Einfluss von Strahlentherapien auf sekundäre Neoplasmen
Neutronen sind ein unerwünschtes Nebenprodukt strahlentherapeutischer Anwendungen. Neutronen entstehen auch in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung und verstärken die Strahlenbelastung in großer Höhe bzw. bei Langstreckenflügen. Risiken zu quantifizieren, die von Neutronenstrahlung ausgehen, ist wichtig für Strahlenschutzmaßnahmen. Obwohl noch nicht vollständig geklärt ist, in welcher Weise dies die menschliche Gesundheit schädigt, geht die Medizinforschung davon aus, dass unterschiedliche innerzelluläre Ionisierungscluster verschiedene negative Effekte induzieren. Das EU-finanzierte Projekt ANDANTE (Multidisciplinary evaluation of the cancer risk from neutrons relative to photons using stem cells and the induction of second malignant neoplasms following paediatric radiation therapy) untersuchte daher biologische Zusammenhänge zwischen Neutronenstrahlung und Karzinogenese. Zunächst wurde mit Monte-Carlo-Simulationen die Belastung quantifiziert, die von Neutronenstrahlen in strahlenbiologischen Experimenten ausgeht. Anhand der Eigenschaften der sekundären Partikel, die durch Neutronen erzeugt werden, wurden die anfänglichen Schäden am DNA-Molekül simuliert. Dann wurde ermittelt, wie hoch die Neutronenenergie sein muss, um DNA-Schäden zu erzeugen, was mit den Gewichtungsfaktoren bisheriger Strahlenschutzverordnungen in Einklang stand. Die Exposition von Stammzellen aus Schilddrüse, Speichel und Brustdrüse gegenüber unterschiedlich hoher Neutronenstrahlung ergab einen deutlichen Zusammenhang zwischen Dosis und Effekt beim klonogenen Überleben. Allerdings wurde kein Effekt auf karzinogenesebezogene Marker beobachtet, auch entwickelten Mäuse, denen bestrahlte Stammzellen implantiert wurden, keine Tumoren. Das Konsortium entwickelte eine Methode zur Berechnung der Neutronendosis und kombinierte diese mit relativen biologischen effekterzeugenden Werten von Neutronenenergie, um das Risiko sekundärer Neoplasmen zu ermitteln. In einer prospektiven epidemiologischen Studie wurden Ratten verglichen, die entweder nach einer pädiatrischen Protonentherapie Sekundärtumoren entwickelt oder eine konventionelle Strahlentherapie erhalten hatten. Wie sich zeigte, müssen noch mehrere Jahrzehnte lang epidemiologische Follow-up-Studien ausgewertet werden, um alle kanzerogenen Effekte von Protonentherapien zu demonstrieren. Das neu eingerichtete internationale Register für Krebs im Kindesalter wird dennoch neue Zusammenhänge zwischen Strahlenexposition und sekundärem Tumorrisiko nach solchen Strahlentherapien aufzeigen.
Schlüsselbegriffe
Strahlentherapie, Krebs, Neutron, Monte-Carlo-Simulation, DNA-Schäden, Stammzellen
