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10.12.2009 | Krebstherapie mit Ionenstrahlen - kaum Spätfolgen zu erwarten

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Normales Karyogramm

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Aberrant Karyogramm

A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Behandlungsplatz am Beschleuniger des GSI

 

Die Wahrscheinlichkeit für Spätfolgen nach einer Therapie mit Ionenstrahlen ist geringer als bei herkömmlicher Strahlentherapie. Dies konnten Wissenschaftler am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung durch Blutuntersuchungen von Patienten mit Prostata-Tumoren nachweisen. Damit haben sie die bisherigen Risiko-Abschätzungen experimentell bestätigt. Die Therapie mit Ionenstrahlen zeichnet sich durch hohe Heilungsraten und geringe Nebenwirkungen aus. Vor über zehn Jahren wurde am GSI Helmholtzzentrum der erste von 440 Patienten mit Ionen bestrahlt. Behandelt wurden Tumoren an der Schädelbasis, am Rückenmark und der Prostata. Vor wenigen Wochen ging mit dem Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum die erste Klinikanlage für die Routinebehandlung in Betrieb.

Dass die Wahrscheinlichkeit für Spätfolgen bei Bestrahlungen von Prostata-Tumoren gering ist, lässt uns vermuten, dass dies auch für andere Tumore der Fall ist. Ein weiteres überzeugendes Argument für die Ionenstrahltherapie, für die am GSI Helmholtzzentrum ein völlig neues Bestrahlungsverfahren entwickelt und eingesetzt wurde", sagt Professor Marco Durante, der Leiter der Abteilung Biophysik bei GSI.

"Wir haben in den Blutzellen der bestrahlten Patienten mit Prostata-Tumoren die Chromosomenschäden untersucht. Die Anzahl der Schäden nach einer Behandlung mit Ionenstrahlen lag dabei unter der nach einer konventionellen Bestrahlung. Chromosomenschäden geben uns Auskunft über die Wahrscheinlichkeit für Spätfolgen, wie zum Beispiel ein Auftreten von Sekundärtumoren", sagt Sylvia Ritter, die Projektleiterin aus der Abteilung Biophysik bei GSI.

Bei jeder Strahlentherapie wirkt ein Teil der Strahlung auch auf das gesunde Gewebe, das auf dem Weg zum Tumor mit dem Strahl durchquert werden muss. Während eine hohe schädigende Wirkung der Strahlung im Tumor gewollt ist, soll das umliegende gesunde Gewebe möglichst verschont bleiben. Eine Bestrahlung mit Ionenstrahlen bewirkt eine hohe Dosis im Tumor bei gleichzeitig wesentlich geringerer Dosis im umliegenden gesunden Gewebe als bei einer Bestrahlung mit Röntgenstrahlen.

Dass die Spätfolgen der Ionentherapie geringer sind als bei bereits etablierten Bestrahlungsverfahren, war zwar von den GSI-Experten bereits prognostiziert worden, konnte aber nun mit so genannten molekular-zytogenetischen Untersuchungen bestätigt werden. Eine einzige vergleichbare Studie zu Sekundärschäden nach Ionentherapie wurde 2000 in Japan durchgeführt, bei der ebenfalls eine geringe Wahrscheinlichkeit für Spätfolgen festgestellt wurde. In der Studie wurden Tumoren an Gebärmutter und Speiseröhre untersucht.

Die Wissenschaftler haben Blutproben von 20 Patienten untersucht, die sich einer Kombinationstherapie aus Ionen- und Röntgen-Strahlung oder einer alleinigen Röntgen-Bestrahlung der Prostata unterzogen hatten. Für ihre Untersuchungen verwendeten sie weiße Blutkörperchen, die als Bestandteil des menschlichen Blutes den gesamten Körper durchströmen. Sie eignen sich daher besonders gut, um Schäden an Chromosomen durch eine Strahlentherapie zu untersuchen und daraus die Wahrscheinlichkeit für Spätfolgen abzuschätzen.

Um den therapiebedingten Anstieg der Schäden nachzuweisen wurden den Patienten vor, während und nach der Therapie Blutproben entnommen und mit Blutproben von gesunden Menschen verglichen. Die Wissenschaftler verwendeten bei ihren Untersuchungen die mFISH-Methode (multicolour Fluorescent in situ Hybridisation), um die Chromosomen sichtbar zu machen. Chromosomen sind Strukturen im Zellkern einer jeden menschlichen Zelle, die das Erbgut enthalten. Das Erbmaterial wird bei mFISH unterschiedlich eingefärbt und in Form eines Karyogramms dargestellt. Durch die farbliche Kodierung lassen sich schnell und sicher Schäden durch die Bestrahlung nachweisen.

An der Arbeit waren Wissenschaftler beteiligt von GSI und der Radiologischen Klinik der Universität Heidelberg. Die Arbeit wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter Vertrag Nr. 02S8203 und Nr. 02S8497.

Wissenschaftliche Veröffentlichung:
"Radiotherapy and Oncology":doi:10.1016/j.physletb.2003.10.071

Über die Tumortherapie mit Ionenstrahlen

Die am GSI entwickelte bahnbrechende Therapiemethode mit Ionenstrahlen wird bereits seit 1997 am GSI zur Behandlung von Patienten mit Tumoren im Kopf- und Halsbereich, sowie seit 2006 auch an der Prostata eingesetzt. Sie ist ein sehr genaues, hochwirksames und gleichzeitig sehr schonendes Therapieverfahren. Ionenstrahlen dringen in den Körper ein und entfalten ihre größte Wirkung erst tief im Gewebe, hochpräzise in einem nur stecknadelkopfgroßen Bereich. Sie werden so gesteuert, dass Tumoren bis zur Größe eines Tennisballs Punkt für Punkt und millimetergenau bestrahlt werden können. Das Verfahren eignet sich vor allem für Tumore in der Nähe von Risikoorganen, wie z.B. dem Sehnerv, dem Hirnstamm, der Blase oder des Darms.

Aufgrund der guten Resultate des Therapieverfahrens wurde im November 2009 eine spezielle Anlage für Ionenstrahl-Therapie an der Radiologischen Klinik in Heidelberg in Betrieb genommen. Am Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum (HIT) können pro Jahr ca. 1.300 Patienten behandelt werden. Zwei weitere Anlagen in Marburg und Kiel befinden sich im Bau.

Über das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

GSI ist ein mit jährlich 90 Millionen Euro vom Bund und dem Land Hessen finanziertes Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft in Darmstadt. Das Ziel der Forschung bei GSI ist es ein immer umfassenderes Bild der uns umgebenden Natur zu entwerfen. Dazu betreiben die über 1.000 GSI-Mitarbeiter eine weltweit einmalige Beschleunigeranlage für Ionenstrahlen. Über 1.000 Gast-Wissenschaftler aus aller Welt nutzen diese Beschleunigeranlage für Experimente in der Grundlagenforschung. Das Forschungsprogramm umfasst ein breites Spektrum, das von Kern- und Atomphysik über Plasma- und Materialforschung bis hin zur Biophysik reicht. Die wohl bekanntesten Resultate sind die Entdeckung von neuen chemischen Elementen und die Entwicklung einer neuartigen Tumortherapie mit Ionenstrahlen. Mit diesen und einer Vielzahl anderer wissenschaftlicher Resultate nimmt GSI eine international führende Position in der Forschung mit Ionenstrahlen ein. Um in den kommenden Jahren weiterhin Spitzenforschung zu betreiben, wird bei GSI das neue internationale Beschleunigerzentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) errichtet. Dort wird eine große Vielfalt an Experimenten möglich sein, von denen Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Struktur der Materie und die Evolution des Universums erwarten.


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Normales Karyogramm
Aberrant Karyogramm
Behandlungsplatz am Beschleuniger des GSI
Darstellungen der Chromosomen einer menschlichen Zelle, so genannte Karyogramme. Die Chromosomen sind mit der mFish-Methode unterschiedlich eingefärbt. Auf dem Bild ist ein Karyogramm einer gesunden Zelle zu sehen.
Darstellungen der Chromosomen einer menschlichen Zelle, so genannte Karyogramme. Die Chromosomen sind mit der mFish-Methode unterschiedlich eingefärbt. Auf dem Bild sind Schäden an den Chromosomen Nr.2 und Nr.17 zu erkennen zwischen denen ganze Abschnitte vertauscht sind, eine so genannte "Translokation".
Das Bild zeigt den Behandlungsplatz am Beschleuniger des GSI, an dem die klinischen Studien zur Tumortherapie mit schweren Ionen durchgeführt werden. Um den Tumor exakt bestrahlen zu können, muss der Kopf des Patienten fixiert werden.
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
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A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH