Strahlentherapie direkt im Körper

Die Strahlentherapie ist eine feste Säule der Krebsbehandlung: Tumorzellen werden ionisierender Strahlung ausgesetzt, um ihre Erbsubstanz zu schädigen und idealerweise den Tumor zu beseitigen. Zwar wird schon lange an Methoden gearbeitet, die möglichst viel Strahlung auf den Tumor lenken und das umliegende Gewebe schonen. Bislang lässt sich aber nicht ganz verhindern, dass bei der Behandlung von Tumoren im Körperinneren auch die Haut und gesunde Organe geschädigt werden können.

Umliegendes Gewebe schonen

Ein Team bestehend aus Anke-Susanne Müller und Matthias Fuchs vom Institut für Beschleunigerphysik und Technologie (IBPT) des KIT und Oliver Jäkel vom DKFZ will daher einen neuartigen Elektronenbeschleuniger für die Strahlentherapie entwickeln. Bestehende Bestrahlungsapparate geraten an ihre Grenzen und die Möglichkeiten, sie weiter zu verbessern, sind weitgehend ausgeschöpft.

Die Forschenden setzen stattdessen auf eine neue Methode. „Wir benutzen hochintensives Laserlicht, um Elektronen über kürzeste Distanzen auf Lichtgeschwindigkeiten zu katapultieren", so Fuchs. Diese Elektronen werden dann direkt auf den Tumor gelenkt, um diesen zu zerstören. Mit dem lichtgetriebenen Mechanismus könnte die Größe eines Elektronenbeschleunigers um mehr als das 1000-fache reduziert werden, von derzeit ca. einem Meter auf weniger als einen Millimeter. Übrig bliebe ein kompaktes Gerät, kaum breiter als ein Haar, das sich als Aufsatz eines Endoskops in den Körper einführen lässt.

„So könnten Tumoren direkt und hochpräzise von Innen bestrahlt werden, ohne gesundes Gewebe in Mitleidenschaft zu ziehen – eine völlig neue Herangehensweise", erklärt Müller. Zudem sei eine andere Wirkweise der Tumorbehandlung durch ultrakurze, aber hochintensive Ladungs- beziehungsweise Strahlendosispulse möglich – ein einziger Behandlungstermin würde dann für die Therapie ausreichen. Erste Tests der Hochdosisleistungstherapie hätten zudem gezeigt, dass z.B. das Immunsystem durch diese Art der Bestrahlung mobilisiert werde und besser auf Metastasen reagiere.

Strahlentherapie für alle zugänglich

Derzeit braucht es allerdings noch Grundlagenforschung, um offene Fragen zu klären. Hier sind Anke-Susanne Müller mit ihrer Erfahrung in der Beschleunigerphysik und Matthias Fuchs als Experte für Hochleistungslaser gefragt. Oliver Jäkel bringt wiederum seine Expertise aus der Medizinphysik ein, wenn es darum geht, die Technologie für die Strahlentherapie zu optimieren und in ein medizinisches Gerät zu integrieren.

Ziel ist ein kompaktes Bestrahlungsgerät, das deutlich weniger Platz, Wartung und auch Strom benötigt als derzeitige medizinische Geräte. Dies könnte eine kostengünstige Produktion ermöglichen und Strahlentherapien weltweit besser zugänglich machen, so die langfristige Vision des Forschungsteams. „Bisher ist der globale Zugang zu solchen Therapien durch die hohen Anforderungen an Infrastruktur und Kosten stark eingeschränkt", so Jäkel. Die Kapazität der derzeitigen Bestrahlungsgeräte sei bei weitem nicht ausreichend und aufgrund der weltweit steigenden Lebenserwartung und damit einhergehend auch der zunehmenden Zahl an Tumorerkrankungen, benötige man zukünftig sogar noch deutlich mehr Bestrahlungsmöglichkeiten.

In den nächsten zwei Jahren wird das UCART-Team zunächst einen ersten „Demonstrator" konstruieren, danach wollen die Forschenden gemeinsam mit Industriepartnern den Weg für präklinische Studien bis hin zur Anwendung ebnen. Läuft alles nach Plan, könnte die neue Technologie irgendwann ähnlich einfach bedient werden wie Röntgengeräte und in vielen medizinischen Einrichtungen zur Verfügung stehen, wie Anke-Susanne Müller erklärt. „So wären Krebsbehandlungen für eine größere Zahl von Patientinnen und Patienten verfügbar."

Quelle: Presseinformation des KIT