radiobiologi.docx

7/25/2019 Radiobiologi.docx

1/31

Menentukan Sel yang Mati Dan yang Bertahan

4.1. Konsep klonogenik sel

Seperti yang dijelaskan dalam bab 13, bagian 13.2, maintenens jaringan

beserta fungsinya dalam jaringan baru yang normal di dalam tubuh bergantung

pada adanya sejumlah kecil sel stem primitif sel-sel yang memiliki kapasitas

untuk mempertahankan jumlahnya sementara dalam waktu yang bersamaan

memproduksi sel-sel yang dapat berdiferensiasi dan berproliferasi untuk

menggantikan populasi sel fungsional lainnya. Sel stem merupakan dasar hierarki

sel yang membentuk epitel dan jaringan hemopoetik.

arsinoma berasal dari jaringan hierarki demikian, dan kemampuan kita untuk

mengenali karsinoma ini dalam potongan-potongan histologik berasal dari fakta

bahwa tumor-tumor ini seringkali masih mempertahankan banyak sifat

diferensiasi jaringan asalnya. !umor yang berdiferensiasi dengan baik

mempertahankan sifat-sifat ini dengan sangat baik dibaning dengan tumor

anaplastik. "emikian pula bahwa tidak semua sel di dalam tumor merupakan selstem neoplastik# beberapa sel berasal dari proses diferensiasi ire$ersibel. Sebagai

tambahan, karsinoma mengandung banyak sel yang membentuk stroma %fibroblas,

sel-sel endotel, makrofag, dll&. "engan demikian, sel stem mungkin hanya

menyusun sebagaian kecil dari sel di dalam tumor.

Saat tumor kembali tumbuh setelah terapi non-kuratif, hal itu terjadi karena

sebagian sel stem neoplastik tidak ikut terbunuh. 'hli radiobiologi kemudian

mengerti bahwa kunci untuk memahami respon tumor adalah dengan

mempertanyakan( )erapa banyak sel stem yang tersisa* %bila kita dapat

mengeradikasi sel stem neoplastik terakhir maka tumor tidak akan tumbuh

kembali&. +ampir mustahil untuk mengidentifikasi sel stem tumor in situ, dan

dengan demikian tes-tes telah dikembangkan untuk memungkinkan sel-sel

tersebuh terdeteksi setelah dibuang dari tumor. emeriksaan ini secara umum

mendeteksi sel stem melalui kemampuannya untuk membentuk koloni di dalam

lingkungan tempatnya tumbuh. ita kemudian mengenal sel-sel ini dengan


2/31

sebutan klonogenik atau sel-sel pembentuk koloni sel yang membentuk

koloni-koloni sekitar lebih dari /0 sel di dalam suatu lingkungan tumbuh tertentu.

umlah /0 mewakili lima atau enam generasi proliferasi. umlah ini dipilih untuk

menyingkirkan sel-sel yang memiliki potensi tumbuh terbatas sebagai hasil dari

diferensiasi, atau mengalami cedera subletal akibat terapi.

Setelah paparan terhadap radiasi, sel yang rusak tidak segera mati dan sel-sel

ini dapat menghasilkan sel-sel baru. +al ini diilustrasikan dalam ambar. .1.

ertumbuhan sel-4 tikus diamati di bawah mikroskop dan satu koloni dipilih

untuk diiradiasi dengan 200 rontgens sinar-5 di empat tahap sel %!rott, 1672&.

Rontgen adalah unit radiasi lama, kira-kira setara dengan 1 cy. ertumbuhan

selanjutnya dicatat dengan teliti dan di dalam gambar, setiap garis $ertikal

mengindikasikan masa hudup sel mulai dari lahirnya pada saat mitosis sampai

dengan pembelahan selanjutnya. edua sel teriradiasi di sisi kiri dan kanan dari

gambar ini terus-menerus memproduksi koloni yang meluas, meskipun beberapa

sel anakan memiliki waktu antar mitotis yang lama. "ua sel lainnya yang

teriradiasi bernasib buruk( sel-sel ini mengalami sejumlah pembelahan yang tidakteratur, termasuk mitosis tripolar. !etapi perhatikan bahwa pada akhir eksperimen

terdapat sel-sel yang muncul8berasal dari masing-masing empat sel asli(

perbedaannya adalah bahwa dua sel menghasilkan koloni yang meluas dan dua

sel lainnya tidak. "ua sel pertama merupakan 9sel clonogenic yang bertahan hidup9

dan dua lainnya biasanya digambarkan sebagai sel yang 9terbunuh9 oleh radiasi,

karena pertumbuhan kembali sel-sel ini mungkin tidak penting untuk hasil klinis.

!etapi, akan lebih tepat untuk mengatakan bahwa dua seltersebut kehilangan

kemampuan proliferasinya sebagai akibat dari iradiasi.

)eberapa sel bahkan gagal mengalami satu pembelahan setelah iradiasi.

ematian fase antar sel terjadi pada banyak jenis sel dengan dosis radiasi yang

sangat tinggi, dan pada tingkat dosis terapi kon$ensional kematian ini merupakan

karakteristik dari sel limfoid dan beberapa sel dalam kripte-kripte usus. :eskipun

kematian fase antar sel dan apoptosis adalah konsep yang saling terkait %lihat )ab

3, )agian 3.3& tetapi konsep ini tidaklah identik dengan proses yang sama. !etapi


3/31

dalam pandangan radiobiologi kon$ensional kematian fase antar sel ini

merupakan hilangnya integritas reproduksi yang merupakan tanggapan kritis

terhadap iradiasi %baik dalam tumor atau sel jaringan normal&( ini terjadi dalam

beberapa jam iradiasi melalui kerusakan genom, dan metabolisme selanjutnya dan

pada akhirnya kematian sel merupakan 9kelanjutan9 dari proses ini.

4.2. Tes klonogenik

!es klonogenik telah membentuk dasar penelitian respon seluler di dalam

tumor, dan dalam beberapa jaringan normal. ;de dasarnya adalah untuk

mengangkat sel-sel dari tumor, menempatkan sel-sel tersebut dalam lingkungan

pertumbuhan tertentu dan menguji kemampuan sel-sel tersebut untuk

menghasilkan sebuah koloni turunan yang cukup besar. )anyak jenis tes telah

ditemukan, kami mengilustrasikan prinsip tes dengan alat tes sederhana dalam

kultur jaringan yang analog dengan uji mikrobiologi.

Suspensi sel tunggal dari sel-sel tumor disiapkan dan dibagi menjadi dua

bagian. Salah satu bagian diradiasi, sedangkan yang lainnya disimpan sebagaikontrol yang tidak diradiasi. edua suspensi kemudian dilaspiskan8platingdi atas

plat dalam kultur jaringan di bawah kondisi yang sama, kecuali, karena kami

mengantisipasi bahwa radiasi telah membunuh sejumlah sel, maka kami harus

menempatkan sel dalam jumlah yang lebih besar untuk kelompok sel iradiasi.

ami di sini mempertimbangkanplating100 sel kontrol dan 00 sel teradiasi.

Setelah jangka waktu yang sesuai dengan masa inkubasi, koloni akan terbentuk

%ambar .2&. 'da 20 koloni kontrol, dan oleh karena itu kami mengatakan bahwa

efisiensiplatingadalah 208100 < 0.2. =fisiensiplatingsel dengan perlakuan lebih

rendah( >800 < 0.02. ami menghitung fraksi sur$i$al dalam rasio efisiensi

platingini melalui rumus sebagai berikut(

?raksi sur$i$al < = perlakuan 8= kontrol < 0,0280,2 < 0,1

sehingga memberikan koreksi efisiensi dimana sel-sel klonogenik baik terdeteksi

dan untuk jumlah sel platingyang berbeda. ?raksi sur$i$al sering ditampilkan

dalam nilai persen %dalam kasus ini 10 persen&


4/31

"eskripsi di atas dimulai dengan suspensi sel-sel tumor. @ntuk mengukur

sur$i$al sel secara in $i$o kita mengambil dua kelompok tumor eksperimental

%seringkali tumor subkutan yang ditanamkan pada tikus&, meradiasi salah satunya

dan menjaga yang lainnya sebagai kontrol, kemudian, beberapa saat setelah

iradiasi, kami membuat suspensi sel dari kedua kelompok dan melakukan plating

dalam kondisi yang sama seperti sebelumnya. erbedaannya di sini adalah bahwa

sel-sel yang diiradiasi di bawah kondisi in $i$o.

:eskipun tes koloni telah membentuk suatu posisi sentral dalam biologi

penyinaran8radiobiologi tumor tetapi tes-tes ini bukanlah tanpa celah. :engingat

bahwa jumlah sel berlapis akan sering berbeda antara kontrol dan kultur dengan

perlakuan, pertanyaan kunci adalah apakah jumlah koloni meningkat secara linear

dengan jumlah sel yang ter-plat. ika tidak, maka ini akan mengarah pada

kesalahan dalam sur$i$al sel. oloni pada ambar. .2 telah digambar untuk

mengilustrasikan sifat-sifat tes koloni yang disebutkan dalam bagian sebelumnya.

;radiasi tidak hanya mengurangi jumlah koloni, tetapi juga meningkatkan jumlah

koloni-koloni kecil. )eberapa dari koloni kecil mungkin mewakili klon yang padaakhirnya akan mati# yang lainnya mungkin timbul dari sel-sel yang mengalami

cedera non-letal yang mengurangi tingkat pertumbuhan koloni. ecuali bila

koloni-koloni ini mencapai batasan yang disepakati yaitu /0 sel, maka koloni

tidak akan dihitung, meskipun implikasinya8keterlibatannya untuk e$aluasi efek

radiasi pada tumor mungkin layak mendapatkan perhatian yang lebih besar

%Seymour dan :othersill, 16>6&.

4.3. Kurva survival sel

ur$a sur$i$al sel merupakan plot8perpotongan antara fraksi sur$i$al terhadap

dosis %radiasi, obat sitotoksik atau agen membunuh sel lainnya&. ambar .3a

menunjukkan bahwa ketika diplotkan pada skala linear, kur$a sur$i$al untuk sel-

sel yang diradiasi dalam kultur jaringan seringkali berbentuk sigmoid(

terdapatpundak kur$a yang diikuti dengan kur$a yang asimtotik mendekati nilai

sur$i$al nol. @ntuk menunjukkan sensiti$itas sel terhadap radiasi kita bisa melihat


5/31

dari dosis yang membunuh sekitar /0 persen sel. "osis ini terkadang disebut

dengan ="/0 %yaitu efek dosis /0 persen&. !erkadang digunakan ="60. "engan

menggunakan dosis ini, kita perlu membuat perkiraan mengenai bentuk kur$a

yang akan dihasilkan.

!erdapat dua alasan mengapa kur$a sur$i$al sel lebih sering diplotkan dengan

skala logaritma sur$i$al(

1. )ila kematian sel terjadi random, maka sur$i$al akan menjadi fungsi

%rumus& eAponensial dosis, dan hal ini akan membentuk garis lurus pada

plot semi-log. )agian .> menjelaskan hal ini secara detail.

2. Sebuah skala logaritma dengan lebih mudah memungkinkan kita untuk

melihat dan membandingkan penurunan sihnifikan ukuran tumor, atau

kontrol tumor lokal.

lot yang demikian diilustrasikan pada gambar .3b. bentuk kur$a sur$i$al

radiasi dan cara menggambarkan kecuramannya akan dijelaskan kemudian dalam

bab ini.

erhatikan bahwa, untuk data yang ditunjukkan pada ambar. .3, dosis

radiasi di atas / y mengurangi kelangsungan hidup sel klonogenik hingga di

bawah 10 persen. engukuran radiosensiti$itas dalam parameter "0%lihat )agian

.>& dilakukan pada bagian eksponensial kur$a sur$i$al, yang dalam hal ini adalah

di atas / y. Bleh karena itu, pengukuran ini dibuat dalam rentang dosis di mana

fraksi sur$i$al sangat rendah. Cilai "0demikian, rele$an dengan persoalan

membasmi beberapa sel klonogenikterakhir, tetapi jika populasi sel mengandungsel-sel dengan radiosensiti$itas yang berbeda-beda, nilai-nilai ini mungkin

tidaklahbersifat khas untuk radiosensiti$itas sebagian besar populasi sel tumor.

4.4. Uji untuk survival sel-sel klonogenik

)anyak teknik yang telah dipaparkan untuk mendeteksi pembentukan koloni

oleh sel-sel tumor dan dengan demikian, untuk mengukur sur$i$al sel. ertama-

tama, uji-uji ini hampir semuanya membutuhkan tersedianya suspensi sel tunggal.


6/31

+al ini biasanya tidaklah mudah, karena jaringan tumor berbeda-beda dalam

kemudahannyauntuk dapat dipisah-pisahkankan8didisagregasi. =nDim-enDim

seperti tripsin, kolagenase dan pronase seringkali digunakan dan beberapa

jaringan dapat dipisahkan secara mekanis.

!eknik-teknik tersebut juga dapat digunakan untuk uji sel pembentuk koloni

pada jaringan normal, terutama jaringan hemopoetik yang dapat dengan mudah

disampel dan dibuat menjadi suspensi sel. Selain itu, berbagai uji in situ untuk sel

stem jaringan normal juga telah ditemukan %otten, 16>3&. )erikut ini merupakan

beberapa tes utama yang digunakan untuk sel-sel tumor.

Uji-uji koloni in vitro

)eberapa sel tumor tumbuh dengan baik bila dilekatkan pada piring atau

termos kultur jaringan plastik.Sedangkan untuk sel tumor lainnya hal tersebut

dapat dicapai dengan terlebih dahulu meletakkan lapisan pengumpan berupa

jaringan ikat atau sel tumor yang telah diradiasi dngan dosis letal. @ntuk sel-sel

yang telah ditetapkan sebagai sel in $itro, hal ini seringkaliberjalan dengan baik,tetapi untuk studi pada sampel tumor yang diambil langsung dari pasien atau

hewan, pada umumnya diamati bahwa fibroblas jaringan normal tumbuh dengan

lebih baik daripada sel-sel tumor dan tumbuh memenuhi bidang kultur.

Sebagai alternatifnya, adalah dengan mengentalkan media tumbuh dengan

agar-agar atau metilselulosa. +al ini akan menghambat pertumbuhan jenis sel

yang membutuhkan tambatan, tetapi banyak sel epitel yang masih akan tumbuh.

Sebuah uji banyak digunakan dengan jenis ini adalah uji Eourtenay dan :ills

%167>& untuk sel tumor manusia. ultur-kultur agar ditumbuhkan di dalam tabung

plastik 1/-m4 yang dilapisi dengan medium cair yang dapat diisi ulang secara

teratur. enambahan sel darah merah tikus pada agar,didapatkan mampu untuk

mempromosikan pertumbuhan beberapa jenis sel tumor manusia. Sebuah sifat

penting dari uji Eourtenay-:ills adalah penggunaan oksigen tekanan rendah %fase

gas yang terdiri daari 60 persen nitrogen, / persen oksigen dan / persen karbon

dioksida&, yang mampu meningkatkan efisiensiplatingsel tumor manusia.


7/31

Uji koloni limpa

!ill dan :cEulloch %16F1& menunjukkan bahwa, ketika sel-sel sumsum tulang

tikus yang disuntikkan secara intra$ena ke penerima syngeneic yang telah

menerima radiasi cukup di seluruh tubuh untuk menekan haemopoiesis endogen,

koloni diproduksi di limpa yang berasal dari sel-sel induk dalam graft8cangkok.

oloni ber$ariasi dalam morfologi %erythroid, granulosit atau campuran& dan oleh

karena itu sel-sel induk ini disebut pluripoten. ;dentitas pastinya tidak diketahui

dan oleh karena itu seringkali disebut sebagai unit pembentuk koloni %colony

forming unit GE?@sH&. "engan menggunakan uji ini, !ill dan :cEulloch

memperoleh kur$a sur$i$al pertama untuk sel sumsum tulang dan kur$a tersebut

ditemukan untuk sangatlah curam. @ji koloni limpa juga telah digunakan untuk

beberapa jenis sel limfoma tikus.

Uji koloni paru

@ji ini analog dengan uji koloni limpa dan berlaku untuk setiap tumor tikus

yang ditransplantasikan yang siap membentuk koloni di paru-paru setelah injeksiintra$ena suspensi sel tunggal. =fisiensi kloning sering dapat ditingkatkan dengan

mencampur sel uji dengan sel-sel tumor atau mikrosfer plastik pekat %c.10 F per

injeksi& yang teradiasi dengan dosis letal, yang mungkin bekerja dengan

meningkatkan tangkapan sel tumor disuntikkan di paru-paru. !idak semua sel-sel

tumor tumbuh( beberapa koloni per seribu sel tumor yang disuntikkan di paru

mungkin akan dianggap cukup. :eskipun koloni terbentuk di seluruh paru-paru,

koloni-koloni ini biasanya hanya tersebar pada permukaan paru-paru. :etode ini

dikembangkan oleh +ill dan Stanley %167/& terhadap dua tumor eksperimental

dan mereka memberikan rincian lebih lanjut mengenai detail eksperimen.

Uji atasan pengen!eran "limiting dillution assay#

@ji ini merupakan tes non-kloning yang digunakan dalam penelitian awal

radiasi sur$i$al sel dan untuk beberapa tumor eksperimental memiliki keuntungan

berupa sensiti$itasnya yang tinggi. rinsip dari metode ini adalah dengan

mempersiapkan suspensi sel tumor dan untuk memberikan sejumlah besar implan


8/31

subkutan pada hewansyngeneic, yang mencakup berbagai ukuran inokulum, dan

jika mungkin mencakup tingkatan /0 persen ambilan tumor. +ewan yang

digunakan, biasanya tikus, kemudian diamati untuk jangka waktu cukup lama

untuk merekam hampir setiap tumor yang dapat tumbuh dari implan sel tunggal.

!ingkat-ambilan diplot terhadap ukuran inokulum dan titik ambilan /0 persen

ditambahkan, ini biasanya disebut jumlah sel 9!"/09. ercobaan dilakukan secara

bersamaan pada sel perlakuan dan sel kontrol dan fraksi sur$i$al ditunjukkan

dengan rasio nilai !"/0.

enambahan secara belebihan sel-sel yang telah diradiasi dengan dosis letal

meningkatkan tingkat ambilan# dengan menggunakan manu$er ini, Steel dan

'dams %167/& menemukan !"/0dari 1-3 sel tumor paru-paru 4ewis dan dengan

demikian dapat mengukur kelangsungan hidup sel sampai dengan 10-F. :etode ini

hanya akan berjalan dengan baik tanpa adanya respon imun terhadap tumor

cangkokan, yang secara relatif merupakan situasi yang jarang terjadi terutama

dengan tumor yang diinduksi secara kimiawi dan $iral.

Uji in vitro jangka pendek

ebutuhan untuk mengembangkan uji in $itro yang memberikan hasil lebih

cepat daripada alat tes klonogenik muncul dari ketertarikan dalam prediksi respon

tumor terhadap pengobatan %lihat )ab 23&. )erbagai tes telah diusulkan tapi

reproduktifitas dan kemampuannya untuk dapat diandalkan telah sering menjadi

batasan dalam kegunaan klinis uji-uji ini. !iga kendala umum antara lain(

1. Sampel biopsi tumor manusia mengandung baik sel tumor maupun

jaringan ikat normal# keduanya dapat tumbuh di bawah kondisi-kondisi uji

dan mungkin sulit untuk membedakan bentukan koloni dengan sel-sel

tumor.

2. )ila metode yang digunakan membutuhkan diproduksinya suspensi sel

tunggal, haruslah sangat berhati-hati dalam memisahkan kumpulan sel,

karena hal ini dapat khas dapat meningkatkan nilai hitung koloni nantinya.

3. Sel-sel yang dimatikan dengan menggunakan radiasi membutuhkan waktu

untuk mati %misalnya lihat gambar .1& dan dalam uji jangka pendek sel-


9/31

sel ini mungkin akan keliru sel-sel tumor yang bertahan# dengan demikian,

metode yang digunakan mungkin tidak dapat dengan mudah membedakan

antara sel-sel yang raiosensitif dan sel-sel yang mati dengan cepat setelah

iradiasi.

)anyak prinsip-prinsip dasar yang mendasari prediksi respon tumor

dibicarakan di dalam buku yang diedit oleh Ehapman dkk %16>6&. @ji non-

klonogenik untuk sel-sel tumor antara lain sebagai berikut(

Uji $ikronukleus

Sel tumor yang dibudidayakan dengan adanya cytochalasin-), yang

menghambat sitokinesis, menghasilkan sel binukleat, dan dengan demikian

memungkinkan inti sel yang telah mengalami satu kali pembelahan pasca

perlakuanakanteridentifikasi. :icronuclei dapat dihitung sebagai badan

eAtranuclear kecil. ?rekuensinya meningkat dengan dosis radiasi dan

memnunjukkan ukuran sensiti$itas radiasi %Streffer et al., 16>F&. eandalan

metode ini dibatasi oleh fakta bahwa sel-sel diploid, polyploid dan aneuploidmungkin berbeda dalam toleransinya akan kerusakan genetik dan dengan

demikian terhada pembentukan mikronukleus pula.

Uji pertu$uhan sel

)erbagai metode telah digunakan untuk mengukur pertumbuhan kultur yang

berasal dari spesimen tumor kontrol dan perlakuan, dan dengan demikian untuk

mendapatkan ukuran radiosensiti$itas atau chemosensiti$itas. !ergabungnya

radioisotop seperti 3+-timidin telah banyak digunakan. Suatu garam tetraDolium,

3-%,/ "imethylthiaDol-2-il&-2,/-diphenyl tetraDolium bromide %:!!&, digunakan

untuk mewarnai kultur sel dan dengan demikian dengan menggunakan uji

kolorimetri, untuk memperkirakan tingkat pertumbuhan %Earmichael dkk., 16>7#

Iasserman dan !wentyman, 16>>&. @ji ini dapat digunakan untuk menge$aluasi

pertumbuhan pada plat microtiter dan dengan ketelitian terhadap faktor

teknis,dapat mendapatkan ukuran nilai radiosensiti$itas. Jeagen 3-%,/-

dimethylthia-Kol-2-il&-/-%3 carboAymethoAyphenyl&-2-%-sulfofenil&-2+-


10/31

tetraDolium %:!S& merupakan pengembangan dari :!! dan membentuk

formaDans yang larut melalui bioreduksi oleh sel. +al ini memiliki keuntungan

yaiitu menyingkirkan kesalahan yang rawan terjado pada langkah

solubilisasi8pelarutan yang diperlukan untuk microkulture tes tetra-Dolium, yang

menggunakan :!! %oodwin et al., 166/&. :etode tersebut rentan terhadap

pertumbuhan berbagai fibroblast, dan untuk studi pada sel leukemia mungkin

akan lebih baik mewarnai sel secara berbeda-beda dan menganalisis kultur secara

mikroskopis %)osanLuet, 1661&.

Uji kerusakan D%&

ini dimungkinkan untuk mengukur kerusakan "C' secara langsung melalui

deteksi antibodi fokus-fokus histon terfosforilasi +2'5 %M+2'5& di dalam inti

sel, dengan menggunakan image cytometry atau flow cytometry. "itemukan

bahwa tingkat kerusakan M+2'5 %ukuran perbaikan "C'& berkorelasi dengan

radiosensiti$itas selular yang diukur dengan uji klonogenik, meskipun hubungan

itu tidaklah begitu sempurna %:achail et al., 2003&. Selain itu, persentase sel

tumor yang mempertahankan fokus M+2'5 2 jam setelah radiasi dosis tunggal

atau terbagi tampaknya menjadi indikator radiosensiti$itas seluler yang mungkin

berguna di klinik %loko$ et al., 200F&.

Meto'e-$eto'e 'engan $enggunakan hitung sel pasti

:etode yang dijelaskan sejauh ini melibatkanplatingsuatualiquot %sebagian&

dari suspensi sel yang rata-rata akan berisi sel dengan jumlah yang diketahui.

umlah sebenarnya dari sel akan ber$ariasi menurut statistik oisson. @ntuk studi

tentang efek dosis-dosis radiasi rendah %di mana efeknya kecil& ketepatan statistik

yang lebih besar dapat dicapai dengan mengetahui persis berapa banyak sel yang

di-plat-kan. +al ini dilakukan dengan menggunakan dua metode utama %lihat

)agian .1&. Sebuah penyortir sel yang diaktifkan dengan fluoresensi

%fluorescence-activated cell sorterG?'ESH& memungkinkan sejumlah tertentu sel

dilapisi ke dalam piringankultur %"urand, 16>F&. Sebuah alternatif adalah dengan

menggunakan sistem mikroskopis pengenalan sel hidup %:arples dan oiner,


11/31

1663&, yang memungkinkan koordinat spasial sel direkam, selanjutnya

pembentukan koloni oleh setiap sel indi$idu dapat diperiksa. edua metode ini

memberikan presisi tinggi di wilayah awal kur$a sur$i$al sel dan penggunaannya

mengarahkan pada identifikasi hiper-radiosensiti$itas %+JS& bahkan terhadap

dosis rendah %lihat )agian .1&.

4.(. )eran'ingan tes*uji

erbandingan dari hasil-hasil sur$i$al sel antar tes dapat memberikan

konfirmasi penting dalam $aliditasnya. ;nformasi ini dapat berharga baik pada

tingkatan praktis maupun fundamental. ada tingkatan praktis, kiranya logis untuk

mengkonfirmasi uji jangka pendek yang cepat terhadap hasil tes klonogenik lebih

sulit tetapi lebih dapat diandalkan. ertanyaan yang lebih umum adalah apakah uji

survival sel di dua lingkungan pertumbuhan yang berbeda benar-benar

mengidentifikasi populasisurvivalsel tumor %yang berhasil bertahan& yang sama.

)iasanya, sel survival in situ pada pasien atau pada hewan percobaan yang akan

ditentukan, dan untukmenargetkan sel-sel tumor sebagai subjek dalam prosedur

ekstraksi dan lingkungan pertumbuhan buatan mungkin juga akan menghasilkan

kesulitan8kesalahan. Bleh karena itu meyakinkan bahwa perbandingan yang teliti

antara tes klonogenik in $itro, di paru-paru tikus dan dengan transplantasi

subkutan telah menunjukkan kesepakatan temuan yang baik untuk studi tumor

tikus %Steel dan Stephens, 16>3&.

4.+. Mengga$arkan huungan antara survival sel 'an 'osis

ra'iasi

enelitian dalam biologi penyinaran eksperimental meliputi studi pada

tingkatan sel, hewan dan manusia. enelitian ini berkutat di tingkat dasar, dengan

molekul, bio-kimia dan sifat biofisik cedera akibat radiasi. :odel deskriptif

merupakan bagian penting dari penelitian biologi penyinaran( model-model ini

memberikan sebuah kerangka untuk menganalisis dan membandingkan data dan

akhirnya untuk membantu dalam membangun teori-teori yang konsisten dari

tindakan radiasi baik in $itro dan in $i$o. :odel dan perhitungan juga


12/31

terkadangdiperlukan untuk menghubungkan penelitian eksperimental terhadap

pengobatan klinis kanker dengan tujuan meningkatkan terapi. ada bagian

berikut, kami akan menjelaskan model yang paling penting yang digunakan untuk

menggambarkan dan menganalisis hubungan antara kelangsungan hidup sel dan

dosis radiasi.

4.,. atatan $engenai respon ra'iasi pa'a tingkatan $olekular.

Jadiasi membunuh sel-sel dengan memproduksi partikel bermuatan sekunder

dan radikal bebas dalam inti yang pada akhirnya akan menghasilkan berbagai

jenis kerusakan pada "C'. )ukti bahwa kerusakan "C' adalah penyebab utama

kematian sel %cell kill& dan mutasi oleh radiasi dijelaskan dalam )ab 2, )agian

2.1. Setiap radiasi dosis 1 y transfer linear energi rendah%low-linear energy

transfer G4=!H& menghasilkan lebih dari 1000 kerusakan dasar, sekitar 1000

inisial untai tunggal putus dan sekitar 20-0 awal untai ganda putus %double-

strand breaksG"S)sH&. )eberapa lesi yang lebih penting dibanding yang lainnya

dan letalitas radiasi berhubungan paling signifikan dengan jumlah residual, "S)s

yang tidak dapat diperbaiki beberapa jam setelah iradiasi. ika kematian sel

berubah dengan mengubah 4=!, tingkat oksigen, konsentrasi thiol atau suhu,

maka untuk radiasi dosis tetap hanya jumlah "S)s yang betul-betul berkorelasi

dengan perubahan kematian sel. !erputusnya untai tunggal, kerusakan dasar dan

ikatan silang "C'-protein tidak mencerminkan perubahan dalam kematian sel

untuk semua faktor pengubah ini. Bleh karena itu putusnya untai ganda "C'

%"C' "S)& dianggap sebagai jenis dari kerusakan sel yang paling penting. +anya

satu "S) residual %atau NtembahanO& di bagian penting "C' mungkin sudah

cukup untuk menghasilkan kelainan kromosom yang signifikan dan dengan

demikian mensterilkan %mandul& sel.

4.. Teori target

Sebuah cara sederhana untuk membayangkan bagaimana radiasi bisa

membunuh sel-sel adalah dengan gagasan bahwa mungkin ada daerah tertentu

dari "C' yang penting untuk mempertahankan kemampuan reproduksi sel.


13/31

"aerah sensitif ini dapat dianggap sebagai target spesifik terhadap cedera radiasi

sehingga kelangsungan hidup sel setelah paparan radiasi akan berhubungan

dengan jumlah target yang diinakti$asi . 'da dua $ersi dari gagasan ini yang

umumnya digunakan . Persi pertama dari teori ini mengusulkan bahwa hanya satu

tembakan radiasi pada target tunggal sensitif akan mengakibatkan kematian sel .

!eori ini disebut inakti$asi target-tunggal tembakan-tunggal, dan teori ini

mengarah pada bentuk kur$a sur$i$al seperti yang ditunjukkan pada ambar. .a

. ur$a sur$i$al merupakan suatu eksponensial %yaitu garis lurus dalam plot semi-

logaritmik sur$i$al sel terhadap dosis&. @ntuk menurunkan persamaan kur$a

sur$i$al ini , statistik oisson dapat diterapkan . "engan anggapan bahwa selama

iradiasi terjadi tembakan dengan jumlah yang sangat besar pada sel-sel yang

berbeda, namun probabilitas % p & dari tembakan berikutnya yang terjadi pada sel

yang tertentu sangatlah kecil . dengan demikian, untuk setiap sel,

p%sur$i$al& < p%0 hits& < eAp%-"8"0&

dimana "0 didefinisikan sebagai dosis yang memberikan rata-rata satu

hit8tembakan per sasaran sel. "osis "0y mengurangi sur$i$al8kelangsungan

hidup dari 1 menjadi 0,37 %yaitu untuk e -1&, atau dari 0,1 menjadi 0,037, dan

seterusnya, "8"0adalah jumlah rata-rata tembakan per sasaran %dan dalam hal ini

per sel&. ;ni adalah alasan mengapa %seperti pada ambar .7, kemudian.& skala

sur$i$al sel kadang-kadang ditulis sebagai %S&( ini merupakan skala logaritma

natural fraksi sur$i$al dan juga merupakan jumlah yang setara dengan 9lesi letal9

per sel.

"alam contoh ini %ambar .a& "0< 1,F y. ur$a sur$i$al lurus seperti ini

biasanya dijumpai untuk inakti$asi $irus dan bakteri. ur$a semacam ini juga

mungkin tepat dalam menggambarkan respon radiasi dari beberapa sel manusia

yang sangat sensitif %normal dan maligna& dan juga respon radiasi pada tingkat

dosis yang sangat rendah %lihat )ab 12, )agian 12.3& dan respon terhadap radiasi

4=! tinggi %lihat )ab F, )agian F.3&. "engan demikian, jenis kur$a sur$i$al

9target tunggal tembakan tunggal9 %singgl- target singgle-hit& sebenarnya

bernilai$alidbila berada di luar kerangka Nteori targetO. ;ni menggambarkan situasi


14/31

sederhana di mana bilaindi$idu sel menerima sejumlah radiasi yang lebih besar

dari "0maka sel akan mati, jika tidak, maka sel akan bertahan.

@ntuk sel mamalia pada umumnya, respon sel terhadap radiasi biasanya

digambarkan dengan kur$a sur$i$al'shouldered9. "alam upaya untuk meniru jenis

respon ini, teori target $ersi yang lebih umum diusulkan, disebut sebagai

inakti$asi multitarget tembakan tunggal. "alam ekstensi ide target ini, hanya satu

tembakan radiasi pada setiap n sel target sensitifyang diperlukan untuk

menyebabkan kematian sel. )entuk kur$a sur$i$al teori ini ditunjukkan pada

ambar. .b. Sekali lagi, argumen dapat dikembangkan dengan menggunakan

statistik oisson,

p%0 tembakan terhadap target spesifik& < eAp%-"8"0&, dengan demikian

p%target spesifik terinakti$asi& < 1 eAp%-"8"0&

arena terdapat n target di dalam sel

p%semua n target terinakti$asi& < %1 eAp%-"8"0&&n

ambar .b menunjukkan bahwa kur$a sur$i$al tembakan tunggalmultitarget memiliki pundak dengan ukuran yang dapat itunjukkan melalui

ambang dosis quasi %"L&. "osis ini berhubungan dengan n dan "0 melalui

persamaan(

"L< "0logen

@ntuk contoh pada gambar .b, kami memilih n < 30 dan "0< /, y. ur$a

sur$i$al multitarget seperti ini telah terbukti bermanfaat dalam menggambarkan

respon radiasi sel-sel mamalia pada dosis tinggi Ndi luar pundak kur$aO. ur$a ini

tidak menggambarkan dengan baik respon sur$i$al pada dosis lebih rendah yang

secara klinis lebih rele$an.

.6. ermasalah dengan target

enurunan hubungan sur$i$al sel sederhana dalam perihal target dan

tembakan, terutama kur$a sur$i$al lurus ditunjukkan pada ambar .a,

merupakan ide intelektual yang menarik dan telah mendominasi pemikiran


15/31

radiobiologis untuk waktu yang lama . ;stilah 9"09 masih seringdigunakan.

esulitan utama dengan konsep ini adalah bahwa sejauh ini target radiasi

spesifikuntuk sel mamalia belum teridentifikasi, meskipun banyak upaya untuk

menemukannya. Sebaliknya, apa yang ditemukan adalah peran kunci dari

putusnya untai "C' dan perbaikannya, dengan lokasi kerusakan "C' demikian

%seperti di atas& yang umumnya tersebar seluruh inti sel %lihat )ab 2&. Sebuah

kelemahan nyata dari model multitarget adalah, seperti ditunjukkan pada

ambar . .b, model ini memprediksi respon yang datar untuk setiap dosis

radiasi sangat rendah . +al ini tidak didukung oleh data eksperimen (

terdapatbanyak bukti kematian sel yang signifikan pada dosis rendah dan bukti

untuk kur$a sur$i$al sel yang memiliki kemiringan awal terbatas. @ntuk

mempertimbangkan hal ini, model multitarget telah disesuaikan dengan

menambahkan tambahan komponen sasaran tunggal. ersamaan yang dihasilkan

untuk kur$a sur$i$al disebut sebagai model dua komponen (

p%sur$i$al& < eAp%-"8"0&

%1 %1-eAp%-"%18"0-18"1&&&n

&

enis kur$a sur$i$al ini diilustrasikan pada gambar ./a. sebagai tambahan

terhadap parameter n, "0 dan "L, kur$a ini juga memiliki parameter "1, yang

memperbaiki kemiringan awal kur$a %yaitu dosis yang dibutuhkan pada regio

dosis rendah untuk mengurangi nilai sur$ical dari 1 menjadi 0,37&. "alam contoh

ini, n < 30 dan "0< 1,F y, dan "1< ,F y. ur$a jenis ini sekarang dengan

benar dapat memprediksi kematian sel terbatas di wilayah dosis rendah tetapi

masih memiliki kelemahan bahwa perubahan dalam sur$i$al sel selama rentang 0

sampai "L terjadi hampir linear. ;ni berarti bahwa harusnya tidak ada kerusakan

terjadi saat dosis per fraksi diturunkan di bawah 2 y, yang biasanya

bukanlahmerupakan suatu permasalahan baik baik secara eksperimental ataupun

radio-terapi klinis %lihat )ab >, ambar >.1 dan >.2, )ab 10, )agian 10.3&. Suatu

cara untuk mengatasi keterbatasan ini adalah dengan menggunakan multitarget

ketimbang komponen-sasaran tunggal untuk kemiringan awal kur$a. Camun, hal

ini menyebabak membuat model terlalu rumit dan menjadi kurang bermanfaat


16/31

dalam membandingkan respon sur$i$al. :odel kur$a membuthkan setidaknya

empat parameter, akan sedikit bermanfaat dalam membantu untuk memahami

mekanisme dasar menentukan efek radiasi.

4.1/. Mo'ellinear kua'rat

)entuk sur$i$al sel secara kontinyu melengkung ke bawah secara sederhana dapat

dijelaskan oleh hukum kedua polinomial, dengan suatu konstanta nol untuk

memastikan bahwa S? < 1 pada dosis nol. Jumus ini secara persis merupakan

rumus yang disebut sebagai model linear kuadrat %4Q&. :eskipun kita dapat

menganggap rumus ini didasarkan murni atas perhitungan matematis %yaitu rumus

sederhana yang menggambarkan kur$a&, tetapi juga memungkinkan untuk

menyisipkan mekanisme radiobiologis di dalamnya. Jumus untuk sur$i$al sel

adalah(

-;n%S& < R" T"2

p%sur$i$al& < eAp%-R" - T"2&

dan kur$a sur$i$al selnya digambarkan dalam ambar. ./b. :eskipun bentuk

model 4Q dan model rumit dua komponen secara sepintas sama %bandingkan

ambar ./a dengan ambar ./b&, Jumus 4Q sederhana memberikan penjelasan

yang lebih baik mengenai respon radiasi di wilayah dosis rendah %0-3 y&( kur$a

sur$i$al 4Q terus melengkung tanpa adanya bagian lurus baik pada dosis radiasi

yang rendah maupun tinggi. )entuk %atau NlengkunganO& ditentukan oleh rasio R 8

T.

arena dimensi parameter untuk R adalah y1 dan untuk T adalah y2,

dimensi R 8 T adalah y# seperti yang ditunjukkan pada ambar. ./b, dimensi

merupakan dosis di mana kontribusi linear terhadap cedera %R" pada skala

logaritmik& sama dengan kuadrat kontribusi %T"2&. Jespon sel terhadap radiasi

pengion pekat seperti neutron atau R-partikel, biasanya membentuk kur$a sur$i$al

curam dan mendekati eksponensial %lihat ambar. F.2&. Seperti yang ditunjukkan

dalam ambar. ./, hal ini akan dijelaskan dalam model dua-komponen melalui


17/31

rasio "18"0mendekati 1,0, atau dalam model 4Q dengan rasio R 8 T yang sangat

tinggi.

Seperti ditunjukkan dalam ambar. ./, model 4Q tidak memiliki "0karena

kur$a sur$i$al terus melengkung ke bawah dengan meningkatnya dosis sehingga

kur$anya tidak pernah benar-benar lurus. Camun, kur$a ini terkadang bermanfaat

untuk dapat mengkon$ersi secara kasar antara R, T dengan " 0, misalnya, ketika

membandingkan dua temuan penelitian yang masing-masing telah dijelaskan

dengan model yang berbeda. "eskripsi matematis yang tepat dari !he " 0adalah

merupakan kebalikan dari diferensial hukum pertama dari -ln%S& sehubungan

dengan dosis. :enerapkan definisi ini dengan model 4Q menghasilkan " 0< 18%R

2T"&. Jumus ini menunjukkan bahwa, dalam model 4Q, " 0 efektif tidak

konstan, tetapi menurun dengan meningkatnya dosis.

:odel 4Q kini digunakan secara luas baik dalamradiobiologi eksperimental

maupun klinis dan umumnya berfungsi dengan baik dalam menggambarkan

respon terhadap radiasi in $itro dan in $i$o. 'pakah yang bisa menjadi dasar

pembenaran mekanistiknya* Suatu ide sederhana adalah bahwa komponen linear

GeAp %-U"&H mungkin berasal dari peristiwa satu jalur %single-track events&

sedangkan komponen kuadrat GeAp %-V"2&H mungkin berasal dari peristiwa dua

jalur %double-track events). enafsiran ini didukung oleh studi tentang efek

tingkatan dosis %lihat )ab 12, )agian 12.3&, yang menunjukkan bahwa kur$a

sur$i$al sel ketikatingkatan dosis dikurangi,kur$a sur$i$al sel menjadi lurus dan

cenderung menyerupai kemiringan awal kur$a dosis tingkat tinggi( komponen

kuadrat kematian sel menghilang, hanya menyisakan komponen linear. +al ini

sudah dapat diprediksi, karena pada tingkat dosis rendah peristiwa single-track

akan terjadi seiring dengan waktu dan probabilitas8kemungkinan interaksi akan

menjadi rendah. :eskipun interpretasi dari persamaan 4Q ini nampaknya masuk

akal, tetapi sifat interaksi antara jalur yang terpisah masih menjadi bahan

perdebatan. Ehadwick dan 4eenhouts %1673& mendalilkan bahwa jalur yang

terpisah mungkin menembak untaian yang berlawanan dari double-helix"C' dan

dengan demikian membentuk "S). ita sekarang tahu bahwa hal ini tidak


18/31

mungkin, mengingat probabilitas yang sangat rendah dari dua jalur saling

berinteraksi dalam dimensi molekul "C' %diameter c. 2,/ nm& dengan dosis

hanya beberapa y. ;nteraksi antara regio yang lebih luas dari struktur "C' yang

kompleks, atau antara "C' dalam kromosom yang berbeda, merupakan

mekanisme yang masih lebih masuk akal %lihat )ab 2, )agian 2.7&

4.11. Mo'el !e'era letal yang se!ara potensial letal.

Eurtis %16>F& mengusulkan model 44 sebagai Nmodel perbaikan kematian

sel yang tergabungO %unified repair model&. Jadiasipengion dianggap

menghasilkan dua jenis lesi( lesi yang dapat diperbaiki %repairable& %berpotensi

letal& lesi dan yang tidak dapat diperbaiki %non-repairable& %letal&. 4esi yang tidak

dapat diperbaiki menghasilkan efek letaltembakan tunggal dan karena itu

menghasilkan komponen linear kematian sel G< =Ap %-R"&H. =fek akhir dari lesi

yang dapat diperbaiki bergantung pada interaksi proses perbaikan dan dan proses

perbaikan yang salah %misrepair&. roses yang terakhir inilah %misrepair& yang

mengarah pada komponen kuadrat dalam kematian sel. Seperti ditunjukkan dalam

ambar. .F, model memiliki dua parameter sensiti$itas %W4 menentukan jumlah

lesi yang tidak dapat diperbaiki yang diproduksi per unit dosis, dan W4 jumlah

lesi yang dapat diperbaiki&. !erdapat pula juga dua konstanta laju%X4

menentukan tingkat perbaikan lesi yang dapat diperbaiki, dan X24 laju di mana

sel-selmengalami interaksi dan dengan demikian di-misrepair&.

:odel ini menghasilkan kur$a sur$i$al sel yang hampir identik dengan

persamaan 4Q, turun ke tingkat sur$i$al sekitar 10-2. Bleh karena itu dapat

diambil untuk memberikan suatu interpretasi mekanistik yang mungkin untuk

persamaan 4Q. :odel ini memprediksi bahwa, dengan berkurangnya tingkatan

dosis, kemungkinan interaksi lesi berpotensi letal akan turun, dan nilai-nilai

parameter didapatkan akan memungkinkan model untukmensimulasikan secara

akurat data sur$i$al sel pada sel manusia dan hewan yang diradiasi pada berbagai

tingkat dosis %lihat )ab 12, )agian 12.3 dan 12./&.

4.12. Mo'el saturasi*kejenuhan peraikan


19/31

:odel 44 Eurtis adalah contoh dari model interaksi lesi yang juga

mencakup proses perbaikan. ambar .7a menunjukkan bagaimana model ini

menghasilkan kur$a sur$i$al sel yang melengkung ke bawah( kur$a putus-putus

menunjukkan komponen kematian sel yang disebabkan oleh lesi single-trackyang

tidak dapat diperbaiki. ur$a ini merupakan lesi letal tambahan yang dihasilkan

oleh interaksi biner lesi berpotensi letal yang menghasilkan kur$a melengkung ke

bawah.

:odel kelas lain adalah model saturasi perbaikan, yang mengusulkan bahwa

bentuk kur$a sur$i$al bergantung hanya pada tingkat perbaikan yang sesuai dosis.

ambar .7b, c, menunjukkan ide ini. +anya satu jenis lesi dan kematian

tembakan tunggal yang didalilkan8dihipotesiskan, dan tidak adanya perbaikan lesi

ini, menghasilkan kur$a sur$i$al putus-putus yang curam pada ambar. .7b.

ur$a sur$i$al akhir %garis utuh& dihasilkan dari perbaikan beberapa lesi ini,

namun, jika enDim perbaikan menjadi jenuh %ambar .7c &, tidak terdapat enDim

perbaikan yang cukup untuk mengikat semua lokasicedera secara bersamaan

sehingga kecepatan reaksi perbaikan tidak lagi meningkat dengan meningkatnyacedera. Bleh karena itu pada dosis tinggi %lebih banyak lesi&, secara proporsional

hanya terjadi sedikit perbaikan selama selang waktu yang ada sebelum kerusakan

menjadi permanen# hal ini akan mengarah padacedera residu yang lebih banyak

dan kematian sel yang lebih besar. :ekanisme fiksasi cedera yang tidak dapat

diperbaiki belum dapat dipahami tetapi mungkin terkait dengan masuknya sel

yang membawa kerusakan tersebut ke dalam proses sintesis "C' atau mitosis .

erlu diperhatikan bahwa alternatif hipotesis NsaturasiO, mengarah pada

konsekuensi yang sama, yaitu bahwa kumpulan enDim perbaikan

banyakdigunakan selama proses perbaikan, sehingga pada dosis yang lebih tinggi

sistem perbaikan akan habis dan kurang mampu memperbaiki semua kerusakan

yang diinduksi.

!abel .1 menggambarkan bagaimana perbedaan konseptual mendasar antara

model akumulasi lesi8interaksi seperti 944 Eurtis dan model perbaikan

bergantung dosis dalam mempengaruhi interpretasi beberapa fenomena


20/31

radiobiologis %oodhead, 16>/&. edua jenis model memprediksikan kur$a linear

kuadrat sur$i$al sel di wilayah dosis klinis yang rele$an. :odel-model ini juga

memberikan penjelasan yang baik akan pemulihan dengan dosis terbagi %lihat )ab

7, )agian 7.3&, mengubah efekti$itas dengan 4=! %lihat )ab F, )agian F.3& dan

efek tingkatan dosis %lihat )ab 12, )agian 12.2&. Saat ini, para ilmuwan tidak

yakin apakah radiasi interaksi lesi atau kejenuhan perbaikan benar-benar ada

dalam sel, tetapi mungkin juga bahwa studi molekuler dan mikrodosimetrikpada

akhirnya akan menentukan penjelasan mana yang benar %mungkin keduanyaY&.

4.13. Mo'el linear kua'rat kuik

:odel 4Q menggambarkan respon seluler terhadap radiasi pengion dengan

sangat baik pada dosis kurang dari sekitar /-F y dan merupakan model yang

lebih dipilih untuk digunakan dalam rentang dosis ini. Camun, pada dosis yang

lebih tinggi respon sur$i$al sel seringkali ditemukan lebih mirip dengan hubungan

linear antara-4n%S& dan dosis, seperti yang dijelaskan dalam model berdasarkan

teori target.

Suatu cara sederhana untuk menyesuaikan model 4Q untuk menjelaskan

respon yang lebih linier pada dosis yang lebih tinggi adalah dengan menambahkan

istilah tambahan sebanding dengan pangkat tiga dosis, tetapi berlawanan tanda

dengan istilah linear dan kuadrat. ;ni disebut sebagai linear-kuadrat-kubik, atau

:odel 4QE(

-;ns%S& < R" T"2M"3

p%sur$i$al& < eAp%-R" - T"2 M"3

erbandingan antara model 4Q dan 4QE ditunjukkan pada ambar. .>.

"engan mengambil diferensial hukum kedua dari -ln%S& sehubungan dengan

dosis, dapat ditunjukkan bahwa kur$a sur$i$al dapat diluruskan pada dosis " 4

dengan memilih M < T8%3"4&. "alam contoh ambar. .>, kur$a 4QE menjadi

garis lurus dengan dosis, "41> y.


21/31

Seperti halnya dengan model dua komponen, sebuah kelemahan dari model

4QE adalah penambahan parameter ketiga, tetapi karena model 4QE merupakan

polinomial sederhana, model ini tetap masih dapat diaplikasikan secara lebih

matematis daripada model teori target. :odel 4QE sebenarnya hanyalah

merupakanpendekatan polinomial hukum ketiga untuk model 44Eurtis, yang

juga menunjukkan hubungan yang lebih linier antara ln-%S& dan dosis

dibandingkan dengan yang diperkirakan oleh model 4Q, pada fraksi sur$i$al

kurang dari sekitar 10-2.

4.14. 0ipersensitivitas 'osis ren'ah

:odel 4Q dan interpretasi mekanistiknya %944 Eurtis dan kejenuhan

perbaikan& secara adekuat menggambarkan respon seluler terhadap radiasi di atas

sekitar 1y. Sulit untuk membuat pengukuran yang akurat dari kematian sel oleh

dosis radiasi di bawah ini, tetapi masalah ini sebagiannya telah diatasi dengan

metode yang menentukan dengan tepat jumlah sel 9beresiko9 dalam uji pembentuk

koloni%lihat )agian .&. +al ini dapat dicapai dengan menggunakan ?'ES

untukmem-plat-kan jumlah sel yang tepat atau scanning mikroskopis untuk

mengidentifikasi jumlah sel secara tepat setelah plating. :enggunakan teknik

tersebut, dapat ditunjukkan bahwa banyak sel mamalia sebenarnya menunjukkan

jenis respon radiasi seperti yang ditunjukkan pada ambar. .6 pada dosis kurang

dari 1 y. "i bawah sekitar 10 cy, sel-sel menunjukkan +JS, yang dapat

dicirikan dengan kemiringan %Rs& yang jauh lebih curam daripada kemiringan yang

diharapkan dengan kembali meramalkan respon dari pengukuran dosis tinggi %R r&.

!ransisi %selama sekitar 20->0 cy& dari respon sensitif menjadi resisten disebut

sebagai regio peningkatan radioresistesi %;JJ&. ?enomena ini awalnya ditemukan

pada sel mamalia oleh :arples dan oiner %1663& menggunakan fibroblas

hamsterP76 dan diduga disebabkan oleh peningkatan tingkat perbaikan "C' dari

sel-sel di regio ;JJ %oiner et al., 2001&. +al ini terjadi karena fase istirahat siklus

sel yang cepat, yangdiradiasi pada fase 2 siklus sel, hanya terjadi ketika terdapat

cukup "S)s "C' untuk memicu fosforilasi protein '!: pengenal-cedera %'!:


22/31

damage recognition protein&. ?enomena iniutamanya mulai terjadi hanya bila

dosis rata-rata melebihi sekitar 10 cy %:arples et al., 2003&.

:odel 4Q dapat dimodifikasi untuk mencakup proses ini dan hasilnya

disebut sebagai model perbaikan terinduksi %;ndJep&(

p%sur$i$al& < -eAp%-Rr"%1 %Rs8Mr 1&eAp%-"8"c&& T"2&

"alam persamaan ini, "csekitar 0,2 y dan menggambarkan dosis di mana

mulai terjadi transisi dari respon +JS menuju respon ;JJ. ada dosis yang sangat

tinggi %"ZZ"c&, persamaan .F cenderung seperti model 4Q dengan parameter

aktif Rr dan T. ada dosis yang sangat rendah %"[["c&, persamaan di atas

cenderung seperti model 4Q dengan parameter aktif R sdan T. "engan demikian

model ;ndJep terdiri dari dua model 4Q dengan sensiti$itas R yang berbeda

bergantung pada dosis yang diberikan, yang digabungkan menjadi satu

persamaan.

!elah diusulkan bahwa fenomena +JS ini mungkin dapat dimanfaatkan

secara klinis jika secara praktiknyaradioterapi dapat dihantarkan dalam fraksi

dosis jumlah yang sangat besar, masing-masing kurang dari 0,/ y. !ujuannya

adalah untuk mengambil keuntungan dari radiosensiti$itas ekstra di wilayah +JS,

yang dapat meningkatkan respon tumor yang diketahui resisten terhadap

radioterapi pada dosis 2 y per fraksi.

)TUMBU0&% TUM D&% S)%%& T0&D&) &D5&S5

,.2. espon Tu$or Terha'ap a'iasi

)en'ahuluan

=fek radiasi pada tumor secara klinis pada kondisi eksperimental yang

baik dapat diukur dengan bebrapa titik point, termasuk kontrol tumor lokal,

mencegah pertumbuhan kembali tumor dan regresi tumor. engontrolan tumor,

tujuan dari terapi radioterapi. eningkatan pada pengontrolan tumor setelah

radioterapi telah di buktikan, pada banyak percobaan klinik, pada pembuktian

kemampuan bertahan hidup yang lebih lama pada pasien kanker. Blehnya itu,

kontrol terhadap tumor secara konsep ujungnya lebih baik secara klinis dan


23/31

in$estigasi eksperimen pada peningkatan radioterapi. !umor lokal terkontrol

ketika semua sel yang di klon %mis. Sel yang mungkin berproloferasi dan

menyebabkan rekurensi setelah radioterapi& telah di non aktifkan. emungkinan

keberhasilan pengontrolan tumor lokal tergantung pada dosis radiasi dan

hubungan secara langsung dengan angka kemampuan bertahan hidup sel tumor

clonogenic. Jegresi tumor adalah titik akhir yang tidak spesifik untuk menguji

respon radiasi. :enguji penundaan pertumbuhan kembali tumor di perluas

menggunakan eksperimen radiobiology. enundaan pertumbuhan tumor

meningkat dengan dosis radiasi, tetapi karena keterbatasan metodologinya, hal ini

sulit atau bahakan tidak mungkin secara akurat memperkirakan kematian sel.

Ke$a$puan Bertahan 0i'up Sel ClonogenicSetalah )enyinaran

Jadioterapi meningkat secara efektif pada pembunuhan sel tumir

clonogenic. +ubungan kuantitatif antara dosis radiasai, inakti$asi sel clonogenic

dan kontrol tumor lokal sebaiknya di tegakan secara klinis pada kondisi

eksperimental yang baik. ada radioterapi fractionated yang telah dibuktikan,

bahwa logaritma dari kemampuan bertahan hidup sel tumor clonogenicImenurun

sejajar dengan total dosis radiasi. ika dosis radiasi cukup ditingkatkan untuk

mensterilkan semua sel yang mungkin menyebabkan rekurensi, selanjutnya

kontrol tumor dapat dicapai. +ubungan ini di ilustrasikan pada gambar 7.3, yang

menunjukkan suatu teori kur$a kemampuan bertahan hidup clonogenic untuk

penyinaran fractionated dari suatu tumor model. !umor ini memiliki diameter

sekitar 3cm, terdiri dari 1010sel tumor dengan suatu bagian clonogenicdari 10\

%mis. !umor yang terdiri dari 106sel tumor clonogenic&. :isalkan suatu kepekaan

radiasi intermediet, fraksi lain dari 2 y di non-aktifkan /0\ dari sel clonogenic.

"engan kata lain, setelah suatu dosis 2 y /0\ dari kemampuan bertahan hidup

sel clonogenic, setelah y 2/\, setelah F y 12,/\, dan seterusnya. +asil ini

dalam suatu penurunan linear dari fraksi logaritma kemampuan bertahan hidup

sel clonogenic pada peningkatan dosis dan digambarkan oleh garis tidak putus-

putus pada diagram gambar 7.3. @ntuk contoh ini, dosis yang lebih tinggi dari F0

y angka kemampuan bertahan hidup sel dari tumor berkurang menjadi satu dan


24/31

kontrol tumor lokal dapat ditingkatkan. "engan jelas, hal ini adalah suatu

penyederahanaan karena kelalain, sebagai contoh, kemaungkinan perubahan

kepekaan penyinaran %mungkin berkat perubahan oksigenasi tumor& dan dari

repopulasi selama radioterapi fractionated. 'kan tetapi, pada pembuktian ini

parameter respon seperti respon parsial atau seluruhnya, dimana sering digunakan

sebagai deskripsi klinis, bukan akhir yang pasti untuk menge$aluasi radioterapi

kuratif. +al ini jelas dari respon parsial dari suatu kegagalan seluruhnya dari

pengobatan karena sebagian besar sel clonogenicternyata masih hidup. )ahkan

jika kita dapat mendeteksi tumor dengan gambaran radiologi %pada respon

komplit& suatu angka yang besar dari sel tumor clonogenicmampu bertahan hidup

pada pengobatan dan bisa rekurensi. Blehnya itu, pada kedua penelitain ini pada

pasien dan hewan percobaan, hanya mengamati pengobatan untuk waktu yang

lama untuk mendeteksi tumor yang kembali berkembang dapatkah dengan tepat

menentukan apakah pemberian pengobatan efektif mensterilkan semua sel tumor

clonogenic.

Kontol Tu$or 6okal

ika bukan suatu tumor tunggal tetapi suatu grup tumor %atau pasien&

dipertimbangkan, kemungkinan kontrol tumor lokal %!E& sebagai suatu fungsi

dari dosis radiasi dapat di jelaskan secara statistik dengan suatu distribusiPoisson

dari angka kemampuan bertahan hidup sel tumor clonogenic. "i jelaskan

penyebaran random dari induksi radiasi pembunuhan sel dalam suatu populasi sel

clonogenic. Sebagai suatu ilustrasi, satu gambaran kuat dosis radiasi yang

diberikan menyebabkan jumlah yang pasti dari Nlethal hitsO secara random

didistibusikan dalam suatu populasi sel. )eberapa sel akan menerima satu N lethal

hisO dan setelah itu mati. Sel lain yang menerima dua atau lebih Nlethal hitsO akan

mati juga. 'kan tetapi beberapa sel yang tidak di hit, maka oleh karena itu

kemampuan bertahan hidup dan setelahnya menyebabkan kegagalan lokal.

)erdasarkan statistik oisson, suatu dosis radiasi cukup diakibatkan pada rata-rata

satu Nletal hitO pada sel clonogeniclainnya pada suatu tumor %angka dari N lethal


25/31

hitsO tiap sel, m1& menghasilkan 37\ sel clonogenic yang mampu bertahan

hidup. ?raksi kemampuan bertahan hidup %S?& dapat dijelaskan pada (

S? < eAp% - m&

dan angka kemampuan bertahan hidup dari sel tumor %C& adalah (

C < C0 5 S?

dimana C0 mewakili angka inisial dari clonogenic. !E tergantung pada angka

kemampuan hidup sel clonogenic%C& dan dapat di kalkulasi (

!E < eAp % - C& < eAp % - C0S?&

+ubungan kuantitatif antara dosis radiasi, fraksi kemampuan bertahan

hidup dari sel tumor clonogenicdan bentuk !E basis biologi dari kontrol tumor

lokal sebagai suatu fungsi diuji dari kemampuan bertahan hidup sel tumor

clonogenic setelah penyinaran. ada penelitian serupa, kelompok tumor yang

ditransplantasi disinari dengan dosis ber$ariasi dan selama pengamatan yang

direkam apakah suatu tumor kembali berkembang %rekurensi& atau tidak % local

control&. ada perbandingan ukuran $olume tumor, yang mana pelatihan yang

sangat dibuthkan dan yang rentan pada $ariabilitas interobserver, pemberian nilai

dari rekurensi lokal atau lokal kontrol lebih mudah dan membuat pengujian

kontrol tumor lebih bisa di tegakkan. Cilai dari kontrol tumor lokal pada le$el

dosis lainnya %angka darii tumor terkontrol dibagi dengan angka total tumor& yang

diperoleh dan selanjutnya dianalisis berdasarkan kalkulasi karakteristik poin-poin

pada kursa dosis respon. ada sebagian besar, !E"/0 %mis. ebutuhan dosis

radiasi untuk mengontrol /0 \ dari tumor& yang dilaporkan %pembuktian kontrol

tumor lokal olehnya itu di sebut suatu pembuktian !E"/0 &.

Jange dosis total dari 30-100 y %dosis per fraksi berkisar dari 1.0 3.3

y& dan F dari > tumor per le$el dosis disembuhkan. 'ngka kontrol tumor lokal

ditetapkan 120 hari setelah akhir pengobatan. eriode pengamatan ini cukup

untuk model tumor ini untuk mendeteksi secara $irtual semua pertumbuhan

kembali tumor. Bbser$asi yang cermat pada penelitian sbelumnya, dimana hewan

diamati hingga mati %angka harapan hidup kira-kira 2 tahun&, diungkapkan bahwa

F/\ dari semua rekurensi ?a"u tumor terjadi kurang dari F0 hari dan 66\ kurang

dari 60 hari setelah akhir penyinaran. ur$a respon radiasi untuk eksebisi kontrol


26/31

tumor lokal suatu bentuk sigmoid dengan suatu nilai permulaan. "ibawah dosis

total dari sekitar /0y tidak ada tumor yang dikontrol, kemungkinan karena

tingginya angka sel clonogenicyang dapat bertahan selama pengobatan. "i atas

dosis awal, lokal !E ditingkatkan secara bertahap dengan meningkatkan dosis.

"ata dapat dicoba menggunakan suatu model statistik oisson-based dan !E"/0

dikalkulasi berdasarkan (

!E"/0< "05 %;nC0 ;n %;C2& &

dimana "0 menggambarkan sensitifitas radioterapi secara intrinsik dari sel

clonogenicdan C0 adalah angka dari clonogenicsebelum penyinaran. Cilai !E"/0

bisa digunakan untuk membandingkan hasil yang diperoleh dari model tumor

yang berbeda.

engujian !E"/0 telah digunakan secara luas untuk penelitian dan

modifikasi pengukuran dalam sensitifitas radiasi atau angka dari sel tumor

clonogenic dan e$aluasi data serta laporan hasil yang ditegakan dan

distandarisasi. =fek dari modifikasiing pengobatan pada !E lokal dapat diukur

dengan kalkulasi dose-modify factor%":?& (

":?

radiobiologi.docx

Documents