다양한 세포주를 사용했습니다. 세포 생존, 세포 주기 체포, 세포 사멸 및 DNA 손상에 대한 방사선 효과는 판독12,13,14,15,16,17로 평가되었다. . 여기서, 우리는 선형 가속기를 사용하여 X선 기반 방사선을 전달함으로써 임상적으로 관련 방사선 선량 및 선량의 생물학적 효과를 정의하는 방법을 기술한다. 이 연구 결과는 생물학자, 방사선 종양전문의 및 의학 물리학자 사이 가까운 협력으로 수행되어야 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
방사선 요법은 암 관리의 필수적인 부분입니다. 지속적인 노력은 방사선 치료의 효능과 효율성을 개선하기 위해 노력한다. 선형 가속기 기술의 발전은 전례없는 정확성과 안전성으로 환자를 치료할 수 있는 기회를 제공했습니다. 대부분의 환자는 선형 가속기에서 고에너지 엑스레이로 취급되기 때문에, 선형 가속기에 수행된 복용량 비율의 큰 범위의 생물학 효력을 검토하는 연구 결과는 환자에…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 선형 가속기의 사용을 위한 방사선 종양학의 클리블랜드 진료소 부에 감사합니다. 우리는 신경교종 줄기 와 같은 세포의 그의 관대 한 선물에 대한 박사 제레미 리치 감사합니다. 이 연구는 클리블랜드 클리닉에 의해 지원되었다.
Materials
| Material | |||
| glioma stem-like cell 4121 | gift from Dr. Jeremy Rich | ||
| 293 cells | ATCC | CRL-1573 | |
| neuron stem cell culture media | Thermo Fisher Scientific | 21103049 | NeurobasalTM media |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | 10569044 | |
| Fetal Bovine Serum | Thermo Fisher Scientific | 16000044 | |
| Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Recombinant Human EGF Protein | R&D Systems | 236-EG-01M | |
| Recombinant Human FGF basic | R&D Systems | 4114-TC-01M | |
| B-27™ Supplement | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
| Sodium Pyruvate | Thermo Fisher Scientific | 11360070 | |
| L-Glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030164 | |
| Tripsin-EDTA | Thermo Fisher | 25200056 | |
| extracellular proten matrix | Corning | 354277 | MatrigelTM |
| Ethanol | Fisher chemical | A4094 | |
| Equipment | |||
| 10 cm cell culture dish | Denville | T1110 | |
| 3.5 cm cell culture dish | USA Scientific Inc. | CC7682-3340 | |
| 22x22mm glass cover slip | electron microscopy sciences | 72210-10 | |
| 15 ml centrifuge tube | Thomas Scientific | 1159M36 | |
| 50 ml centrifuge tube | Thomas Scientific | 1158R10 | |
| 5 ml Pipette | Fisher Scientific | 14-955-233 | |
| pipet aid | Fisher Scientific | 13-681-06 | |
| Vortex mixer | Fisher Scientific | 02-215-414 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
| Linear Accelerator | Varian | n/a | |
| water equivalent material | Sun Nuclear corporation | 557 | Solid waterTM |
| Reagent preparation | |||
| DMEM media | 10% fetal bovine serum (FBS), 2 mM L-glutamine, 100 units/mL penicillin G, 100 µg/mL streptomycin in 500 ml DMEM media | ||
| stem cell culture media | 10 ml B27 supplement, 20 µg hFGF, 20 µg hEGF, 2 mM L-glutamine, 100 units/mL penicillin G, 100 µg/mL streptomycin in 500 ml Neurobasal media |
Referências
- Stupp, R., et al. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. The New England Journal of Medicine. 352 (10), 987-996 (2005).
- Stupp, R., et al. Effects of radiotherapy with concomitant and adjuvant temozolomide versus radiotherapy alone on survival in glioblastoma in a randomised phase III study: 5-year analysis of the EORTC-NCIC trial. The Lancet Oncology. 10 (5), 459-466 (2009).
- Tao, R., et al. Hypoxia imaging in upper gastrointestinal tumors and application to radiation therapy. Journal of Gastrointestinal Oncology. 9 (6), 1044-1053 (2018).
- Gajiwala, S., Torgeson, A., Garrido-Laguna, I., Kinsey, C., Lloyd, S. Combination immunotherapy and radiation therapy strategies for pancreatic cancer-targeting multiple steps in the cancer immunity cycle. Journal of Gastrointestinal Oncology. 9 (6), 1014-1026 (2018).
- Liney, G. P., Whelan, B., Oborn, B., Barton, M., Keall, P. MRI-Linear accelerator raiotherapy systems. Clinical Oncology Journal | The Royal College of Radiologists. 30 (11), 686-691 (2018).
- Hall, E. J. Radiation dose-rate: a factor of importance in radiobiology and radiotherapy. The British Journal of Radiology. 45 (530), 81-97 (1972).
- Steel, G. G., et al. The dose-rate effect in human tumour cells. Radiotherapy & Oncology. 9 (4), 299-310 (1987).
- Ling, C. C., Gerweck, L. E., Zaider, M., Yorke, E. Dose-rate effects in external beam radiotherapy redux. Radiotherapy & Oncology. 95 (3), 261-268 (2010).
- Castro, G., et al. Amotosalen/UVA treatment inactivates T cells more effectively than the recommended gammadose for prevention of transfusion-associated graft-versus-host disease. Transfusion. 58 (6), 1506-1515 (2018).
- Gaddini, L., et al. Exposing primary rat retina cell cultures to γ-rays: An in vitro model for evaluating radiation responses. Experimental Eye Research. 166, 21-28 (2018).
- Simara, P., et al. DNA double-strand breaks in human induced pluripotent stem cell reprogramming and long-term in vitro culturing. Stem Cell Research & Therapy. 8 (1), 73 (2017).
- Wang, Z., et al. A comparison of the biological effects of 125I seeds continuous low-dose-rate radiation and 60Co high-dose-rate gamma radiation on non-small cell lung cancer cells. PLoS One. 10 (8), 0133728 (2015).
- Lasio, G., Guerrero, M., Goetz, W., Lima, F., Baulch, J. E. Effect of varying dose-per-pulse and average dose rate in X-ray beam irradiation on cultured cell survival. Radiation and Environmental Biophysics. 53 (4), 671-676 (2014).
- Karan, T., et al. Radiobiological effects of altering dose rate in filter-free photon beams. Physics in Medicine and Biology. 58 (4), 1075-1082 (2013).
- Sarojini, S., et al. A combination of high dose rate (10X FFF/2400 MU/min/10 MV X-rays) and total low dose (0.5 Gy) induces a higher rate of apoptosis in melanoma cells in vitro and superior preservation of normal melanocytes. Melanoma Research. 25 (5), 376-389 (2015).
- Hao, J., et al. The effects of extra high on glioma stem-like cells. PLoS One. 13 (8), 0202533 (2018).
- Liu, J., et al. Radiation-induced G2/M arrest rarely occurred in glioblastoma stem-like cells. International Journal of Radiation Biology. 94 (4), 394-402 (2018).
- Mcdermott, P., et al. . The Physics and Technology of Radiation Therapy. , (2010).
- Lohse, I., et al. Effect of high dose per pulse flattening filter-free beams on cancer cell survival. Radiotherapy & Oncology. 101 (1), 226-232 (2011).
