Ionenbestrahlung von lebendem Gewebe studieren

Gewebekulturen menschlicher Tumoren ermöglichen Erforschung der Ionenbestrahlung unter realen Bedingungen.

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. Jeder Tumor reagiert 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.

Wissenschaftler haben zur systematischen und grundlegenden Erforschung der Wirkung nun Proben von lebendem menschlichem Tumorgewebe mit Ionen bestrahlt. 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 hauptsächlich die Beschaffenheit und die Position des Tumors berücksichtigt.

Abb.: Das Gewebe einer Kultur eines menschlichen Tumors wurde mit einem speziellen Verfahren in feine Scheiben geschnitten und anschließend mit verschiedenen Farbstoffen eingefärbt. Grün steht für wachsende Zellen, Zellkerne sind blau dargestellt. (Bild: GSI)

Die Untersuchungen sind möglich, weil es an der Universität Frankfurt 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.

GSI / KK

Weitere Infos:

• Erste Ergebnisse der Bestrahlung von Gewebeschnittkulturen
  M. Müller et al.: „Modeling radiation effects at the tissue level“, Europ. Phys. J. D 60, 171 (2010)
  doi: 10.1140/epjd/e2010-00030-y

  F. Merz et al.: „Tissue slice cultures from humans or rodents: a new tool to evaluate biological effects of heavy ions“, Rad. Environ. Biophys. 49, 457 (2010)
  doi: 10.1007/s00411-010-0293-1

• GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH