Comparison of the Response of human FaDu squamous cell carcinoma in nude mice after hypofractionated-accelerated regimens and “curative” fractionation schedules

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Abstract
It has been suggested that tumors respond differently after irradiation with 10 or more fractions than with less fractionated regimens and that extrapolation from experiments with only a few fractions to “curative” regimens may be invalid. To test this hypothesis, we compared hypofractionated-accelerated treatments with “curative” fractionation schedules in human squamous cell carcinoma in nude mice. FaDu tumors were transplanted subcutaneously into the hindleg of NMRI nu/nu mice. TCD50 values, i. e., the dose necessary to control 50% of the tumors locally, were determined after irradiation under ambient blood flow conditions with 5 and 10 fractions in 5 days, 10 fractions in 10 days, and 30 fractions in 15 days, 6 weeks or 10 weeks. TCD50 values of the hypofractionated regimens were not significantly different and varied from 41 to 46 Gy. The number of fractions given in the same overall time had no measurable effect on local tumor control. The TCD50 after 30 fractions in 6 weeks was 30 Gy higher than after the hypofractionated regimens. This effect was caused by a substantial increase of TCD50 with overall treatment time, the dose recovered per day was 0.82 Gy (95% CI 0.66; 0.96). {ie315-1} determined from all data was 58 Gy (13; infinite). The results of the present study compare well with our previous findings after different “curative” fractionation schedules in the same tumor. Thus, our study does not support that tumors respond differently after application of 10 or more fractions compared to less fractionated regimens. The biological mechanisms that govern the radiation response of FaDu tumors appear to be the same for hypofractionated-accelerated and “curative” regimens. Since only one tumor was investigated, these results cannot be generalized at the present time. Es ist vermutet worden, daß die Reaktion von Tumoren nach zehn oder mehr Fraktionen anders sein könnte als nach einer geringeren Anzahl von Bestrahlungen, so daß von strahlenbiologischen Experimenten mit wenigen Fraktionen nicht auf „kurative” Behandlungen geschlossen werden dürfe. Um dies zu überpüfen, haben wir an einem menschlichen Plattenepithelkarzinom in Nacktmäusen hypofraktioniert-akzelerierte Behandlungen mit „kurativen” Fraktionierungsschemata verglichen. FaDu-Tumoren wurden subkutan auf das Hinterbein von NMRI-nu/nu-Mäusen transplantiert. Die TCD50, das heißt die zur lokalen Kontrolle von 50% der Tumoren notwendige Strahlendosis, wurde nach Bestrahlungen unter ambienten Blutflußbedigungen mit fünf und zehn Fraktionen in fünf Tagen, zehn Fraktionen in zehn Tagen sowie 30 Fraktionen in 15 Tagen, sechs Wochen und zehn Wochen bestimmt. Die TCD50-Werte der hypofraktioniert-akzelerierten Behandlungen waren nicht signifikant voneinander unterschiedlich und lagen zwischen 41 und 46 Gy. Die Anzahl der Fraktionen hatte bei Bestrahlung in konstanter Gesamtbehandlungszeit keinen Einfluß auf die lokale Tumorkontrolle. Der TCD50-Wert nach Bestrahlung mit 30 Fraktionen in sechs Wochen lag 30 Gy über den Werten nach hypofraktioniert-akzelerierter Bestrahlung. Dieser Effekt wurde durch eine erhebliche Abnahme der Effizienz der Strahlentherapie mit zunehmender Gesamtbehandlungszeit verursacht, die verlorene Dosis pro Tag betrug 0,82 Gy (95%-Vertrauensbereich 0,66; 0,96). Der aus den gesamten Daten bestimmte {ie315-2} Wert betrug 58 Gy (13; unendlich). Die hier vorgestellten Ergebnisse passen gut zu unseren früheren Beobachtungen nach „kurativen” Fraktionierungsschemata am selben Tumormodell. Unsere Daten unterstützen somit nicht. daß die Strahlenreaktion von Tumoren nach zehn oder mehr Fraktionen grundsätzlich anders ist als nach geringerer Fraktionierung. Vielmehr scheinen die gleichen biologischen Mechanismen die Strahlenantwort von FaDu-Tumoren nach “kurativen” und hypofraktioniert-akzelerierten Behandlungsschemata zu bestimmen. Da nur ein Tumormodell untersucht wurde, können die Ergebnisse derzeit nicht generalisiert werden.
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