AG Strahlenbiologie

Unsere aktuellen Projekte

Minibeambestrahlung von Tumoren mit Protonen

Die Strahlentherapie von soliden Tumoren mit Protonen weist im Vergleich zu konventionellen Verfahren mit Photonen eine bessere Verträglichkeit gegenüber Normalgeweben auf. Dabei wird versucht, die Strahlenbelastung des gesunden Gewebes durch eine Minibeambestrahlung mit Protonen (pMBRT) weiter zu senken. Der therapeutische Index der Strahlentherapie kann durch diese räumliche Fraktionierung nahezu verdoppelt werden. Die räumliche Fraktionierung kann die Strahlentherapie in der Zukunft radikal verbessern und zudem die aktuellen radiobiologischen Paradigmen ändern.

Förderung

DFG-Exzellenzcluster MAP
Helmholtz Association's Initiative and Networking Fund (INF): AI project “ARTERY”

Schlüsselpublikationen

Sammer et al., PLoS One. 2019; 14(11): e0224873
Meyer et al. Br J Radiol. 2019 Mar; 92(1095): 20180466.
Dombrowsky et al., Cancers (Basel) 2019 May; 11(5): 72
Girst at al., Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2016 May 1;95(1):234-41
Girst et al., Radiat Environ Biophys. 2015 Aug;54(3):335-42
Girst et al., Med. 2015 Sep;31(6):615-20

Mikrostrahltherapie (MRT)

Die Mikrostrahltherapie (MRT) verwendet submillimeter-Strahlen (500 – 700 um) mit kreisförmigen oder regelmäßigen polygonalen Querschnitten. Das Hauptziel der Mikrostrahltherapie besteht in der Schonung des Normalgewebes im Eingangskanal. Unsere Forschung umfasst die Definition eines innovativen, optimierten, sicheren, effizienten und später klinisch einsetzbaren MRT-Bestrahlungsschemas auf der Grundlage physiologischer und zellulärer Analysen, das für die Strahlentherapie von Tumoren (z. B. im menschlichen Gehirn oder in der Lunge) anwendbar ist.

Förderung

DFG-Exzellenzcluster MAP

Schlüsselpublikationen

Dombrowsky et al., Radiat Environ Biophys. 2020 Mar;59(1):111-120.
Girst et al., Phys Med. 2015 Sep;31(6):615-20.

Simulation von Hoch-LET-Effekten mittels fokussierter Niedrig-LET-Bestrahlung

Die Frage, ob schwere Teilchen, wie z.B. Kohlenstoffionen, den Protonen überlegen sind, wird noch immer kontrovers diskutiert. Ziel des Projekts ist ein verbessertes grundlegendes Verständnis der erhöhten biologischen Wirksamkeit (RBW) von dicht-ionisierender hoch-LET Strahlung mit Hilfe neuartiger experimenteller Ansätze. Im BMBF Verbund „LET“ werden die Effekte von hochfokussierter Protonen- und Kohlenstoffionen-Bestrahlung untersucht.

Förderung

DFG-Exzellenzcluster MAP
BMBF – Verbund „LET“

Schlüsselpublikationen

Ilicic et al., Radiat Oncol. 2018; 13: 6.
Friedrich et al., Sci Rep. 2018; 8: 16063
Friedland et al., Radiat Prot Dosimetry. 2019 May 1;183(1-2):40-44.
Schmid et al., Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2015 Nov;793:30-40

Entwicklung innovativer Behandlungsmöglichkeiten für Glioblastom und Pankreaskarzinome

Hirntumore, wie das Glioblastom multiform (GBM), zählen zu den häufigsten und bösartigsten Tumoren des zentralen Nervensystems (ZNS). GBM ist einer der aggressivsten malignen Gehirntumore des Menschen. Nur weniger als 5% der Patienten überleben die ersten 5 Jahre nach der Diagnose. Der klinische Verlauf bösartiger Glioblastome ist von der Invasion isolierter Tumorzellen in das normale Gehirngewebe abhängig. Durch das infiltrative Wachstum der Tumorzellen entlang von Nervenbahnen und Blutgefäßen ist eine vollständige Resektion des Tumors nahezu unmöglich. Neuere Studien zeigen, dass Gamma- oder Röntgenbestrahlung, wie sie in der Strahlentherapie heute eingesetzt werden, die Migration und Invasion weiter erhöhen können. Dieses bis heute nur wenig untersuchte Phänomen der Strahlung induzierten Tumorzellmigration und Invasion wird in diesem Forschungsprojekt genauer untersucht.

Eine weitere Doktorarbeit konzentriert sich auf die Aufklärung der Auswirkungen eines MGMT-Inhibitors während der Strahlentherapie auf verschiedene GBM Zelllinien, um den zugrundeliegenden Mechanismus zu untersuchen. Das Ziel ist es die Standardbehandlung für Patienten mit nicht methylierte MGMT zu verbessern und ein persönlicheres Behandlungsschema anbieten können.

Pankreaskarzinome zählen zu den aggressiveren Tumorerkrankungen mit einem geringen 5-Jahres Überleben von weniger als 5 % und einer durchschnittlichen Überlebensrate von 6 – 8 Monaten nach Diagnose. Die einzige kurative Behandlung ist die Resektion des Tumors. Jedoch können nicht alle Patienten operiert werden, sodass für diese Patienten eine Strahlentherapie in Frage kommt. Allerdings spricht nur ein Teil der Patienten auf die Bestrahlung an. Neuere Studien zeigen, dass microRNAs (miRNA) mit dem Ansprechen auf Bestrahlung assoziiert sind. Dementsprechend werden in diesem Forschungsprojekt miRNAs als mögliche Biomarker für das Ansprechen auf Bestrahlung im Pankreaskarzinom untersucht.

Ein weiteres Projekt untersucht primäre Pankreaszelllinien, die direkt aus Tumormaterial der Patienten hergestellt wurden. Dabei wird ein möglicher Synergismus zwischen einer Chemotherapie mit FOLFIRINOX und einer Strahlentherapie mit Protonen bzw. Kohlenstoffionen analysiert. Um die Wechselwirkungsmechanismen zwischen den beiden Behandlungen zu verstehen, werden Änderungen in der Zellzyklusverteilung, die Anzahl der DNA-Doppelstrangbrüche und das klonogene Zellüberleben quantifiziert.