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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(11): 1447-1450. |
| The Anticancer Effect of Combined Intratumor Cisplatin Injection and Interstitial KTP Laser Therapy on Heterotransplanted Head and Neck Carcinoma. |
| Phil Sang Chung |
| Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Medical Laser Research Center, Dankook University, College of Medicine, Cheonan, Korea. pschung@anseo.dankook.ac.kr |
| 이종이식된 두경부암에 대한 Cisplatin과 KTP 레이저 병합요법의 치료효과에 대한 연구 |
| 정필상 |
| 단국대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실, 의학레이저연구소 |
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| 주제어:
두경부 편평상피세포암ㆍ간질성 레이저치료ㆍCisplatin-Epigel. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Interstitial laser therapy (ILT)has cosmetic usefulness and is also important in preserving function, especially in head and neck cancer.
Cisplatin is a key drug in chemotherapy for treatment of head and neck cancer. The current study was conducted to evaluate the synergistic effect of locally injected cisplatin-epigel and interstitial KTP laser therapy induced hyperthermia.
MATERIALS AND METHODS:
SNU-1041 (10(7) cells/0.1 ml)cells were heterotransplanted to the back of a nude mouse by subcutaneous injection. ILT group (n=10)was treated by KTP laser 1 J/mm3 via a cylindrical diffuser tip inserted into the tumor with temperature monitored at 43-45degreesC. The combined treatment group (n=10)was treated by intratumor injection of 100-200 ug of cisplatin in a slow releasing, collagen-based gel carrier (Cisplatin-Epigel)4 hours before ILT to induce local hyperthermia. After 4 weeks of follow up, the treated tumors were evaluated by the cure rate and volume changes.
RESULTS:
Eight of the combined treatment group (80%)showed complete remission of tumor at 4 weeks follow up, whereas only 3 (30%)in the ILT group showed remission (p<0.01 by chi-square test).
SUMMARY: The current study showed the synergistic effect of combined local cisplatin injection and ILT induced hyperthermia on heterotransplanted human hypopharyngeal squamous cell carcinoma. |
| Keywords:
Interstitial laser therapyㆍCisplatin-EpigelㆍSuamous cell carcinoma |
서론
두경부영역은 그 기능적 미용적 중요성으로 인하여 이 영역에서 발생한 암의 치료에 많은 제약을 받고 있다. 후두암의 수술에 따른 언어장애, 구강암, 상악동암의 수술에 따른 기능적 미용적 결함은 환자로 하여금 수술 후의 사회적응에 많은 제약을 초래하였다. 이러한 현실에서 정상조직은 보존하고 병변부위만을 선택적으로 제거할 수 있는 간질성 레이저치료(interstitial laser therapy)는 두경부암 환자에서 치료 후 환자의 삶의 질을 높일 수 있는 방법으로 제시되고 있다.1)2)
최근까지 cisplatin과 고열(hyperthermia)의 합병치료가 두경부영역에서 암 치료효과를 높일 수 있다는 여러 보고가 있는데,3-7)고열은 혈관의 혈류량을 증가시키고 세포막의 투과성을 증가시켜 cisplatin의 종양내 흡수를 용이하게 만들고 살아있는 세포에서 cisplatin에 대한 감수성을 증가시킨다.3)8)Davidson 등은 재발성 암을 수술적으로 제거한 후에 동결절편검사상 암이 잔존한 경우에 cisplatin gel을 국소투여하여 재발을 막을 수 있다고 보고하였다.9)
Cisplatin-Epigel은 국소로 투여하여 국소 조직내에 고농도로 4시간 이상 잔류하여 전신적인 부작용은 줄이고 국소 치료효과는 높일 수 있는 장점을 가지고 있다.9)10)그러나 cisplatin의 국소투여만으로는 암종을 완전히 치유할 수 없으므로 온열요법과의 병합치료가 연구되어 왔다.10)11)
본 연구에서는 이종이식된 두경부 편평상피세포종양에서 국소투여 후 조직내 잔류성이 우수한 cisplatin-Epigel과 KTP를 이용한 간질성 레이저치료 병합요법의 항암효과를 관찰하고자 하였다.
재료 및 방법
두경부암 세포주
하인두암 환자로부터 수립된 SNU-1041 편평상피 세포암세포주를 culture flask(Nunc, USA)에서 RPMI-1041 (Gibco BRL, USA)media 500 ml에 fetal bovine serum(Gibco BRL, USA)50 ml과 antibiotic-antimycotic(Gibco BRL)5 ml을 섞은 세포배양액으로 CO2 incubator 내에서 배양하였다. 12)
실험동물 및 사육조건
본 연구에서는 6주령의 BALB/C/nu/nu 숫컷 nude mouse를 멸균소독된 물과 방사능조사멸균된 사료로 급수급식하면서 filter-top cage 내에 사육하며 그 cage는 다시 적절한 온습도가 조절된 동물실험실내에서 무균적으로 사육하였다.
세포주의 이종이식
배양된 세포주를 nude mouse의 등에 이종이식하기 위하여 SNU-1041 세포주를 10 7개 / 0.1 ml로 만들어 30 gauge 인슐린 주사기로 0.1 ml씩 nude mouse의 등에 피하로 주입하였다.
Cisplatin-Epigel(Matrix pharmaceutical, fremont, Ca, USA)
Cisplatin-Epigel은 cisplatin 용액(3.3 mg/ml)과 epinephrin 용액(1 mg/ml)과 bovine collagen(65 mg/ml)을 두 주사기를 이용하여 섞어서 만들어 30 gauge 주사기로 종양내로 주입하였다.
이종이식된 두경부종양의 치료
이종이식된 종양의 크기가 약 200~1000 mm 3 정도로 자랐을 때 치료를 시행하였다. 실험군은 모두 2군으로 나누어 다음과 같이 치료를 한다.
제 1 군(n＝10)：간질성 레이저 치료
KTP 532 레이저(Laserscope, San Jose, Ca, USA)를 0.5 Watt로 1 J/mm3으로 cylindrical diffuser tip(600 um diameter, Laserscope, Ca, USA)을 이용하여 종양 내에서 조사하였다. 치료시 온도탐침(temperature probe)을 이용하여 종양 변연부의 온도를 43~45℃를 유지하였다.
제 2 군(n＝10)：Cisplatin-Epigel과 KTP 레이저 병합치료
Cisplatin-Epigel을 국소투여하고 4시간 후에 KTP laser를 0.5 Watt로 1 J/mm3으로 diffuser tip을 이용하여 종양 변연부의 온도를 43~45℃를 유지하면서 치료하였다(Fig. 1).
실험결과의 분석
제 1 군과 2군에서 치료에 대한 종양의 초기반응 정도를 완전관해, 부분관해, 무반응으로 구분하여 관찰하였다. 또한 4주 이상의 추적관찰을 통해 임상경과와 재발율, 종양부피의 변화를 관찰하여 각 실험군의 치료효과를 비교 분석하였다. 통계처리는 chi-square test를 이용하였다.
결과
본 실험에서 Cisplatin-Epigel에 의한 구토나 식욕감퇴 등의 부작용은 발현되지 않았다.
간질성 레이저치료만 시행한 제 1 군에서는 7예(70%)에서 종양의 부분관해를, 3예(30%)에서 완전관해를 볼 수 있었다. cisplatin-Epigel과 간질성 레이저치료를 병합한 제 2군에서는 전례에서 치료 후 3~5일 째에 종양의 완전관해 소견을 볼 수 있었고 2주째에는 최소한의 반흔조직으로 치유되었다(Fig. 2).
종양의 평균 부피변화를 보면 제 1 군에서는 치료전 평균 575.4 mm3에서 치료후 4주째에 178.9 mm3으로 KTP 레이저를 이용한 간질성 레이저 치료 만으로도 종양의 억제효과를 볼 수 있었다. 이에 비하여 제 2 군에서는 치료전 530.9 mm3에서 치료후 4주째에 27.2 mm3으로 감소하여 레이저 단독치료군에 비하여 높은 항암효과를 관찰할 수 있었다(Fig. 3). 치료후 4주간의 추적 관찰 결과 1군에서는 3예(30%), 2군에서는 8예(80%)에서 종양의 완전소실을 보여 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(Fig. 4).
고찰
간질성 레이저치료는 고식적인 수술적 치료보다 술후 이환율을 줄일 수 있고 치료효과를 높이기 위하여 반복적으로 사용할 수 있다.1)2)또한 자기공명영상장치나 doppler의 감시하에 간질성 레이저치료로 두경부의 편평상피세포암을 정확하게 치료할 수 있다.1)13-15)Castro 등은 두경부 영역의 재발한 편평상피세포암 환자에서 반복적인 간질성 레이저치료를 시행하여 통증의 감소와 호흡이나 연하 기능의 호전을 얻었고 일부환자에서는 종양의 완전소실을 관찰하였으나 대부분의 경우에 재발하여 생존율을 향상시키지는 못하였다.1)2)본 연구에서 사용한 KTP 레이저는 조직내에서 5~6 mm 정도로 침투하고 가시광선의 영역이므로 간질성 레이저치료에서 가장 자주 사용되는 레이저이다.16)
Cisplatin은 국소투여시 조직의 괴사를 유발하고 특히 혈관이 발달된 종양에 직접투여시 대부분의 약이 단시간내에 종양 주변부와 전신으로 퍼져 종양부위의 항암제 농도를 높이 유지할 수 없고 종양 주변의 정상 조직의 괴사를 초래할 수 있다.11)17)국소적인 항암제 치료의 목적은 종양조직세포와 접하는 항암제의 농도를 증가시키는 데 있다.18)Cisplatin을 국소로 투여하였을 경우에는 단시간내에 약이 종양외로 빠져나가므로 liposome이나 magnetic albumin sphere 등의 약물 전달체(carrier)를 이용한 연구가 진행되었다.19)본 연구에서 사용한 Cisplatin-Epigel은 cisplatin을 collagen에 싸고 여기에 epinephrin을 첨가하여 약을 종양내에 24시간 이상 고농도로 머물게 한 것으로 Yu 등은 쥐에서 생긴 종양에서 국소적으로 투여하여 일부에서 종양의 일시적 관해를 관찰하였으나 추적 관찰 중 모두 재발하였다.18)Paiva 등은 cisplatin을 국소적으로 투여하여 종양의 부분적 관해를 얻었다고 보고하였고 최근의 임상실험에서 Cisplatin-Epigel을 두경부암에 국소적으로 투여하여 종양내에서 서서히 cisplatin 성분을 방출하여 종양치료의 효과를 높이고 전신적인 부작용을 줄이는 방법이 보고되었다.1)11)17)
온열요법은 cisplatin의 종양 세포내 흡수를 촉진시키고 종양 세포의 약물에 대한 감수성을 증가시킨다.4-6)또한 cisplatin에 대하여 내성을 보이는 종양에서도 43℃의 온열요법과 병합치료함으로써 cisplatin에 의한 종양세포괴사를 유발시킬 수 있다.7)Cisplatin을 전신적으로 투여할 경우에는 온열요법이 약 투여 전후에 상관없이 상승효과를 보이지만 이에 반하여 국소적으로 cisplatin을 주입할 경우에는 온열요법을 시행하기 전에 투여 하여야 최대한의 상승효과를 얻을 수 있다.3-5)따라서 본 연구에서는 cisplatin-Epigel을 종양내로 투여하고 4시간후에 간질성 레이저치료에 의한 온열효과를 유도하여 상승효과를 최대화 하고자 하였다. 특히 KTP 레이저는 0.5 watt로 diffuser tip을 통하여 사용하는 경우에는 조사하는 부위 부터 5 mm 거리에서 43~45℃의 온도로 유지할 수 있으므로 cisplatin을 활성화시켜 종양조직을 제거하고 정상조직을 유지하기에 가장 적절한 레이저로 사료된다.
Graeber 등은 폐에서 생긴 편평상피세포암을 이종이식한 쥐에서 cisplatin과 Nd：YAG 레이저를 이용하여 치료하여 레이저나 cisplatin 단독투여군 보다 나은 치료결과를 보고하였다.10)그러나 이 실험에서는 Nd：YAG 레이저를 5 watt로 bare fiber tip을 통하여 종양내에 3 mm 간격으로 삽입하여 사용하여 본 연구자의 추시 결과 조직의 온도가 순간적으로 100℃이상 올라가고 Nd：YAG 레이저의 조직 투과성으로 인하여 종양 뿐 아니라 종양 주변의 정상조직까지 심한 손상을 초래하였다.10)이에 저자는 본 연구에서 KTP 레이저를 0.5 watt로 diffuser fiber tip을 이용하여 종양내로 전달하여 종양중심부의 응고 및 탄화를 막아 레이저의 종양조직 투과를 향상시켰다. 또한 종양 변연부의 온도를 43~45℃로 유지하여 레이저 단독효과에 의한 단백질의 파괴를 막아 cisplatin의 레이저 온열요법에 의한 상승효과를 관찰할 수 있었다.
Castro 등은 레이저에 의한 종양내 치료는 고식적 치료에 비하여 이환율은 줄일 수 있지만 상당부분의 정상조직을 같이 치료하지 않으면 종양의 변연부에서 재발한다고 보고하였다.1)2)Paiva 등은 이러한 단점을 보완하기 위하여 이종이식된 폐암 종양에서 cisplatin-Epigel을 투여후 bare fiber를 이용한 병합요법을 시행하였으나 레이저를 1 watt 이상으로 유지하여 종양조직내의 온도를 너무 높게 유지함으로써 병합요법의 장점을 살리지 못하였다.11)이 외에 많은 연구자들이 항암제와 레이저의 병합요법에 관한 연구결과를 보고하였고 특히 cisplatin이나 daunomycin 등의 항암제와 레이저의 열이나 빛을 이용한 병합치료는 그 동안 여러 보고를 통해 제시되었으나 아직까지 두경부의 편평상피세포암에 대한 보고는 없는 실정으로 본 연구에서는 하인두암 환자에서 배양한 암세포를 nude mouse에 이종이식하여 자란 암종에 이 치료법을 적용하여 치료 효과를 확인할 수 있었다.
결론
이종이식된 두경부 편평상피세포종양에서 cisplatin을 종양내로 투여하고 최소한의 레이저 power와 diffuser tip을 사용한 간질성 레이저 치료로 종양내의 온도를 43℃ 이상으로 유지하여 우수한 치료효과를 확인할 수 있었다. 향후 동물실험과 임상실험을 통하여 두경부암에서 기능적 미용적 손상을 최소화하고 전신적인 부작용을 줄일 수 있는 효과적인 치료법으로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
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