Die Strahlentherapie zählt zu den wichtigen Methoden der Krebsbehandlung. Sie erfolgt meist durch starkes, gebündeltes Röntgenlicht – es gibt allerdings eine modernere Methode. Hier lest ihr von den aktuellen Entwicklungen.
Mit schnellen Protonen lassen sich Tumore wirkungsvoller und schonender bestrahlen als mit Röntgenlicht. „Das Verfahren eignet sich besonders für die Bestrahlung von Tumoren an der Schädelbasis, im Gehirn und im zentralen Nervensystem“, erläutert Dr. Elke Beyreuther, Forscherin des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR). „Auch bei krebskranken Kindern wird sie eingesetzt, um mögliche Spätfolgen zu reduzieren.“ Die moderne Therapieform mit Protonen benötigt dafür allerdings große Teilchenbeschleuniger. Infolgedessen gibt es in Deutschland nur wenige Zentren für die Protonentherapie. Derzeit versucht die Fachwelt die Methode stetig zu verbessern und auf den Patienten anzupassen – so auch die Forscher des HZDR. Sie arbeiten an laserbasierten Protonenbeschleunigern.
„Basis dabei ist ein Hochleistungs-Laser, der starke und extrem kurze Lichtpulse erzeugt“, erklärt HZDR-Physiker Dr. Florian Kroll. „Diese Blitze feuern wir auf eine dünne Folie aus Kunststoff oder Metall.“ Die Blitze sind derart intensiv, dass sie massenweise Elektronen aus der Folie herausschlagen. Dadurch entsteht ein starkes elektrisches Feld, das Protonen zu Pulsen bündeln und auf hohe Energien beschleunigen kann. Das Faszinierende: Der Prozess spielt sich in kleinsten Dimensionen ab, die Beschleunigungsstrecke misst gerade mal ein paar Mikrometer.
„Wir arbeiten seit 15 Jahren an dem Projekt, doch bislang hatte die Energie der Protonen nicht für eine Bestrahlung gereicht“, berichtet Beyreuther. „Außerdem variierte die Stärke der Pulse zu stark, sodass wir nicht sicherstellen konnten, die richtige Dosis zu verabreichen.“ Doch im Laufe der letzten Jahre gelangen den Wissenschaftlern entscheidende Verbesserungen: Insbesondere konnten sie besser verstehen, was beim Wechselspiel von Laserblitzen und Folie passiert. „Wichtig ist vor allem die genaue Form der Laserblitze“, erklärt Kroll. „Mittlerweile können wir sie so maßschneidern, dass die entstehenden Protonenpulse sowohl eine ausreichende Energie als auch eine hohe Stabilität besitzen.“
Schließlich waren die Parameter so gut, dass das HZDR-Team die entscheidende Versuchsreihe angehen konnte: die erstmalige, kontrollierte Bestrahlung von Tumoren in Mäusen mit laserbeschleunigten Protonen. Als Vergleich dienten Versuche an der konventionellen Protonentherapie-Anlage. Das Ergebnis: „Wir haben gesehen, dass unsere lasergetriebene Protonenquelle biologisch wertvolle Daten erzeugen kann“, berichtet Kroll. „Damit ist die Grundvoraussetzung für weitere Studien geschaffen, mit denen wir unsere Methode testen und optimieren können.“
Eine weitere Besonderheit der laserbeschleunigten Protonenpulse liegt in ihrer enormen Intensität. Während bei der konventionellen Protonentherapie die Strahlendosis in einigen Minuten verabreicht wird, könnte per Laser der Prozess innerhalb einer Millionstel-Sekunde ablaufen. „Es gibt Hinweise darauf, dass bei schneller Verabreichung der Dosis das den Tumor umgebende gesunde Gewebe noch besser geschont wird als bislang“, erläutert Elke Beyreuther. „Diesen Hinweisen wollen wir mit unserem Versuchsaufbau nachgehen und in präklinischen Studien untersuchen, wann und wie diese schnelle Bestrahlung angewendet werden sollte, um einen Vorteil bei der Krebstherapie zu erzielen.“
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Die Originalpublikation haben wir euch hier verlinkt.
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