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In der Mikrowelle erwärmt sie Essen, im Radio überträgt sie Ton, in Lampen erzeugt sie Licht: Es gibt verschiedene Arten an Strahlung. Die Strahlentherapie macht sich vor allem zwei zu Nutze: die Photonen- und die Protonenstrahlung. Beide können Krebszellen töten. Welche Effekte sie aber jeweils genau in Tumormolekülen auslösen, ist kaum erforscht. Dabei wäre mit diesem Wissen eine Strahlentherapie möglicherweise personalisierter und effektiver, sagt Razan Hessenow, Forscherin am Westdeutschen Protonentherapiezentrum und am Institut für Zellbiologie. „Protonenbestrahlung ist zielgerichteter und gewebeschonender, aber sehr teuer“, erklärt Hessenow. Daher möchte sie Patienten identifizieren, bei denen diese Therapie mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit gut anschlägt. Das Identifikationsmerkmal dafür? Bestimmte Genmutationen in den Tumoren.

Auf die Schwachstellen zielen

„Krebszellen teilen sich häufiger als normale Zellen“, so Hessenow. Jede Teilung birgt dabei das Potenzial für Fehler, also Mutationen. Daher weisen Krebszellen sehr häufig Genmutationen auf. Jedes Gen wiederum liefert eine Art Ablauf- und Bauplan für spezifische Prozesse in der Zelle. Mutiert ein Gen, kann dieser Prozess nicht mehr so erfolgreich stattfinden. Hessenow hat es nun auf Mutationen abgesehen, die sich negativ auf die DNA-Reparatur und den Stoffwechsel auswirken. Sowohl Photonen- als auch Protonenstrahlung behindern die Funktion der Mitochondrien, also den Stoffwechselmotor der Zelle. Zudem führen beide Strahlungen zum Bruch der Doppelhelix der DNA und so langfristig zum Zelltod, wenn es keine wirksamen Reparaturmechanismen gibt. Diese gilt es in den Tumorzellen zu stören. Je schlechter sie sich reparieren können, desto wirksamer ist die Strahlentherapie.

Aber wie kommen jetzt die verschiedenen Wirkweisen der beiden Strahlenformen ins Spiel? „Wir haben herausgefunden, dass Tumorzellen nach der Protonenbestrahlung eine bestimmte

DNA-Reparatur, die Homologe Rekombination (HR), bevorzugen“, so Hessenow. Sind bei den Tumorzellen eines Patienten jene Gene mutiert, die die HR steuern, ist also eine Bestrahlung mit Protonen effektiver als eine mit Photonen, und zwar um mehr als das Doppelte. „Durch den Einsatz dieser bestimmten Strahlenart zwingen wir den Tumor dazu, einen Mechanismus zu nutzen, den er durch die Mutation nicht gut durchführen kann“, erläutert Hessenow. „So wird er für uns angreifbarer.“ Das Set an identifizierten Genmutationen, die für eine Protonentherapie sprechen, erprobt Hessenow nun „in vivo“ – zunächst am Hühnerei.