Induktion und Übertragung genomischer Instabilität nach Bestrahlung
Wenn ein Zellkern ionisierender Strahlung ausgesetzt wurde, spielen die Energiemenge und mögliche DNS-Veränderungen eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit den durch die Strahlung verursachten biologischen Schädigungen. Dabei kommt es bei der ersten Zellteilung zu strahlungsinduzierten Veränderungen, während Zellklon-Mutationen in bestimmten Genen für die Schädigungen verantwortlich sind. Trotz dieser bereits bekannten Fakten zeigte sich in jüngsten Forschungsarbeiten, dass auch indirekte Wirkungen bei sehr geringen Dosen stattfinden können, so z.B. genomische Instabilitäten und Nachbarschaftseffekte in nicht bestrahlten Zellen. Die möglichen Unsicherheiten der in epidemiologischen Studien betriebenen Dosimetrie kann zu niedrigeren Risikoeinschätzungen führen. Diese haben bereits zu erheblichen Kontroversen bezüglich der Eignung von Strahlenschutzmaßnahmen sowohl für die Öffentlichkeit als auch für Personen geführt, die an ihrem Arbeitsplatz Strahlung ausgesetzt sein können. Andererseits lassen sich mit biologischen Modellen Daten sowohl zu direkten Strahlungsauswirkungen als auch zu nicht zielgerichteten Effekten gewinnen, die bei niedrigen Strahlungsdosen eine Schlüsselrolle spielen. Deshalb wurden in diesem Projekt zur Erforschung der Auswirkungen sehr niedriger Dosen keine herkömmlichen radiobiologischen Studien, sondern Zell- und Tiermodelle angewandt. Im Projekt RADINSTAB wurden im Detail zwei Mechanismen untersucht, die starken Einfluss auf die Zellreaktion haben: Erstens wurde nachgewiesen, dass der Nachbarschaftseffekt, der Schäden an bestrahlten Zellen gegenüber unbestrahlten Zellen signalisiert, bei niedrigen Dosen eine genomische Instabilität induziert und aufrecht erhält. Zweitens können die gering dosierte Strahlungs-Hyperempfindlichkeit (Hyper-Radio Sensitivity, HRS) und die erhöhte Strahlungsresistenz (Increased Radio Resistance, IRR) einen integrierten Index für die Veränderung des Zusammenhangs Dosis/Wirkung im Bereich von etwa 0,5-1 Gy der niedrigen LET-Strahlung (Linear Energy Transfer (LET) bilden. Die gefundenen interessanten Ergebnisse zeigten, dass es eine beträchtliche Schwankungsbreite in der Expression beider Mechanismen gibt, während die Auswirkungen sehr geringer Dosen größer sind als erwartet. Zell-Linien mit ausgeprägtem Nachbarschaftseffekt zeigen keine induzierte Strahlungsresistenz und umgekehrt. Darüber hinaus können Zell-Linien, deren Strahlungsdosis-Reaktionskurve einen breitschultrigen Verlauf zeigt, unter Umständen weder ein HRS- bzw. IRR-Verhalten noch irgendwelche Nachbarschaftseffekte zeigen. Gleichwohl dauert die Erforschung der genetischen Grundlagen für diese Variabilität an.
