Abstract
Det har de siste årene blitt påvist stor strålefølsomhet i celler bestrålt med doser under 0.5 Gy i en rekke ulike celletyper. Dette fenomenet kalles hypersensitivitet (HRS). Effektbestrålinger utført i denne oppgaven med doser under 1 Gy bekrefter at T-47D-cellene uttrykker hypersensitivitet (HRS).
En liten stråledose (primingdose) kan indusere stråleresistens før en etterfølgende dose (effektdose), slik at effekten av den siste dosen reduseres (Olivieri et al. 1984). Dette fenomenet kalles adaptiv effekt. Det er også vist at en primingdose kan redusere eller oppheve HRS (Marples og Joiner, 1995). T-47D-cellene i denne oppgaven viste bortfall av HRS (heretter kalt indusert bortfall av HRS) og økte overlevelsesfraksjoner når effektdoser under 1 Gy ble gitt inntil 109 uker etter en 0.3 Gy LDR-primingdose. (LDR står for ”lav doserate”, her 0.3 Gy/time.) Effektbestrålingen av LDR-primede celler ga overlevelsesfraksjonene over 1.0, noe vi i denne oppgaven har valgt å kalle oversving over 1.0 i overlevelsesfraksjon.
Formålet med foreliggende oppgave er å undersøke mulige forklaringer på oversving over 1.0 i overlevelsesfraksjon og indusert bortfall av HRS ved å studere utviklingen fra en kolonidannende enhet frem til koloni (eller kolonier, eller mangel på koloni). For å studere vekstmønsteret til cellen ble det i denne oppgaven benyttet ”time-lapse” film. Ut fra filmobservasjoner ble det etablert metoder for å kvantifisere de ulike hendelsesforløpene de kolonidannende enhetene kunne gjennomføre, og det ble kartlagt om de ulike forløpene inneholdt effekter som kunne påvirke koloniantallet. For å undersøke om eventuelle påvirkninger varierte som følge av priming og effektbestråling, ble filmopptaket utført på ubestrålte T47D-celler, samt T-47D-celler etter enten LDR-priming eller effektdose, eller begge deler. Primingdosen ble levert 17. august 2005 ved lav doserate (0.3 Gy/time) [60Co]-γ-stråling av Edin, mens effektdosen ble levert umiddelbart før filmstart ved akutt (30 Gy/time) røntgenstråling. Dosen til cellene var alltid 0.3 Gy ettersom utførte koloniforsøk indikerte at T-47D-cellene viste størst uttrykk av HRS ved denne dosen.
Filmobservasjon avslørte flere effekter som påvirket koloniantallet, men antallet observerte hendelser som medførte reduksjon i antall kolonier var neglisjerbart. Opp til 7.5% av de utsådde klonogene cellene ble observert å danne flere kolonier, enten ved dublett- eller kolonideling eller ved cellemigrasjon. Det er en tendens til slike prosesser i alle prøver, men de er mest utbredt for bestrålte celler. At enkelte av de utsådde celler kan danne flere enn en koloni betyr at den målte celleoverlevelsen ikke nødvendigvis gjengir andelen klonogene celler, men overestimerer denne. I et forsøk på å bestemme den reelle celleoverlevelsen ble den målte overlevelsen korrigert for andelen koloniøkende bidrag, og funnet til:
• ~ 82.0% for ubestrålte celler
• ~ 69.5% for uprimede celler etter effektdose
• ~ 76.0% for primede celler
• ~ 84.0% for primede celler etter effektdose
Overraskende nok viste det seg at uttrykket av HRS og oversvinget økte når celleoverlevelsen ble korrigert, noe som betyr at uttrykket av disse effektene er større enn hva den målte celleoverlevelsen for både film- og koloniforsøk tilsier. Dette betyr at de observerte effektene ikke kan forklare hverken HRS, oversving over 1.0 i overlevelsesfraksjon eller indusert bortfall av HRS, men at de tvert imot maskerer deler av effektene.
Ettersom mekanismene bak oversving og indusert bortfall av HRS ikke kan observeres i filmene, ledet dette til nye spekulasjoner angående effektenes opprinnelse:
Oversvinget over 1.0 i overlevelsesfraksjon i LDR-primede celler kan muligens skyldes at effektdosen øker cellenes feste til underlaget. Data i denne oppgaven motsier ikke en slik mulighet ettersom bortfallet av andelen klonogene enheter ved mediumskift reduseres når LDR-primede celler mottar en 0.3 Gy effektbestråling.
En annen mulig teori er at oversvinget over 1.0 i overlevelsesfraksjon skyldes at effektdosen stimulerer celler ut av G0 og inn i cellesyklus. Våre data kan ikke gi noen indikasjoner på dette ettersom vi med det blotte øyet ikke kan skille G0-celler fra uklonogene celler.
Mekanismene bak HRS og adaptivt fravær av denne er ikke fullstendig kartlagt. HRS har blitt foreslått å gjenspeile manglende arrest for G2-celler bestrålt med doser under 0.4 Gy, ved at disse unnslipper et ATM-avhengig G2/M-kontrollpunkt og entrer mitose med skader (Marples et al. 2003; 2004). Edin et al (2007) foreslår at det induserte bortfallet av HRS kan skyldes at primingdosen gjør dette kontrollpunktet permanent tilgjengelig for cellene selv ved små stråledoser, slik at disse opplever G2-arrest. Celleoverlevelsesdata i denne oppgaven bestrider ikke Edins teori.
Lavere ”PE” for primede enn for uprimede celler i forsøk uten effektdose, i kombinasjon med nogenlunde lik ”PE” for ubestrålte celler og primede celler etter effektdose, kan tyde på at effektdosen gitt primede celler opphever effekten av primingdosen, men det ser ikke ut til at dette alene kan forklare den store økningen i overlevelsesfraksjon