Überprüfung von Behandlungsplänen in der Tumortherapie

GET_INvolved-Studentin und Sommerstudent beteiligt an wissenschaftlicher Veröffentlichung

13.11.2020 | 

Bei der von GSI entwickelten Tumortherapie mit Ionenstrahlen wie auch bei anderen Strahlentherapien werden vor der Behandlung von Personen sogenannte Behandlungspläne erstellt. Ihre Richtigkeit wird an Modellen überprüft, um einen korrekten und sicheren Ablauf zu garantieren. Die Untersuchung einer neuen Testmöglichkeit ist nun im wissenschaftlichen Fachjournal „Physics in Medicine and Biology“ publiziert worden. Das Besondere: Dea Aulia Kartini und Gianmarco Camazzola, GET_INvolved-Teilnehmerin und Sommerstudent bei GSI und FAIR, stehen auf der Veröffentlichung.

Behandlungspläne für die Strahlentherapie werden mit spezieller Software berechnet. Zur Verifikation der Pläne nutzt man sogenannte Phantome. Diese können einfach aus Wasser bestehen oder sind präparierte Zellkulturen, die unter den gleichen Bedingungen bestrahlt werden, unter denen auch die Therapie am Menschen ablaufen soll. Im Anschluss überprüft man, wie viele der Zellen in den Kulturen an welchen Stellen überlebt haben. Daran lässt sich ablesen, ob der Behandlungsplan bestmöglich optimiert ist. In der Forschung sind sie insbesondere relevant, um neue Strategien oder Optimierungen für die Bestrahlungsplanung zu testen, bevor sie in der klinischen Umgebung angewendet werden. Bisher waren dabei Phantome aus einlagigen Zellkulturen (Monolayer) im Einsatz. Die neue Technik ermöglicht es, dreidimensionale Zellvolumina zu bestrahlen.

„Anstatt die Zellen flächig wachsen zu lassen, bauen wir sie in dreidimensionale Behälter ein. Dazu nutzen wir Mikrotiterplatten, ein Standardzubehör aus dem Laborbedarf, mit 96 Wells – das sind die kleinen Vertiefungen, die auf den Platten sind“, erklärt Dea Aulia Kartini, die das Experiment leitet. „Sie werden erst mit einer Schicht aus einer Substanz namens Matrigel, dann mit einer Mischung aus Zellkultur und Matrigel, und dann wieder mit einer weiteren Schicht Matrigel gefüllt und verschlossen. So stellen wir sicher, dass sich im Inneren wirklich ein Volumen aus Zellen befindet.“ Kartini, die ursprünglich aus Indonesien stammt und in Thailand studiert, schreibt gerade an ihrer Doktorarbeit und ist bereits zum dritten Mal im Rahmen des GET_INvolved-Programms bei GSI und FAIR. Das Programm fördert den internationalen Austausch für Studierende und Forschende und unterstützt ihre Ausbildung und Karriere.

„Unsere Untersuchungen zeigen, dass die neuen Phantome einwandfrei funktionieren und in Zukunft die Verifikation der Behandlungspläne verbessern könnten“, so Kartini. Weitere Experimente mit 3D-Phantomen sind in naher Zukunft sowohl bei GSI als auch in Kooperation mit dem Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum MIT geplant.

Auf der Veröffentlichung steht auch der Name von Gianmarco Camazzola, der im Jahr 2019 im Rahmen des Summer Student Program zu GSI und FAIR kam und hier acht Wochen lang einen Einblick in die Forschung der Abteilung Biophysik bekam. Das Summer Student Program richtet sich an internationale Studierende vor dem Abschluss und erlaubt ihnen, unabhängig von den Hochschulen Forschungsluft bei GSI und FAIR zu schnuppern. Er hat sich während seines Aufenthalts hauptsächlich mit der Software-Modellierung für die Experimente an den 3D-Phantomen beschäftigt. Aktuell ist auch er im Rahmen des GET_INvolved-Programms auf den GSI/FAIR-Campus zurückgekehrt. Die Veröffentlichung zeigt anschaulich den Erfolg und die Wichtigkeit der studentischen und wissenschaftlichen Austauschprogramme, die den Teilnehmenden früh einen Einblick und Einstieg in den Forschungsbetrieb ermöglichen. (CP)

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