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17.12.2010 | Proben von lebendem menschlichem Tumorgewebe erstmals mit Ionen bestrahlt

Ziel ist die Krebstherapie mit Ionenstrahlen weiter zu entwickeln

F. Merz/Institute of Anatomy University of Leipzig

Experimenteller Aufbau am Linearbeschleuniger

F. Merz/Institute of Anatomy University of Leipzig

Gewebeschnitt eines menschlichen Tumors

 

Die am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entwickelte Krebstherapie mit Ionenstrahlen zeichnet sich durch hohe Heilungsraten und geringe Nebenwirkungen aus und ist seit gut einem Jahr im Routineeinsatz. Die Wirkung von Ionenstrahlen hängt nicht nur von der Beschaffenheit des Tumors ab, sondern darüber hinaus auch von der genetischen Voraussetzung und den Lebensumständen eines Patienten. Wissenschaftler haben am GSI nun erstmals Proben von lebendem menschlichem Tumorgewebe mit Ionen bestrahlt, um dies grundlegend und systematisch zu erforschen. Langfristiges Ziel ist es, die schon jetzt sehr wirkungsvolle Therapie mit Ionenstrahlen so weiter zu entwickeln, dass die Bestrahlungs-Dosis auf den Tumor und außerdem individuell für jeden Patienten optimal eingestellt werden kann. Eine derartige Behandlung wäre ein neuer Ansatz, denn bislang werden bei Strahlentherapien vor allem die Beschaffenheit und die Position des Tumors berücksichtigt.

Die Untersuchungen sind nur deshalb möglich, weil es an der Universität Frankfurt erstmals gelungen ist, Proben von bestimmten menschlichen Tumoren herzustellen. Das von Patienten entnommene Tumorgewebe wird dabei so präpariert, dass es über Wochen am Leben bleibt. Weil diese Proben weitgehend den natürlichen Begebenheiten im Patienten entsprechen, können die Wissenschaftler bei der Bestrahlung Effekte beobachten, die auch bei der Behandlung von Patienten auftreten. Insbesondere möchten die Wissenschaftler herausfinden, wie die durch Strahlung getroffenen Zellen auf ihre benachbarten Zellen wirken, den so genannten Bystander-Effekt. Dies ist bei bisherigen Testverfahren mit künstlichen Zellproben oder in Tierversuchen nur sehr eingeschränkt möglich.

Die am GSI entwickelte Krebstherapie mit Ionenstrahlen zeichnet sich schon jetzt durch hohe Wirksamkeit und geringe Nebenwirkungen aus. "Dennoch reagiert jeder Tumor unterschiedlich auf Strahlung: manche sind empfindlicher, stellen das Wachstum ein oder gehen zu Grunde, andere sind resistenter und werden von der Therapie nicht beeinträchtigt. Die Wirkung ist außerdem von Patient zu Patient verschieden", sagt Professor Marco Durante, Leiter der Abteilung Biophysik am GSI Helmholtzzentrum. "Die Bestrahlung und Auswertung der Gewebeproben von Patienten bietet uns die Möglichkeit das herauszufinden. Mit diesem Wissen könnten die behandelnden Ärzte die Tumortherapie auf jeden einzelnen Patienten individuell optimieren."

Menschliches Gewebe wird häufig während einer Operation gewonnen. Eine neue Methode ermöglicht es nun, diese Gewebekulturen für mehrere Wochen im Labor am Leben zu halten. "Diese so genannten Gewebeschnittkulturen stellen ein Testsystem für biologische Untersuchungen dar, da in ihnen nicht die Zelle einzeln, sondern in ihrer natürlichen Umgebung, das heißt in der Umgebung von anderen Zellen betrachtet werden kann", so Professor Ingo Bechmann, der das Verfahren an der Charité und der Universität Frankfurt mitentwickelt hat und inzwischen Professor an der Universität Leipzig ist. Die Idee, diese Schnittkulturen für die Forschung am GSI einzusetzen, hatte der Frankfurter Arzt und Kurator der Senckenbergstiftung Dr. Kosta Schopow.

Erste Ergebnisse der Bestrahlungen von Gewebeschnittkulturen am GSI wurden bereits veröffentlicht:

- Modeling radiation effects at the tissue level / The European Physical Journal D (2010), DOI: 10.1140/epjd/e2010-00030-y, Müller et al.
- Tissue slice cultures from humans or rodents: a new tool to evaluate biological effects of heavy ions / Radiation and Environmental Biophysics (2010), DOI: 10.1007/s00411-010-0293-1, Merz et al.


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Experimenteller Aufbau am Linearbeschleuniger
Gewebeschnitt eines menschlichen Tumors
Experimenteller Aufbau am Linearbeschleuniger des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung. Die Gewebeproben befinden sich in den in einem Magazin aufgereihten Petrischalen. Mit einem Greifarm werden diese nacheinander zur Bestrahlung in den Strahlengang gehoben.
Gewebeschnitt eines menschlichen Tumors einer Gewebekultur entnommen. Das Gewebe wurde mit einem speziellen Verfahren in feine Scheiben geschnitten und anschließend mit verschiedenen Farbstoffen eingefärbt. (Grün: wachsende Zellen, blau: Zellkerne)
F. Merz/Institute of Anatomy University of Leipzig
F. Merz/Institute of Anatomy University of Leipzig