Farklı radyoterapi tekniklerinin normal ve tümör hücre hatlarında sağkalım üzerine etkisi
The effect of different radiotherapy techniques on survival of normal and tumor cell lines
Yazar: SİNAN HOCA
Danışman: PROF. DR. EMİNE SERRA KAMER
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology
Dizin: Radyasyon onkolojisi = Radiation oncology ; Tıbbi fizik = Medical physics

Özet:
Amaç: İnsan beyin (U87-MG), akciğer (A-549), prostat (DU-145) kanser hücre hatları ve ilgili sağlıklı hücre hatlarının (SVG-P12, NuLi-1, WPMY-1) RT'de sık kullanılan farklı tekniklere sağ kalım cevaplarını, tedavi alanında ve tedavi alanı dışında eşzamanlı araştırmak.
Yöntem: Özel tasarlanmış, farklı yoğunluklar içeren ve içinde 2 adet değişik yerleşimli T-25 hücre flaskı yuvası olan silindirik su fantomunun BT'si çekilip TPS'e aktarılmıştır. Flaskların birisi tedavi alanı hedef volüm (PTV) olarak, diğeri de tedavi alanı dışı normal doku (ND) olarak tanımlanmış ve konturlanmıştır. TPS'de, PTV'lere 3D-CRT, IMRT, 1 ARC ve 2 ARC teknikleriyle, kolonojenik analizlere göre seçilen 4 Gy fraksiyon dozu ile RT planları yapılmıştır. Tedavi planlarının gerekli dozimetrik kontrolleri tamamlandıktan sonra tüm hücrelere uygulaması yapılmıştır. Hücrelerden elde edilen klonojenik sağkalım verilerine göre farklı RT tekniklerinin tedavi alanı içinde ve dışında yarattığı etkiler kanser ve sağlıklı hücre hatları açısından karşılaştırılmıştır. Ayrıca kanser ve sağlıklı hücrelerinde RT sonrası DNA çift zincir kırığı da araştırılmıştır.
Bulgular: Kanser hücre hatlarında klonojenik analiz verileri kontrol grubu ile karşılaştırıldığında; U87-MG için 3D-CRT'de % 29.7, 1 ARC'da % 29.3, 2 ARC'da % 17.24 ve IMRT'de % 12.16; A-549 için 3D-CRT'de % 13.37, 1 ARC'da % 14.25, 2 ARC'da % 11.6 ve IMRT'de % 6.82; DU-145 için de 3D-CRT'de % 12.47, 1 ARC'da % 10.86, 2 ARC'da % 7.72 ve IMRT'de % 6.64 sağkalım elde edilmiştir. Sağlıklı hücre hatlarında klonojenik analiz verileri kontrol grubu ile karşılaştırıldığında ise; SVG-P12 için 3D-CRT'de % 70.13, 1 ARC'da % 61.85, 2 ARC'da % 59.09 ve IMRT'de % 54.08; NuLi-1 için 3D-CRT'de % 81.05, 1 ARC'da % 77.38, 2 ARC'da % 41.48 ve IMRT'de % 44.63; WPMY-1 için de 3D-CRT'de % 82.1, 1 ARC'da % 75.01, 2 ARC'da % 48.74 ve IMRT'de % 50.98 sağ kalım oranları tespit edilmiştir. Tüm RT tekniklerinin hem alan içi kanser hücre hatlarında hem de alan dışı sağlıklı hücre gruplarında çift zincir kırığı oluşturmada da etkili olduğu görülmüştür.
Sonuç: Kanser hücre hatlarında bütün RT teknikleri, kontrol grubuna göre anlamlı bir hücre ölümüne sebep olsalar da ( p= 0,017 ), istatistiksel olarak hiçbir tekniğin avantaj veya dezavantajı tespit edilememiştir ( p > 0,05 ). Sağlıklı hücre hatlarında IMRT ve 2 ARC, 3D-CRT ve 1 ARC'a göre sağ kalım üzerinde yüzdesel olarak daha etkili olsa da, teknikler arasında yine istatistiksel olarak anlamlı bir fark belirlenmemiştir ( p= 0,57 ).
Anahtar Kelimeler: Radyoterapi; Radyobiyoloji; Hücre Sağ kalımı; Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi; Volümetrik Ayarlı Ark Terapi.

Abstract:
Objective: To simultaneously investigate the in-field and out-of-field survival responses of human brain (U87-MG), lung (A-549), prostate (DU-145) cancer cell lines and related healthy cell lines (SVG-P12, NuLi-1, WPMY-1) to different irradiation techniques commonly used in RT.
Method: CT scan of a specially designed cylindrical water phantom which contains different densities and 2 slots for T-25 cell flasks with different placements was acquired and transferred to TPS. One of the flasks was defined and contoured for in-field as target volume, and the other for out-of-field as normal tissue. In TPS, RT plans were made for PTVs with 3D-CRT, IMRT, 1 ARC and 2 ARC techniques, with a 4 Gy fraction dose selected according to colonogenic analyzes. The treatment plans were applied to all cells following the necessary dosimetric controls. According to the clonogenic survival data obtained from cells, the effects of different RT techniques for in-field and out-of-field were compared in terms of cancer and healthy cell lines. In addition, DNA double-strand breakage after RT in cancer and healthy cells was also investigated.
Results: When clonogenic analysis data in cancer cell lines were compared with the control group, survival rates achieved were; for U87-MG, 29.7 % in 3D-CRT, 29.3 % in 1 ARC, 17.24 % in 2 ARC and 12.16 % in IMRT; for A-549, 13.37 % in 3D-CRT, 14.25 % in 1 ARC, 11.6 % in 2 ARC and 6.82 % in IMRT; for DU-145, 12.47 % in 3D-CRT, 10.86 % in 1 ARC, 7.72 % in 2 ARC and 6.64 % in IMRT. When the clonogenic analysis data in healthy cell lines were compared with the control group, survival rates determined were; for SVG-P12, 70.13 % in 3D-CRT, 61.85 % in 1 ARC, 59.09 % in 2 ARC and 54.08 % in IMRT; for NuLi-1, 81.05 % in 3D-CRT, 77.38 % in 1 ARC, 41.48 % in 2 ARC and 44.63 % in IMRT; for WPMY-1, 82.1 % in 3D-CRT, 75.01 % in 1 ARC, 48.74 % in 2 ARC and 50.98 % in IMRT. It has been observed that all RT techniques are also effective in creating DNA double-strand break for both in-field cancer cell lines and out-of-field healthy cell groups.
Conclusion: Although all RT techniques in cancer cell lines caused a significant cell death compared to the control group ( p= 0,017 ), no advantage or disadvantage of any technique could be detected statistically ( p > 0,05 ). Even though IMRT and 2 ARC were more effective on survival rates than 3D-CRT and 1 ARC in healthy cell lines, there was again no statistically significant difference between the techniques ( p= 0,57 ).
Keywords: Radiotherapy; Radiobiology; Cell Survival; Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT); Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT).