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Mit Kohlenstoff Krebszellen zerstören

14.03.2005  00:00 Uhr
Schwerionenforschung

Mit Kohlenstoff Krebszellen zerstören

von Christine Sandmaier, Eschborn

Der Versuch Darmstädter Mediziner, Kohlenstoffionen zur Behandlung bestimmter Tumoren einzusetzen, ist einmalig in Europa. Seit nunmehr sieben Jahren erproben sie das Verfahren gemeinsam mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum und der Universität Heidelberg in klinischen Studien.

Die Idee ist nicht neu. Bereits 1954 wurden in Berkeley, USA, erste Patienten mit Teilchenstrahlern (Protonen) behandelt, um gegen die Krebszellen vorzugehen. Lange Zeit verharrte diese Bestrahlungsart allerdings im Versuchsstatus. Mit Hilfe optimierter Technologien und der Verwendung von ionisiertem Kohlenstoff als Strahlungsquelle gelang es der Darmstädter Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI), die Schwerionentechnik für einige Tumorarten als anerkanntes Heilverfahren zu etablieren.

Bisherige Studien schlossen Patienten mit inoperablen Tumoren der Schädeldecke ein. Selbst bislang als strahlungsresistent geltende Geschwülste sprachen ­ bei moderaten Nebenwirkungen ­ gut auf die Behandlung an. Heilungsraten um 90 Prozent und mit einer Chemotherapie vergleichbare Behandlungskosten haben dazu geführt, dass die Krankenkassen die Kosten der Therapie bei Schädelbasistumoren (Chordomen), niedriggradigen Chondrosarkomen und adenoidzystischen Karzinomen weitgehend übernehmen.

Bestrahlung sicherer machen

Ein Charakteristikum der Protonen- und Ionenstrahlung ist, dass sich ihre Intensität mit fortschreitendem Eindringen ins Gewebe zunächst vervielfältigt und dann abrupt abfällt («Bragg-Peak«). Für die therapeutische Anwendung bedeutet das eine wesentlich höhere Präzision im Vergleich zu herkömmlichen Bestrahlungstechniken (siehe Kasten). »Die unmittelbaren Vorteile für den Patienten liegen in einer verkürzten Bestrahlungsdauer bei voll erhaltener Lebensqualität«, erläuterte Dr. Ingo Peter, Presse- und Öffentlichkeitsreferent der GSI gegenüber der PZ. In den meisten Fällen sei eine stationäre Aufnahme nicht notwendig, viele Patienten könnten sogar während der Therapie weiterhin arbeiten gehen.

 

Schwerionen ­ präzise und biologisch hoch wirksam Herkömmliche, externe Bestrahlungsarten verwenden elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge. Für Röntgen-, Gamma- und Photonenstrahlen ist charakteristisch, dass sich ihre Intensität mit zunehmender Eindringtiefe ins Gewebe langsam verringert. Auf ihrem Weg zu tiefer liegenden Tumoren wird daher das gesunde Gewebe der Umgebung teils stark geschädigt.

Ein Fortschritt bei der Anwendung der Photonen- und Gammastrahlen wurde mit der Entwicklung von Linearbeschleunigern erzielt, die eine so genannte Radiochirurgie möglich machen. Darunter versteht man die punktgenaue Bestrahlung durch einen stark fokussierten Strahl. Diese Methode wird stereotaktisch, das heißt, mit Hilfe eines Koordinatensystem zur Zielfindung, durchgeführt. Der fixierte Patient wird dabei von möglichst vielen Raumrichtungen bestrahlt, wobei sich die vielen kleinen Strahlendosen addieren. In der Summe wird dadurch eine sehr hohe Strahlendosis erreicht.

Daneben werden auch interne Methoden, wie die intraoperative Bestrahlung oder in das Organ eingebrachte Strahlenquellen (so genannte Brachytherapie), getestet. An Antikörper gekoppelte Betastrahler, wie das neue Radioimmuntherapeutikum Zevalin®, haben gleichzeitig den Effekt einer Immuntherapie.

Ein viel versprechender Ansatz ist die Verwendung von Teilchenstrahlern wie Protonen oder ­ neu ­ Schwerionen. Durch ihr »umgekehrtes Dosisprofil« ermöglichen sie eine exaktere Trennung zwischen gesundem und Tumorgewebe und damit eine genaue Fokussierung des Tumors.

Die biologische Wirksamkeit und Präzision ­ bis zu einer Genauigkeit von 0,5 mm in alle drei Raumrichtungen ­ ist bei Kohlenstoffionen ausgeprägter als bei Protonen. Damit sind sie prädestiniert für die Therapie tief liegender Tumoren in der Nähe lebenswichtiger Organe (Hirnstamm oder Rückenmark). Bislang profitierten in Darmstadt insgesamt 250 Patienten von der neuen Methode.

 

Weltweit werden etwa zehn Protonenanlagen zur Tumorbestrahlung genutzt. Kohlenstoffionen als Strahlenquelle sind bislang nur in Japan eingesetzt worden. Die Darmstädter Wissenschaftler optimierten ihre therapeutische Anwendung, indem sie ein so genanntes kontrolliertes Rasterscanverfahren entwickelten. Dabei wird der Therapiestrahl seitlich durch Magnetfelder begrenzt und seine Eindringtiefe durch Variation der Energie gesteuert.

Dr. Jürgen Debus, der leitende behandelnde Mediziner, und sein Team von der Kopfklinik Heidelberg führen vor der eigentlichen Therapie zunächst eine Planungscomputertomographie durch. Mit Hilfe vieler einzelner Tiefenschnitte durch den Tumor erstellen sie ein dreidimensionales Bild am Monitor. Durch komplexe Computersimulation können sie anschließend die Strahlung dem Tumorumriss anpassen und einen »Trockenversuch« durchführen.

Eine weitere Errungenschaft der GSI ist, dass zeitgleich zur eigentlichen Bestrahlung die Ergebnisse am Bildschirm mittels Positronen-Emissions-Tomographie-(PET)-Aufnahmen kontrolliert werden können. Eine Besonderheit der Kohlenstoffionen macht dieses Qualitätssicherungssystem erst möglich. Denn während der Bestrahlung entstehen immer auch Kohlenstoffisotope. Diese emittieren Positronen, die anschließend mit einer PET-Kamera aufgezeichnet werden.

Indikationsspektrum wird weiter

Die als Pilotprojekt gestartete Bestrahlungsmethode soll ab dem Jahr 2007 einem größeren Patientenkollektiv zugänglich gemacht werden, wozu in Heidelberg eine klinikgebundene Anlage zur Verfügung gestellt wird. Mit einer eigens dafür entwickelten Methode der rotierenden Bestrahlung sollen dort bis zu 1000 Patienten jährlich auch mit anderen Krebserkrankungen wie malignen Speicheldrüsentumoren, Weichteilsarkomen, Prostata- und schließlich auch Bronchialkarzinomen behandelt werden.

Für viele Patienten mit schwer zugänglichen, verästelten sowie sauerstoffarmen Tumorarten ist die neue Therapie eine hoffnungsvolle Alternative zu herkömmlichen Behandlungsmethoden und kann allein lebensrettend sein. Sie ist jedoch nicht in allen Fällen geeignet. So ist es derzeit technisch noch nicht möglich, das Rasterscanverfahren dem durch die Atmung bewegten Gewebe der Lunge anzupassen. Weiterhin lässt die Methode keine strahlentherapeutische Vorbehandlung zu. Zur Beurteilung des endgültigen Stellenwertes der Therapie müssen die Ergebnisse der Langzeituntersuchungen erst abgeschlossen werden. Top

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