김영진 박사의 치과방사선 (24)

DNA 장해의 회복(지난 호에 이어)

④ 분할조사(分割照射)시의 회복
방사선 조사에는 단일조사(단일조사; Single irradiation)와 분할조사(분할조사; Split irradiation)가 있다.
단일조사와 분할조사가 방사선의 생물학적 효과에 큰 차이가 있다는 점에 대하여 ‘Regaud’가 1922년에 이론적인 근거를 제시한 후 1934년 분할조사에 대한 ‘Coutard’의 임상적용이 보고되면서부터 분할조사는 방사선치료 분야에서 널리 이용되고 있다. 생물의 구성단위인 세포는 피폭된 방사선의 선량, 선량률, 선질에 따라 손상을 받는 한편 그 손상을 회복하는 능력도 가진다.

분할조시가 방사선생물학적으로 미치는 영향은 분할조사 간격동안에 조직세포의 회복이 진행되기 때문에 어떤 일정한 세포상해를 일으키기 위해 필요한 총 선량의 수치는 일괄 조사와 비교해서 더욱 커진다. 그러므로 저 선량률 방사선을 연속조사한 때는 고 선량률 조사에 비해 어느 일정한 방사선효과를 얻기 위해 보다 많은 선량을 필요로 한다.

이는 아래 그림과 같이 분할조사를 하면 조사를 쉬는 동안에 지연되는 시간단위로 회복이 일어나기 때문에 나타나는 현상이라고 유추할 수 있다.

한편 방사선을 이용한 암 치료 시 방사선 조사를 받으면 정상조직과 암 조직에서 모두 방사선으로 인한 장애를 일으키게 된다. 정상조직은 어느 정도 시간이 지나면 방사선 장해로부터 회복되지만 종양조직은 어느 기간 동안에 충분한 회복이 불가능하다.

그러므로 분할조사 시에 얻는 방사선 생물학적 이점은 분할조사간격 내에 일어나는 조직세포 아치사손상(sublethal damage)의 회복(repair)이 종양조직보다 정상조직에서 더 신속하고 현저하다는 점이다.

따라서 이를 고려해 일정기간동안 일정량의 방사선을 조사해 장기간 분할치료를 하면 정상조직의 방사선장해를 최소화하면서 종양조직의 파괴효율을 높여 효과적인 암 치료가 가능하게 된다.

⑤ SOS복구
대장균에서는 유전자 손상부분에 반드시 바른 DNA배열이 아닌, 적당한 DNA사슬을 복제하는 SOS복구가 알려져 있다. 이 경우에는 복제의 충실도가 낮고 돌연변이 빈도가 높아진다. SOS복구는 대장균과 같은 박테리아가 DNA를 손상시키거나 DNA 복제를 제한하는 유해요소에 반응하기 위해 사용하는 유전자 조절 메커니즘이다.

즉 박테리아가 광범위한 DNA손상을 초래하는 방사선조사나 화학물질 같은 가혹한 조건에 노출되면 일반적인 수리 프로세스로는 손상을 고칠 수 없다. 이와 같이 방사선이나 자외선에 장기간 노출된 박테리아는 DNA에 심각한 손상을 입을 수 있지만, 박테리아에는 SOS복구라는 비장의 카드가 하나 더 있다.

이 반응은 DNA 중합효소II를 포함하여 최소 15개의 단백질을 활성화시킴으로써 유해반응으로 입는 피해를 신속하게 복구시킨다. 하지만 이와 같은 복구체계가 포유류 세포에도 존재하는지는 아직 알려져 있지 않다.

3) 세포손상(細胞損傷)의 회복

① 아치사손상(sublethal damage; 亞致死損傷) 회복
아래의 그림과 같이 한 세포 안에 세 개의 표적이 있다고 가정한다. 조사에 따라 세 개의 표적 모두 손상을 받으면 그 세포는 죽게 된다. 한편 세포 내의 손상이 1개나 2개라면 시간이 지나면서 회복가능한 상태가 된다. 이 세포는 2번째 조사를 받기까지 어느 정도 손상회복이 일어났는지에 따라서 2번째 조사 이후의 생존율이 변화한다.
암의 방사선 치료에서 분할조사를 하는 것은 정상세포 손상의 회복을 기대하는 한편 감수성이 높은 암세포를 제거하기 위한 것이다.