Microbeams weisen auf die Zukunft der Strahlentherapie hin

Zapping Krebszellen mit einem futuristischen Microbeam - einer von nur zwei voll funktionsfähig in der Welt - könnte den Weg für signifikante Fortschritte in der Strahlentherapie, Wissenschaftler aus Cancer Research UK Bericht ebnen1.

Die Forscher nutzten die bahnbrechende Technologie, um einzelne Strahlungsteilchen einzeln auf einzelne Krebszellen abzuschießen, was ein erstaunliches neues Bild davon liefert, wie Zellen auf die Behandlung reagieren.

Sie fanden heraus, dass Strahlungspartikel viel mehr Zellen töten können, als sie direkt treffen, indem sie zappierte Zellen veranlassen, selbstmörderische Signale an ihre Nachbarn zu senden. Das Verständnis dieses "Bystander-Effekts" kann dazu beitragen, die Strahlentherapie wirksamer gegen Tumore oder weniger schädlich für gesundes Gewebe zu machen.

Die Wissenschaftler von Cancer Research UK am Grey Cancer Institute waren unter den ersten, die den Mikrostrahl entwickelten, der einen nur ein Tausendstel Millimeter breiten Strahl von Heliumionen abfeuert. In der neuen Studie züchteten sie Gehirnkrebszellen, von denen sie wussten, dass sie in Kulturschalen hochresistent gegen konventionelle Strahlentherapie waren, und gezielt einzelne Zellen mit dem Strahl bestrahlten.

Mit nur einer Zelle unter 1.200 konnte ein signifikanter Anteil der Zellen auf dem Weg in den Selbstmord geschickt werden, und indem nur einige Krebszellen ins Visier genommen wurden, konnten die Forscher großräumige Zelltodwellen auslösen.

Dr. Kevin Prize von Cancer Research UK, Leiter der Forschung am Grey Cancer Institute, sagt: "Wir gingen davon aus, dass der einzige Weg, Krebszellen mit Strahlentherapie zu töten, darin bestand, jede der Zellen im Tumor mit einer tödlichen Strahlendosis zu treffen Jetzt stellen wir fest, dass es möglich ist, nur eine Handvoll Zellen mit viel niedrigeren Dosen zu treffen und den natürlichen Selbstmordmechanismus der Zellen den Rest machen zu lassen. "

"Unsere Entdeckung hat wichtige Auswirkungen sowohl auf die Optimierung der Wirksamkeit der Strahlentherapie als auch auf den Schutz des gesunden Gewebes vor dessen Auswirkungen.

"Wenn wir den Bystander-Effekt innerhalb von Tumoren verstärken könnten, könnten wir viel effektivere Strahlentherapie-Systeme entwickeln, vielleicht mit niedrigeren Dosen, um Nebenwirkungen zu reduzieren. Aber natürlich bedeutet dies auch, dass selbst sehr niedrige Strahlendosen mehr Schaden anrichten können Zellen, als wir dachten, also müssen wir nach Möglichkeiten suchen, gesundes Gewebe effektiver zu schützen. "

Wissenschaftler glauben, dass der Bystander-Effekt als Teil eines natürlichen Schutzmechanismus auftritt, der verhindert, dass Zellen wachsen und sich teilen, wenn sie einen genetischen Schaden erlitten haben. Wenn sie von geringer Strahlendosis getroffen werden, beschließen die Zellen nicht nur, Selbstmord zu begehen, sondern geben auch einen Cocktail aus chemischen Boten frei, der ihren Nachbarn sagt, dass sie sterben sollen.

In der neuen Studie fanden sie heraus, dass der Bystander-Effekt auf einem Molekül namens Stickoxid beruht, das eine wichtige Rolle bei der Reaktion einer Zelle auf Stress spielt. Wenn die Menge an Stickoxid reduziert wurde, hörten Zellen, die mit Strahlung gezielt waren, auf, selbstmörderische Signale auszusenden.

Dr. Prize erklärt: "Stickstoffmonoxid ist ein Molekül, das Zellen produzieren, um ihnen zu helfen, auf Stresssituationen zu reagieren, und es scheint wichtig zu sein, dass sie selbstmörderische Signale aussenden, wenn sie von Strahlung getroffen werden.

"Sicherzustellen, dass große Mengen des in den Tumoren produzierten Moleküls vorhanden sind, kann für die Optimierung des Bystander-Effekts und die Verbesserung der Behandlung von wesentlicher Bedeutung sein."

Er fügt hinzu: "Wir denken auch, dass die Mechanismen, die an dem Bystander-Effekt beteiligt sind, bei gesundem und Krebsgewebe unterschiedlich sein könnten. Daher könnten Medikamente entwickelt werden, die normales Gewebe vor Strahlentherapie schützen und Krebszellen anfälliger machen."

Professor Robert Souhami, Direktor für klinische und externe Angelegenheiten bei Cancer Research UK, sagt: "Nur mit unserer Investition in diese fantastische Technologie, die es Wissenschaftlern ermöglicht, nicht nur auf einzelne Zellen, sondern auf Zellunterzellen zu zielen, waren wir in der Lage um die winzigen Details zu entdecken, wie Zellen auf Strahlung reagieren.

"Die Aktualisierung der klinischen Strahlentherapie durch den Einsatz unseres modernen Wissens über die Art und Weise, wie Zellen als Reaktion auf Strahlenschäden kommunizieren und sich verhalten, könnte zu äußerst wichtigen Fortschritten führen, die sowohl die Krebsbehandlung verbessern als auch Nebenwirkungen reduzieren können."

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