Foto: Experiment am Hochleistungslaser DRACO des FZD
Der Hochleistungslaser kann Protonen
erzeugen und auf der extrem kurzen
Strecke von weniger als zehn Mikro-
metern beschleunigen;©OncoRay

Beschleunigte Wasserstoff- und Kohlenstoff-Ionen werden vor allem gegen inoperable Tumore in strahlenempfindlichen Organen wie Hirn oder Rückenmark eingesetzt. Forscher vom FZD und vom Dresdner Zentrum OncoRay entwickeln hierfür gemeinsam eine neue Technologie: die benötigten Ionenstrahlen stammen nicht von einem normalen Beschleuniger, sondern werden von einem kompakten Laser erzeugt.

Dem Dresdner Zentrum OncoRay, das gemeinsam von Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD), Universitätsklinikum Carl Gustav Carus und der TU Dresden getragen wird, gelang nun ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Kompakt-Bestrahlungsanlage für die Behandlung von Krebs.

Der Hochleistungslaser DRACO am FZD kann Protonen erzeugen und auf der extrem kurzen Strecke von weniger als zehn Mikrometern beschleunigen (ein menschliches Haar ist etwa zehnmal so dick). Für die aktuellen Experimente bestrahlte das Forscherteam um Doktor Ulrich Schramm (FZD) und Doktor Jörg Pawelke (OncoRay) Krebszellen mit Laser-beschleunigten Protonen, also Wasserstoff-Atomen, denen das Elektron entfernt wurde. Gleichzeitig untersuchen die Wissenschaftler auch die Wirkung von Strahlen auf Zellen unter kontrollierten Bedingungen.

Dazu haben sie eine spezielle Apparatur entwickelt, mit der sie die Dosis für die bestrahlten Zellen präzise messen können. Diese lag bei den Bestrahlungen am FZD zwischen 1,5 und 4 Gray und damit in einem Bereich, der für die klinische Anwendung von Protonenstrahlen besonders relevant ist. Hinzu kommt, dass die Energie des Laser-beschleunigten Ionenstrahls erstmals so hoch ist, dass der Strahl in Gewebe, aber auch in andere Materialien eindringt, wodurch eine genaue Dosisbestimmung überhaupt erst möglich wird. In den Experimenten erreichte man Protonenenergien von bis zu 20 Megaelektronen-Volt.

Beschleunigte Ionenstrahlen haben den Vorteil, dass sie ihre größte Wirkung im Tumor erzielen und daher gesundes Gewebe besser schonen. Während bei der konventionellen Therapie mit Röntgen- oder Gammastrahlen von modernen klinischen Linearbeschleunigern ein beträchtlicher Teil der Energie bereits auf dem Weg durch das gesunde Gewebe abgegeben wird, können Ionenstrahlen punktgenau im Tumor gestoppt werden, wo sie ihre schädigende Wirkung auf alle Zellen im Tumor freisetzen. Dabei handelt es sich um eine neue Methode, die unter anderem im Schwerionen-Therapieprojekt an der GSI in Darmstadt erfolgreich erprobt wurde.

Rund 400 Patienten konnten hier behandelt und rund 70 Prozent geheilt werden. An diesem Projekt waren auch Wissenschaftler aus dem Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) beteiligt, die auch heute wieder maßgeblich am Heidelberger HIT mitwirken.

COMPAMED.de; Quelle: Forschungszentrum Dresden-Rossendorf e. V.