sondern haben auch ganz praktische Anwendungsgebiete und könnten euch vielleicht sogar einmal das Leben retten. Bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt, kurz GSI, zeigt uns der Biophysiker Robert Kaderka, wie man mit geladenen Atomen aus einem Beschleuniger Hirntumoren zerstören kann. Das können bisher nur sehr wenige Zentren weltweit. Kaderka arbeitet daran, das Verfahren auf mehr Krebsarten auszudehnen.

Bei normalen Zellen gibt es verschiedene Mechanismen, die ein unkontrolliertes Wuchern der Zellen verhindern. Eines dieser Kontrollmechanismen, die Tumorzellen vergessen haben, ist die sogenannte Apoptose. Apoptose ist der sogenannte programmierte Selbstmord. Das heißt, die Zelle gibt ein Signal aus,

ich habe verschiedene Schäden oder andere Schwierigkeiten und kann deswegen nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren und zerstöre mich dadurch selbst. Das ist ein natürlicher Prozess, der ständig im Körper stattfindet und eben ganz Normales und vom Körper auch normal abgebaut werden kann.

Bei Tumorzellen ist dieser Mechanismus, wie gesagt, gestört. Deswegen ist eine der Ansätze in der Strahlentherapie zunächst einmal durch die Bestrahlung DNA-Schäden zu erzeugen, sodass sich die Zelle nicht weiter teilen kann, weil sie eben sehr stark geschädigt ist und dann langfristig geht sie in den Selbstmord über.

Bei der Ionenstrahltherapie werden Kohlenstoff-Ionen im Beschleuniger auf 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht und dann zum Therapieplatz gelenkt. Die Wissenschaftler stellen die Geschwindigkeit so ein, dass die Ionen bis zum Tumor vordringen können. Auf dem Weg dorthin werden sie abgebremst, wenn sie schließlich an ihrem Bestimmungsort, dem Tumor, eine bestimmte Geschwindigkeit unterschreiten, sammeln die Ionen viele Elektronen ein.

Dadurch wird die DNA der Krebszellen unwiderruflich geschädigt. Das macht die Ionenstrahltherapie einzigartig, da der Strahl im gesunden Gewebe kaum Schaden hinterlässt. Um alle Zellen zu treffen, vermissen die Biophysiker den Tumor genau und teilen ihn digital in Schichten auf. Der Ionenstrahl lässt sich millimetergenau verschieben und fährt so die Schichten Punkt für Punkt ab

und zerstört dort Tumorzellen. Eine Maske verhindert, dass sich der Patient bewegt und der Ionenstrahl daneben trifft. 440 Patienten, vorwiegend mit Gehörntumoren, wurden mit der Methode bei GSI bereits erfolgreich bestrahlt. Seit einigen Jahren kommt dieses Verfahren in Kliniken zum Einsatz. In Zukunft sollen auch Lungentumoren behandelt werden können. Die nächste Herausforderung, an der z.B. auch eine Gruppe in der GSI Biophysik arbeitet,

sind bewegte Tumore. Ganz besonders ist da ein Problem, das sind Lungentumore, die mit einer der häufigsten Krebsarten sind in Deutschland mittlerweile. Da haben wir das Problem, dass der Tumor im Lungengewebe verwachsen ist und sich dieser bewegt, wenn man atmet.

Und da die Bestrahlung deutlich länger dauert als so eine typische Atemperiode, muss man eben verschiedene Strategien entwickeln, um diese Bewegung zu kompensieren, damit man eben den Tumor trifft, nicht das gesunde Gewebe. Um zu erforschen, wie man bewegte Tumoren behandeln kann, haben die Wissenschaftler ein Brustkorb-Modell gebaut. Daran testen sie, ob der Ionenstrahl den Tumor auch dann noch genau treffen kann,

wenn er sich durch die Atmung bewegt. Man sieht hier, das hier ist ein Brustkorb, den wir uns gebastelt haben. Und der ist hier über zwei Schnüre mit einem Elektromotor verbunden. Und dieser Motor zieht an den Schnüren, sodass dieser Brustkorb atmet. Gleichzeitig hängt an diesem Apparat dieser Roboterarm hier dran,

an dem hier über dieses Plexiglas-Teil so ein Würfel dran gemacht ist. Und diesen Würfel, das ist unser simulierter Tumor. In dem künstlichen Tumor befinden sich Messgeräte, die aufzeichnen, ob der Strahl tatsächlich dort ankommt, wo er schädliche Tumorzellen zerstören soll. Zurzeit testen die Wissenschaftler, wie man die Bewegung des Tumors während der Bestrahlung messen kann.

Wie gesagt, eines der Modelle ist, dass ich zum Beispiel hier einfach so ein paar Kügelchen draufmache, die von einem Kamerasystem erfasst werden, die mir dann gerade sagen, ob ich am Ein- oder Ausatmen bin. Andere Möglichkeiten wären zum Beispiel, die in Diskussion sind, ist die Verfolgung des Tumors mit einem Ultraschallgerät zum Beispiel.

Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass das Verfahren funktioniert. Vielleicht lassen sich bald also nicht nur Gehirntumoren, sondern auch Lungenkrebs mit Teilchenbeschleunigern unschädlich machen. Falls ihr noch nicht unser Video dazu gesehen habt, in dem wir erklären, wie Teilchenbeschleuniger funktionieren, dann schaut mal hier unten. Da haben wir euch auch noch ein paar andere Videos verlinkt, in denen es darum geht, was sich alles mithilfe von Teilchenbeschleunigern erforschen lässt.

Vielen Dank fürs Zuschauen und bis zum nächsten Video. Macht's gut.