重离子治疗肿瘤的两大优势论文

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1、重离子治疗肿瘤的两大优势论文郭传玲，王菊芳，金晓东，魏巍，李文建【摘要】目的观察两种人恶性肿瘤细胞人肝癌细胞SMMC7721和人黑色素瘤细胞A375对高LET12C6+离子和γ射线照射的敏感性及分次效应，观察重离子治疗肿瘤的可行性及优势。方法以两种体外培养的来源于人体不同组织的具有高辐射抗性的恶性肿瘤细胞为实验对象，分别进行12C6+和γ射线0～6Gy内不同剂量点的单次和分次照射，采用克隆存活法统计细胞的存活分数。结果无论是单次还是分次照射.freelorcells;Heavyions;Survivalfractions放射治疗是治疗恶性肿瘤的重

2、要手段。常规放射治疗采用的γ、X射线和电子束进入人体后产生的剂量随深度的增加而指数衰减，对肿瘤及前后的正常组织都有一定的杀伤作用。重离子由于剂量分布具有Bragg峰，能使高吸收剂量区集中于肿瘤部位，从而有效地保护周围的健康组织，且具有相对生物效应高、修复效率低等特点，在放疗上比较理想。20世纪70年代中期，美国的劳伦斯伯克利实验室首先将重离子应用于临床治疗，取得了显著的效果，日本和德国于90年代相继也开始了重离子治癌，目前对部分肿瘤的局部控制率已经达到了100％［1］。我国从1995年起，将“核医学和放射治疗中先进技术的研究”列为国家科委“九五”攀登计

3、划（B）项目，其中的“重离子治癌技术”是重要的研究内容之一。经过近十年的努力，目前，兰州近代物理研究所重离子加速器治疗癌症的工作已经开展起来，治疗终端建设基本完成，我国极有可能在2005年底实现重离子治疗癌症的重大突破。本着进行基础研究的目的，本实验拟利用兰州重离子加速器（HIRFL）提供的12C6+离子束（LET＝96.05keV/μm）和兰州大学第一附属医院放射科的60Co源产生的γ射线分别对两种不同组织来源的人肿瘤细胞进行单次和分次照射，观测两种照射对不同肿瘤细胞的杀伤效应和分次效应，观察重离子治疗肿瘤的可行性及优势。1材料与方法1.1细胞及培养

4、实验所用的人肝癌SMMC7721细胞、人黑色素瘤A375细胞购自北京301医院，培养基为含10％类标准胎牛血清（兰州民海生物）的RPMI1640(GIBCO)培养液，置于5％CO237℃培养箱中培养。根据预实验绘制的生长曲线，细胞传代20h后处于对数生长期，选取此时的细胞进行照射。1.2辐照（1）γ射线辐照：用兰州医学院第一附属医院放射科的60Co源进行γ射线辐照。单次照射共设0、0.5、1、1.5、2、3、4Gy七个剂量点，分次照射相应设（0+0）Gy、（0.5+0.5）Gy、（1+1）Gy、（1.5+1.5）Gy、（2+2）Gy五个剂量点，分次

5、照射时间间隔设为6h。每个剂量点设有3个平行样品。（2）重离子辐照：用兰州近代物理研究所HIRFL提供的12C6+离子束（LET＝96.05KeV/μm）进行重离子辐照。剂量点与分次时间与γ射线辐照一致。1.3照射后处理照射后的细胞经胰蛋白酶消化后进行细胞精确计数。选择合适的稀释倍数稀释后，可存活细胞以约100个/皿的浓度种植于培养皿中，放置于二氧化碳培养箱中37℃培养9d。吉姆萨法进行染色，统计细胞数大于50个的克隆数。1.4实验数据获取细胞存活分数(survivalfraction，SF)按下列公式计算：SF（%）＝（Sx／S0）×100%式中Sx

6、代表受照细胞克隆形成率，S0代表对照细胞克隆形成率。最后获取的SF值为三组平行样品的平均值±SD（standarddiviation）。分别绘制细胞单次及分次照射的剂量－存活曲线，进行线性平方模型的拟合。2结果2.1单次及分次照射，重离子对两种肿瘤细胞杀伤效应均明显高于γ射线2.2重离子照射的分次效应明显低于γ射线3讨论在实验时，我们选用了位于Bragg曲线峰区的LET为96.05KeV/μm的12C6＋离子束。由图1～4可以看出，无论是单次还是分次照射，12C6＋照射后两种细胞的存活分数均明显低于γ射线照射的细胞，这证明重离子与γ射线相比，具有明显提

7、高肿瘤的杀伤能力。常规低LET辐射（如X，γ射线和直线电子加速器的韧致辐射）的能量在组织中呈逐渐衰减或先小幅度上升而后衰减的趋势。当带电的重离子穿过物质时,在与穿越物质的相互作用中,其深度剂量曲线表现为在射程的初期吸收剂量相对保持恒定,呈现一个稳定的坪区，而在射程的末端,离子的速度变得很低,其能量损失速率急剧增加,从而形成一高电离密度Bragg峰，峰区和坪区离子的LET显著不同。坪区的LET基本上与X射线相同，而峰区则远远高于X射线，重离子的这一特性使其在肿瘤治疗中具有特殊的优势。常规治疗在杀死癌细胞的同时,周围健康组织也受到较大损伤,造成明显副效应

8、,甚至出现一些并发症。尽管对放疗设备进行非常严密的设计（例如：γ刀、中子刀等），但癌瘤周围的正