Vergleich der Wirkung von Alpha- und Protonenstrahlung an Normal- und Tumorzellen


Vergleich der Wirkung von Alpha- und Protonenstrahlung an Normal- und Tumorzellen

Maucksch, U.; Runge, R.; Wetzig, K.; Naumann, A.; Freudenberg, R.; Lühr, A.; Beyreuther, E.; von Neubeck, C.; Kotzerke, J.

Ziel:

Für Alpha-Strahler ist bekannt, dass diese aufgrund eines hohen linearer Energietransfers (LET) bei gleicher Dosis eine höhere relative biologische Wirksamkeit (RBE) im Vergleich zu Gammastrahlern zeigen. Als Ursache werden die hohe lokale Dosisdeposition sowie die erhöhte Wahrscheinlichkeit für DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) angenommen. Für Protonenstrahlung ist eine RBE von 1,1 zu erwarten. Untersucht wurde die Wirksamkeit von 150 MeV Protonenbestrahlung im Vergleich zum Alpha-Emitter Ra-223 auf das verwendete Zellsystem.
Methodik:
Die Wirkung der Protonenbestrahlung und des Alpha-Emitters Ra-223 wurde durch Bestrahlung der Schilddrüsennormalgewebszelllinie FRTL-5 sowie der Tumorzelllinie FaDu überprüft. Die Protonenbestrahlung im Dosisbereich von 0,5 bis 10 Gy erfolgte mit 3 Gy/min am Protonenstrahl der Universitätsprotonentherapie Dresden. Um Dosispunkte zwischen 0,125 und 2 Gy des Alpha-Strahlers Ra-223 zu applizieren, wurden die Zellen mit verschiedene Aktivitätskonzentrationen über 24 h inkubiert. Das klonogene Zellüberleben und die Anzahl der residualen DNA-DSB (H2AX-Assay) wurden 24 h nach Bestrahlung untersucht.
Ergebnisse:
Aus den Dosiswirkungskurven des Koloniebildungsassays wurde die Dosis für 37 % Überleben (D37) für die Normalzelllinie FRTL-5 nach Protonenbestrahlung mit 2,96 Gy und für Ra-223 mit 0,35 Gy bestimmt. Die Tumorzelllinie FaDu zeigte nach Protonenbestrahlung eine D37 von 2,32 Gy und nach Inkubation von Ra-223 eine D37 von 0,31 Gy. Für beide Zelllinien war die Anzahl an residualen DNA-DSB (H2AX-Assay) nach Protonenbestrahlung signifikant geringer als bei Bestrahlung mit Ra-223.
Schlussfolgerung:
Der erhöhte LET des Alpha-Strahlers Ra-223 (max. 250 keV/µm) führt zu einem geringenen Zellüberleben und zu einer höheren Anzahl der residualen DNA-DSB im Vergleich zur Protonenbestrahlung (LET ca. 2 keV/µm).

  • Lecture (Conference)
    56. Jahrestagung der Deutschen gesellschaft für Nuklearmedizin, 18.-21.04.2018, Bremen, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-27616
Publ.-Id: 27616