합성화학물질의 몇몇은 고등동물의 내분비계를 교란하는 물질로 작용하는 것이 알려져 있다. 다이옥신, 디디티, 피시비 및 비스페놀 에이 등이 내분비계 장애물질로 분류되어 선진 각국에서는 엄격한 통제하에 관리되고 있다. 본 연구는 자주달개비 미세핵 분석법을 이용하여 염색체이상 유발에 있어서의 BPA와 방사선의 상대적 효과를 비교하기 위하여 시행되었다. 홉수처리를 위하여 자주달개비 4430클론의 절취화서를 각각의 농도로 조제된 BPA용액에 여섯시간 동안 침지하고 폭기를 실시하였다. 한편 방사선의 영향을 평가하기 위하여 동일 식물체의 화서군을 양액에 침지한 상태로 0-0.5 Gy까지 선량별로 조사하였다. 실험선량의 범위에서 미세핵 생성률은 분명한 선량-반응 관계를 나타내었으며 BPA 실험농도 범위에 대해서도 농도-반응 관계를 나타내었다. 이들 두 가지 반응 관계식을 이용하여 동일한 미세핵 빈도를 유발하는 방사선량과 비스페놀 에이 농도를 산출할 수가 있는데, BPA $ll.8\mu{M}$은 방사선 피폭 후 임상증상이 나타나기 시작하는 선량인 0.25 Gy에 상응하는 염색체 이상을 유발하는 것으로 확인되었다 본 연구의 결과를 통하여 자주달개비 화분모세포는 비스페놀 에이, 옥틸페놀 또는 노닐페놀 등의 내분비계 장애물질의 생물학적 독성을 평가하는데 유용하게 활용할 수 있는 생물말단 점이라는 것이 입증되었다.
자주달개비 4430 클론에 있어서 $^{252}Cf$ 중성자에 의해 유발되는 유전자 돌연변이의 선량반응 관계를 확립함과 동시에 TSH 분홍돌연변이를 유발함에 있어서 X-선에 대비한 중성자의 생물학적 효과비를 산출하였다. 돌연변이의 분석은 공시재료의 방사선조사 후 4주 이상 이뤄졌으며 최대변이율을 보이는 조사후 6일부터 13일까지의 분석결과로부터 돌연변이빈도를 산출하였다 가용한 실험범위 내에서 중성자 선량의 증가에 따라 돌연변이빈도의 선형적 증가 양상을 나타내었다. X-선에 비교하여 산출한 중성자의 RBE값은 3.1에서 6.8의 범위를 보였으며 이러한 값은 일반적으로 인지되고 있는 중성자의 RBE값에 비해 상당히 낮은 값이다.
수놈 흰쥐를 1.0, 2.0, 3.0, 5.0 및 7.0 Gy 선량으로 전신 조사하였으며 조사 후 48, 72, 96시간과 216시간 경과 후 혈액을 채취하였다. 혈액 내 ceruloplasmin을 측정하여 선량반응곡선을 완성하기 위하여 항원고정 방식의 경쟁적 효소면역측정법을 사용하였다. Ceruloplasmin의 정제는 turpentine을 주사한 수놈 흰쥐의 혈액을 사용하였다. Ceruloplasmin의 흡착효율은 50 mM carbonate/bicarbonate buffer, pH 9.6보다 10 mM Tris-HCI, 150 mM sodium chloride, pH 7.4에서 더 효과적이었으며 정량을 위한 적정한 ceruleplasmin의 흡착범위는 well 당 $70{\sim}140ng$이었다. Ceruloplasmin은 피폭 후 $72{\sim}96$시간에서 최대농도를 보였으며 피폭 후 96시간에서 최대값을 지니는 선량반응관계를 보였다. Cerulplasmin은 피폭 후 216시간에서도 피폭이전의 농도로 회복되지 않았다. 0.1 Gy로 피폭된 경우에도 ceruloplasmin의 농도는 피폭 후 $72{\sim}96$시간에서 최대로 증가하였으며 단백질의 농도는 대조군과 유의성 있는 변화를 관찰할 수 있었다. Cerulplasmin은 방사선피폭 후 변화하는 중요한 급성반응물질중의 하나로 밝혀졌으며 방사선방호를 위한 유전자 발현 및 조절에 관할 연구가 필요하다.
1987년 3월부터 1992년 3월까지 연세의료원 암쎈터 치료방사선과에서 방사선치료를 받은 Granulocytic sarcoma 환자를 대상으로 이들의 치료성적과 방사선 선량반응 관계를 알아보기 위해 후향성 분석을 하였다. 14예의 Granulocytic sarcoma 병변이 9예의 환자에서 발생하였고 급성, 만성 골수구성 백혈병 또는 무백헐병 상태 등과 같은 다양한 임상적 시기에 발생하였다. 병소부위는 내림 순으로 골, 임파절, 연부 조직과 피부이었다. 모든 14예의 병변은 외부 방사선(Co-60 또는 전자선)으로 치료 받았고 대다수의 병변이 2000 cGy 이상의 전 방사선 선량으로 국소 방사선 치료를 받았다. 연령 분포와 발생한 임상시기는 치료에 대한 반응과 관련이 없는 것으로 나타났다. 골에서 발생한 임상시기는 치료에 대한 반응과 관련이 없는 것으로 나타났다. 골에서 발생한 병변은 다른 부위에서 발생한 병변에 비해 치료에 대한 반응이 더 좋은 것 같았다. 2000 cGy이상의 방사선 선량을 받은 병변은 $100\%$ (l1/11)의 월등한 국소 제어율을 보였지만 2000 cGy이하의 방사선 선량을 받은 병변은 $33\%$ (1/3)의 감소된 국소 제어율을 보였다. 결론적으로 국소 방사선 치료는 Granulocytic sarcoma의 완화 또는 완치 목적의 치료에 있어 효과적이면 이때 2000 cGy이상의 방사선 선량이 필요한 것으로 생각된다.
방사선치료 성과의 기준을 정량적으로 평가할 수 있는 종양치유확율 (Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)의 수학적 관계식을 유도하여 방사선업체조형치료 (3-D conformal radiotherapy) 효과를 평가하며 간단한 동물실험과 임상결과를 참고하여 종양치료성적의 예측과 종양선량의 증가 및 치료의 질적상황을 정량적 척도로 평가하고져한다. 방사선량과 체적크기에 민감한 병렬반응구조 (Parallel architecture)로 구성된 장기중 발생빈도가 많은 간종양을 대상으로 업체조형치료방법에 따른 체적선량분포도 (Dose Volume Histogram)를 3차원 방사선치료계획 컴퓨터(ADAC-Pinnacle #3)를 이용하여 계산하고 각 선량에 대한 체적분포를 판별이 쉽도록 도표화하였다. 종양치유확율(Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)은 방사선량에 대한 세포생존곡선의 오차함수 (error function)를 기본수식으로하고 선량 체적인자를 삽입한 반실험식으로 구성되었으며 실효선량 또는 실효체적에 따라 각각 계산하였다. 정상간의 실질적 손상을 관찰하기 위하여 방사선치료를 받은 환자의 통계와 계획적 연구를 위하여 황구를 이용하였다. 방사선조사방법은 대항2문, 쐐기 3문, 4문 회전업체치료와 비회전축 5문입체조형치료로 구분하였으며 업체조형치료는 컴퓨터 조종형 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)와 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC-52LS)를 이용하였다. 방사선조사방법에 따른 체적선량분포 (DVH)는 종양과 주위건강조직에대한 체적과 방사선량을 직관적으로 판단할수있었다. 간종양의 방사선치료에서 TCP와 NTCP 의 체적인자는 0.32를 이용하였고 대항2문 입체치료 및 5문입체치료에서 종양중심선량 50Gy일 때 종양의 TCP는 각각 0.763과 0.793 이였으며 정상간의 NTCP는 각각 0.156와 0.008로서 수치상 완전 구별이 가능하였고 종양 투여 선량이 70Gy 일 때 종양의 TCP 는 각각 0.982 와 0.995로서 종양치유에 충분한 선량이며 정상간의 NTCP 는 각각 0.725 와 0.142로서 현저한 차이가 있었다. 간손상은 간염유발을 기준으로 하였으며 간손상정도와 NTCP의 관계는 상호비례하였고 일정한 발기점(Threshold value)을 구할수 있었다. DVH 와 확율적 수학식인 TCP, NTCP 동은 방사선치료성과를 판단할 수 있는 정량적분석방법으로 가능성이 있다고 생각된다. 또한 건강조직을 최대한 보호하고 종양에 집중 방사선을 조사할 수 있는 입체조형치료는 간, 폐, 신장등 방사선 병렬반응장기에 적합하며 DVH와 TCP, NTCP등 수학적 척도를 이용하여 평가함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(Dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적상황을 정량적 숫치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여 할 수 있다고 생각한다.
방사선 피폭선량의 예측을 위한 방사선 민감 지표 모델 개발의 일환으로 apoptotic fragment assay법이 방사선에 피폭된 후 체내 피폭선량을 예측할 수 있는 지표로의 이용 가능성을 평가하기 위하여 코발트-60 감마선과 의료용 싸이크로트론 50MeV($p{\rightarrow}Be^+$) fast neutron 을 0.25Gy에서 1Gy의 선량을 마우스에 각각 전신 조사한 후 소장 음와세포내 apoptotic crypt cell의 수적 변화를 관찰하였다. 저선량 조사군에서 apoptotic crypt cell의 출현 빈도가 1Gy까지 급격하게 증가한 것으로 보아 방사선이 stem cell 지역에 있는 crypt cell의 형태학적 변화를 유발하는 것으로 나타났다. 이상의 결과는 아포토시스가 손상된 세포를 제거하므로 손상된 방사선 민감 표적 장기의 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 판단되었다. Apoptotic fragments의 발생빈도에 대한 선량-반응 곡선에 있어서 음와세포는 중성자조사군이 $y=0.18+(9.728{\pm}0.887)D+(-4.727{\pm}1.033)D^2$ ($r^2=0.984$)으로, 반면에 감마선조사군은 $y=0.18+(5.125{\pm}0.601)D+(-2.652{\pm}0.7000)D^2$ ($r^2=0.970$)의 식을 얻었다. 이와 같이 중성자조사군과 감마선조사군은 공히 linear quadratic model 로 관찰되었다. apoptotic fragments 의 발생빈도와 조사 선량간에 유의한 효과가 있는 것으로 확인되었다. 이상의 결과에서 조사선량의 증가에 비례하여 방사선 민감 세포의apoptotic fragments 가 수적으로 증가하였으며, 고준위 방사선과 저준위 방사선은 선량 반응 관계식과 시간 경과에 따른 영향이 매우 유사하였으며, 마우스 음와세포의 apoptosis 유도에 대한 중성자선의 방사선 생물학적 효과비(RBE)는 2.072이였다. 그리고 모든 방사선조사군에서 방사선피폭 후 4시간과 6시간에 apoptosis 유도가 가장 많았으며, 음와세포의 형태학적 소견은 정상 대조군에서 관찰되지 않는 전형적인 apoptotic fragments 가 나타났다. 따라서 음와 세포에서의 아포토시스 유도는 방사선 피폭으로 발생된 세포 손상의 생물학적 영향 평가검색, 방사선 방호제의 민감도 검사, 방사성 동위원소의 체내 오염에 대한 체내 피폭선량 예측의 지표 및 방사선 민감 표적장기의 손상정도 파악에 이용 가능할 것임. Apoptotic fragment assay 법은 0.25Gy에서 1Gy 까지의 선량에서 간편하고 빠르며 재현성이 있는 지표로서 방사선 민감 표적 장기의 선량 반응 평가와 방사선 피폭후 조기 피폭선량 예측을 위한 방사선 생물학적 선량측정법의 좋은 지표로 사용할 수 있을 것으로 사료됨.
근래의 방사선 치료는 고 에너지 사용이 증가하여 심부에 위치한 종양의 치료효율이 높아졌다. 그러나 이와 함께 광핵반응으로 인한 광중성자의 발생이 문제되고 있으며, 광중성자는 광자보다 인체의 위해도가 높아 지속적인 관리가 요구된다. 이와 관련하여 몬테카를로 방식의 모의실험을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 실측에 있어서는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 방사선 검출기를 이용하여 거리와 위치에 따른 광자와 광중성자를 측정하여 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 광자는 거리가 멀어지고 조사야가 작아질수록 산란선량이 감소함을 알 수 있었다. 또한 광중성자는 광자와는 다르게 조사야가 작을수록 선량값이 증가하였으며, 일정거리까지 증가하는 경향성을 보이다 감소하는 것으로 나타났다.
고구마 산성 peroxidase (POD) (swpal) 또는 중성 POD(swpnl)을 도입한 형질전환 담배에 다양한 선량의 감마선을 조사한 후 30일에 항산화효소 활성과 식물생장에 미치는 영향을 조사하였다. 감마선은 조사선량에 비례하여 형질전환 식물체와 정상식물에 관계없이 모든 식물체의 생장을 크게 억제시켰다. 50-70 Gy 처리에서 식물체의 신장이 크게 억제되었고 새로운 잎이 발생되지 못하였다. 10-50 Gy의 조사선량에서는 POD, superoxide dismutase, catalase 활성에 큰 변화를 주지 않았다. 이러한 결과는 고구마 POD는 감마선 조사에 의해 유도되는 산화적인 스트레스에 대한 보호효과에 관여하지 않음이 시사된다.
원자력발전소, 의료용 가속기 등 고선량 지역 및 능동형 열중성자 검출기를 사용하기 힘든 환경에서는 방사화 포일 기반 보너구 스펙트로메터를 사용하여 중성자 에너지 스펙트럼 측정을 수행한다. 중성자 방사화 포일을 보너구의 열중성자 검출기로 사용하는 경우, 중성자 방사화 포일의 위치 변동에 따른 보너구 반응도의 변화 및 중성자 방사화 포일의 질량과 반응도 사이의 상관관계 등 특성연구가 선행되어야만 한다. 본 연구에서는 MCNPX 모사계산을 통하여 중성자 방사화 포일 면에 수직입사하는 경우 중성자 방사화 포일의 위치 의존성이 크다는 사실과 중성자 방사화 포일의 질량과 반응도 사이에 선형관계가 없음을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 중성자 방사화 포일 기반 보너구의 반응함수 계산 방법 및 중성자 방사화 포일 위치 및 질량 차이에 따른 반응도 변화를 연구함으로써 중성자 방사화 포일 기반 보너구의 반응함수 결정방법을 확립하였다. 본 연구결과를 바탕으로 보너구 반응함수를 계산하여 추후 중성자 방사화 포일 기반 보너구 스펙트로메트리에 적용할 예정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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