Artikel zur Langlebigkeit

Sicherere Krebsbestrahlungstherapie mit Röntgenstrahlen

arzt hält ein Röntgenbild
  • Eine neue Methode der Krebsbestrahlungstherapie mit dem Element Gadolinium könnte sicherer und wirksamer sein.

  • Gadolinium setzt Killerelektronen in Krebszellen frei, wenn es von bestimmten Röntgenstrahlen getroffen wird.

  • Derzeit kann durch die Strahlentherapie nur eine kleine Menge Röntgenstrahlen den Tumor erreichen, da die Röntgenstrahlen unterschiedliche Energieniveaus haben.

  • Wenn Röntgenstrahlen genau abgestimmt sind, können sie die Tumore effektiver angreifen.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht.

Ein Element namens Gadolinium, das in Krebszellen gelangt, setzt Killerelektronen frei, wenn es von speziell abgestimmten Röntgenstrahlen getroffen wird. Der in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlichte Ansatz könnte den Weg für eine neue Krebsbestrahlungstherapie ebnen.

„Unsere Methode eröffnet die Möglichkeit, die Wirkung von Röntgenstrahlung an der Tumorstelle selektiv zu verstärken“, sagt Kotaro Matsumoto vom Institut für Integrierte Zellmaterialwissenschaften (iCeMS) der Universität Kyoto, der die Technik zusammen mit Fuyuhiko Tamanoi und Kollegen entwickelt hat Japan, Vietnam und die USA. „Damit wird eines der größten Probleme aktueller Strahlentherapien gelöst, bei denen nur eine geringe Menge Röntgenstrahlen tatsächlich den Tumor erreichen.“

Konventionelle Strahlentherapien verwenden polychromatische Röntgenstrahlen, die aus verschiedenen Energieniveaus bestehen, wobei Röntgenstrahlen mit niedriger Energie nicht in die Körperoberfläche eindringen können. Monochromatische Röntgenstrahlen hingegen haben das gleiche genau abgestimmte Energieniveau. Wenn sie auf elektronenfreisetzende chemische Elemente im Inneren von Tumoren abzielen könnten, könnten sie schädlich sein.

Um dies zu erreichen, verwendeten die Forscher speziell entwickelte Silica-Nanopartikel, die mit dem chemischen Element Gadolinium beladen waren. Die Krebszellen in einer 3D-Tumorkultur verbrauchten die Partikel nach einem Tag Inkubation effektiv. Die Partikel befinden sich speziell direkt außerhalb der Tumorzellkerne, wo sich ihre kritischste Maschinerie befindet.

An der Synchrotronanlage SPring-8 in Harima, Japan, richteten die Forscher monochromatische Röntgenstrahlen auf Tumorproben, die mit Gadolinium beladene Nanopartikel enthielten.

Röntgenstrahlen, die auf ein Energieniveau von 50,25 Kiloelektronenvolt (keV) eingestellt waren und 60 Minuten lang auf die Proben gerichtet waren, zerstörten die Krebszellen zwei Tage nach der Bestrahlung vollständig.

Die Einstellung der Röntgenstrahlen auf ein Energieniveau knapp unter 50,25 keV hatte nicht den gleichen Effekt. Die Forscher erklären, dass die Röntgenstrahlen gezielt so abgestimmt sind, dass ihre Energie von Gadolinium absorbiert werden kann. Wenn sie darauf treffen, gibt Gadolinium niederenergetische Elektronen in die Krebszelle ab, schädigt deren lebenswichtige Bestandteile, einschließlich der DNA, und tötet sie ab.

Die Röntgenstrahlen hatten keine Wirkung auf Zellen, die keine mit Gadolinium beladenen Nanopartikel enthielten.

„Unsere Studie zeigt, dass eine neue Art der Strahlentherapie gegen Krebs entwickelt werden kann“, sagt Tamanoi. „Wir können von einer Strahlentherapie mit erhöhter Wirksamkeit und weniger Nebenwirkungen ausgehen.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Natur im September 2019.



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