Work

Impact of kV-cone beam computed tomography dose on DNA repair mechanisms: A pilot study

Year: 2024

Type: article

Abstract: In head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), early complications of the radiotherapy (RT) are observed from the beginning of the treatment to a few months after its end. During external radiotherapy treatment, several patient-dependent parameters can cause a modification of the dose distribution compared to the planned distribution due to variation in patient positioning, anatomy, or intra-fractional movements for example. To verify these parameters during treatment sessions, one of the most commonly used solutions is the cone-beam computed tomography (CBCT). Nowadays, the use of CBCT may constitutes a significant part of the total dose at the end of treatment (up to 10 cGy per session) and more often the volume irradiated by imaging is larger than the one irradiated by the treatment, leading to unintentional irradiation of nearby organs. In this study, we asked whether the imaging low dose added to a following fraction dose (2 Gy) may affect the biological response in terms of DNA repair. Using an IVInomad dosimeter and scintillating fiber probes specially designed for this exploratory study, we exposed fibroblasts cells from head and neck cancer (HNC) patients to a CBCT dose followed by a radiotherapy fraction dose. DNA double strand breaks and DNA repair were assessed by immunofluorescence using the biomarkers gamma H2AX (γH2AX) and pATM. The median dose of CBCT was measured between 17 to 21 mGy per session. The kinetics of both biomarkers were found to be strongly dependent on the individual factor in radiosensitive patients. For HNC patients, a prior CBCT dose applied few minutes before the 2 Gy dose may have a sublinear effect on the DNA repair mechanisms and potentially on observed health tissue toxicity. The preliminary results obtained highlight the importance of individual and tissue factors for recognizing and repairing DSB during a treatment by radiotherapy using CBCT. Chez les patients atteints de carcinome épidermoïde de la tête et du cou, des complications précoces de la radiothérapie sont observées depuis le début du traitement jusqu’à quelques mois après sa fin. Lors d’une radiothérapie externe, plusieurs paramètres dépendants du patient peuvent entraîner une modification de la distribution de la dose par rapport à la distribution planifiée en raison de la variation du positionnement du patient, de l’anatomie ou des mouvements intrafractionnels par exemple. Pour vérifier ces paramètres pendant les séances de traitement, l’une des solutions les plus couramment utilisées est la tomographie assistée par ordinateur à faisceau conique (CBCT). De nos jours, l’utilisation de la tomographie conique peut constituer une part importante de la dose totale à la fin du traitement (jusqu’à 10 cGy par séance) et, le plus souvent, le volume irradié par l’imagerie est plus grand que celui irradié par le traitement, ce qui conduit à l’irradiation involontaire d’organes voisins. Dans cette étude, nous avons cherché à savoir si la faible dose d’imagerie ajoutée à une dose de fraction suivante (2 Gy) pouvait affecter la réponse biologique en termes de réparation de l’ADN. En utilisant un dosimètre IVInomad et des sondes à fibre scintillante spécialement conçues pour cette étude exploratoire, nous avons exposé des fibroblastes de patients atteints de cancer de la tête et du cou à une dose de tomographie conique suivie d’une dose de fraction de radiothérapie. Les cassures double-brin (CDB) de l’ADN et la réparation de l’ADN ont été évaluées par immunofluorescence en utilisant les biomarqueurs gamma H2AX (γH2AX) et pATM. La dose médiane de tomographie conique a été mesurée entre 17 et 21 mGy par séance. La cinétique des deux biomarqueurs s’est avérée fortement dépendante du facteur individuel chez les patients radiosensibles. Pour les patients atteints de carcinome épidermoïde de la tête et du cou, une dose de tomographie conique préalable appliquée quelques minutes avant la dose de 2 Gy peut avoir un effet sublinéaire sur les mécanismes de réparation de l’ADN et potentiellement sur la toxicité observée sur les tissus sains. Les résultats préliminaires obtenus soulignent l’importance des facteurs individuels et tissulaires pour la reconnaissance et la réparation des CDB lors d’une radiothérapie utilisant la tomographie conique.

Source: Cancer/Radiothérapie

DOI: 10.1016/j.canrad.2024.05.001