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WISSENSCHAFT

Strahlentherapie: Der Kampf gegen Spätfolgen

Im Labor werden die Immunzellen der Maus analysiert. (Foto: Daniel Veutgen)

28.08.2018 15:17 - Daniel Veutgen

An Krebs zu erkranken wünscht man niemanden. Selbst nach erfolgreicher Radiotherapie drohen auch Jahre später noch Folgen durch die Strahlung. Für Erkrankte sind Menschen wie Simone de Leve deswegen umso wichtiger. Ihre Doktorarbeit am Institut für Zellbiologie (Tumorforschung) an der Universität Duisburg-Essen wurde von der Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie mit dem Dissertationspreis ausgezeichnet. Das Ziel: Spätfolgen von Strahlenbehandlungen reduzieren. Daniel Veutgen hat mit der Wissenschaftlerin über ihre Forschung gesprochen.

Für Krebserkrankte ist die Strahlentherapie mit vielen Nebenwirkungen verbunden. Übelkeit, Durchfall oder Entzündungen in der Speiseröhre sind nur wenige der akut auftretenden Folgen der Behandlung. Hinzu kommen Folgeschäden, die erst Monate oder Jahre später auftreten, hervorgerufen durch die Strahlung. Dabei wird die Anzahl an Menschen, die an Krebs erkranken, immer größer. Für 2018 erwartet der Krebsinformationsdienst fast eine halbe Millionen Neuerkrankungen. Das sind fast doppelt so viele wie im Jahr 1970.

„Krebs ist eine Krankheit, die immer häufiger Auftritt und diagnostiziert wird. Vor allem weil wir Menschen immer älter werden. Deswegen dachte ich: Da ist es sinnvoll zu forschen“, begründet de Leve die Entscheidung für ihr Dissertationsthema. „Die Bedeutung immunologischer Veränderungen in bestrahltem Normalgewebe in der Lunge für die Entstehung von Spätschäden“ lautet die sperrige Übersetzung ihrer Doktorarbeit. Um zu verstehen, worum es dabei genau geht, hilft es die Überschrift in ihren Einzelteilen „Normalgewebe“, „Spätfolgen“ und „immunologische Veränderungen“ zu betrachten.

Normalgewebe, Spätfolgen & immunologische Veränderungen

Im Fokus von de Leves Forschung steht die Veränderung von Normalgewebe. Darunter versteht man, so die Zellbiologin, „nicht-Tumor Gewebe. Wenn man einen Tumor bestrahlt, ist das Ziel zum einen, ihn komplett abzudecken und gleichzeitig das normale Gewebe möglichst auszusparen. Aufgrund des technischen Fortschritts funktioniert das inzwischen auch sehr gut.“ Bisher sei es jedoch unmöglich, dass kein Normalgewebe Strahlung abbekommt. Manche Schäden, die bei der Bestrahlung entstehen, treten bei Patient*innen nicht unmittelbar nach der Behandlung auf, sondern erst Jahre später.  

Deswegen geht es in de Leves Arbeit um Spätfolgen für das Lungengewebe. Eine dieser Folgen heißt Lungenfibrose. „Es dauert mitunter Jahre, bis so etwas entsteht. Eine Fibrose ist sozusagen die Vernarbung des Lungengewebes. Damit einher geht der Verlust des Lungenvolumens. Patienten bekommen also schlecht Luft und sind anfälliger für Sekundärerkrankungen, zum Beispiel Infektionen.“

Der Term der „immunologischen Veränderungen“ ist wohl auf den ersten Blick der abstrakteste und am schwierigsten zu verstehende der drei Teile. Es geht darum, wie sich bestimmte Faktoren im Immunsystem nach der Strahlentherapie verhalten und wie man Einfluss darauf nehmen kann. Dabei stehen das Protein CD73 und der von ihm produzierten Stoff Adenosin sowie die Makrophagen im Mittelpunkt. Letzteres sind Zellen, die zum Immunsystem gehören. „CD73 wird nach Bestrahlung im Normalgewebe hinauf reguliert, ist dort also aktiver, und produziert entsprechend mehr Adenosin. Am Anfang nach einer Strahlung hat man akute Schäden im Gewebe und das Adenosin sammelt sich dort sehr stark an. Für die Heilung des Gewebes in diesem Zustand ist das Adenosin erstmal förderlich und sorgt dafür, dass sich Gewebe selbst repariert und geheilt wird“, schildert de Leve.

Dabei gebe es jedoch ein Problem: „Ein lang anhaltendes hohes Adenosin-Level, führt zu einer chronischen Reparatur. Es wird also immer weiter repariert, obwohl es nichts mehr zu reparieren gibt.“ Die Spätfolge dieser Reparaturen ist die Lungenfibrose. Der zweite einflussreiche Faktor sind die Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems. Sie „treten nach dem Schaden auf und fressen die beschädigten Zellen der Lunge. Sie sorgen aber auch dafür, dass immer mehr Immunzellen angelockt werden und hinterher der Reparatur-Mechanismus ausgelöst wird.“ Dabei müsse man jedoch zwischen zwei Typen von Makrophagen unterscheiden: „Die einen lösen eine Immunantwort aus und setzten damit eine Entzündungsreaktion in Gang, der andere Phänotyp ist schädlich und scheint für die Entstehung der Fibrose mit verantwortlich zu sein.“

Arbeit am Maus-Modell

Nach der Bestrahlung kommt es im gesunden Gewebe zum Überschuss des Adenosins. Indem man nun zusätzlich zur Strahlentherapie einen sogenannten Inhibitor, der das Protein CD73 ausschaltet oder Adenosin abbaut, beispielsweise in Form von Tabletten verabreicht, kann die Entwicklung der Fibrose reduziert werden. „Das haben wir während meiner Doktorarbeit nachweisen können“, erläutert de Leve. Zudem sei CD73 auch in Krebszellen ausgeprägt: „Wir vermuten, dass, wenn CD73 oder Adenosin angegriffen werden, das sowohl dem Tumor schadet als auch das Normalgewebe schützt.“

Im Umkehrschluss könnte man, bei besserer Behandlung von Spätfolgen, „vielleicht die Strahlungsdosis erhöhen und damit Tumore noch viel effizienter bekämpfen als es heute möglich ist. Durch das empfindliche Normalgewebe in der Lunge ist man in der Strahlungsdosis beschränkt.“ Die Forschung lässt sich im Übrigen nicht nur beim Lungenkrebs anwenden, sondern könnte auch im Fall anderen Krebsarten, bei denen die Lunge bestrahlt wird, zum Einsatz kommen. Dazu zählen beispielsweise auch Brust- oder Kopf-Halstumoren.

Getestet hat de Leve die Methode am Maus-Modell, also lebenden Tieren, deren Lungenbereich bestrahlt wird. Die anschließenden Analysen erfolgen dann direkt in der Maus. „Initial macht man natürlich auch erstmal in der Zellkultur versuche und schaut, ob das, was untersucht wird überhaupt in irgendeiner Weise vielversprechend ist“, erklärt de Leve. An der Forschung im Lebenden Organismus komme man aber „gerade bei der Forschung am Immunsystem“ nicht vorbei.

Wie geht’s weiter?

Mit der Doktorarbeit sei nun erstmal ein Teil ihres Forschungsprojekts abgeschlossen. Als Postdoc arbeitet de Leve jedoch weiter im Institut für Zellbiologie und will sich auch in Zukunft weiter mit dem Thema ihrer Arbeit beschäftigen: „Vor allem in Bezug auf die Frage: Kann man die Makrophagen, also die Fresszellen, eventuell so beeinflussen, dass sie ihre negativen Eigenschaften verlieren und dafür sorgen, dass keine Fibrose mehr entsteht? Ich versuche meine Forschung jetzt immer kleinschrittiger zu gestalten und weiter ans Ende der Wirkungskette vorzustoßen.“

Bis ihr Wirken tatsächlich medizinische Anwendung findet, werden voraussichtlich noch ein paar Jahre ins Land gehen. Allein klinische Studien erstrecken sich mitunter über zehn bis 15 Jahre. „Ich hoffe natürlich, dass auf die Forschung später eine klinische Studie folgt und ich sie selbst so weit begleiten darf. Und die bisherigen Ergebnisse lassen diese Hoffnung auch zu“, so die Zellbiologin.

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