Forscher des europäischen Wissenschaftslabors CERN, die regelmäßig Teilchenphysik einsetzen, um unser Verständnis des Universums in Frage zu stellen, wenden ihr Handwerk auch an, um die Grenzen der Krebsbehandlung zu verschieben.
Die Physiker hier arbeiten mit riesigen Teilchenbeschleunigern auf der Suche nach Möglichkeiten, die Reichweite der Krebsstrahlentherapie zu erweitern und schwer erreichbare Tumore zu bekämpfen, die sonst tödlich gewesen wären.
In einem CERN-Labor namens CLEAR steht Einrichtungskoordinator Roberto Corsini neben einem großen, linearen Teilchenbeschleuniger, der aus einem 40 Meter langen Metallträger mit an einem Ende in Aluminiumfolie verpackten Rohren und einer Vielzahl von Messinstrumenten und hervorstehenden bunten Drähten besteht und Kabel.
Die Forschung hier, sagte er bei einem kürzlichen Besuch, zielt darauf ab, sehr energiereiche Elektronenstrahlen zu erzeugen – die negativ geladenen Teilchen im Kern eines Atoms – die schließlich dazu beitragen könnten, Krebszellen effektiver zu bekämpfen.
Sie forschen an einer „Technologie, um Elektronen auf die Energien zu beschleunigen, die zur Behandlung tiefsitzender Tumore benötigt werden, die über 100 Millionen Elektronenvolt (MeV) liegen“, erklärte Corsini.
Die Idee ist, diese sehr hochenergetischen Elektronen (VHEE) in Kombination mit einer neuen und vielversprechenden Behandlungsmethode namens FLASH zu verwenden.
Reduzierung von „Kollateralschäden“
Bei dieser Methode wird die Strahlendosis in wenigen hundert Millisekunden abgegeben, statt in Minuten, wie dies derzeit der Fall ist.
Dies hat nachweislich die gleiche zerstörerische Wirkung auf den Zieltumor, verursacht jedoch weit weniger Schäden am umgebenden gesunden Gewebe.
Bei der traditionellen Strahlentherapie „verursachen Sie einige Kollateralschäden“, sagte Benjamin Fisch, ein CERN-Beauftragter für Wissenstransfer.
Die Wirkung der kurzen, aber intensiven FLASH-Behandlung, sagte er gegenüber Reportern, besteht darin, „die Toxizität für gesundes Gewebe zu verringern und gleichzeitig Krebszellen angemessen zu schädigen“.
FLASH wurde erstmals 2018 bei Patienten eingesetzt, basierend auf derzeit verfügbaren medizinischen Linearbeschleunigern, Linacs, die niederenergetische Elektronenstrahlen von etwa 6-10 MeV liefern.
Bei dieser geringen Energie können die Strahlen jedoch nicht tief eindringen, so dass die hochwirksame Behandlung bisher nur bei oberflächlichen Tumoren, die bei Hautkrebs gefunden wurden, eingesetzt wurde.
Aber die CERN-Physiker arbeiten jetzt mit dem Universitätsspital Lausanne (CHUV) zusammen, um eine Maschine für die FLASH-Übertragung zu bauen, die Elektronen auf 100 bis 200 MeV beschleunigen kann, wodurch es möglich wird, die Methode für viel schwerer zu erreichende Tumore einzusetzen.
„Game-Changer“
Tief liegende Krebstumore, die nicht durch Operation, Chemotherapie oder traditionelle Strahlentherapie ausgerottet werden können, gelten heute oft als Todesurteil.
„Es sind diejenigen, die wir im Moment nicht heilen, die die Ziele sein werden“, sagte Professor Jean Bourhis, Leiter der Radiologieabteilung des CHUV, gegenüber .
„Für diese bestimmten Krebsarten, die möglicherweise ein Drittel der Krebsfälle ausmachen, könnte dies ein Wendepunkt sein.“
Besondere Hoffnungen bestehen darin, dass die FLASH-Methode mit ihren weit weniger schädlichen Auswirkungen auf das umgebende Gewebe es ermöglichen könnte, Tumore zu verfolgen, die sich im Gehirn oder in der Nähe anderer lebenswichtiger Organe festgesetzt haben.
Bourhis sagte, es werde Todesfälle durch hartnäckige Krebstumore vielleicht nicht in die Geschichtsbücher verbannen, „aber zumindest wird es eine neue Möglichkeit für mehr Heilungen geben, wenn es funktioniert.“
‚Kompakt‘
Eine Herausforderung besteht darin, den leistungsstarken Beschleuniger so kompakt zu machen, dass er in ein Krankenhaus passt.
Am CERN wurde eine große Galerie dem CLEAR-Beschleuniger gewidmet, der 20 Meter benötigt, um die Elektronen auf das erforderliche Energieniveau zu bringen – und weitere 20 Meter, um den Strahl zu konditionieren, zu messen und zu liefern.
Aber Corsini bestand darauf, dass CERN das Know-how habe, um „in einem viel kompakteren Raum zu beschleunigen“.
Der Prototyp, der mit CHUV entwickelt wird, zielt darauf ab, die gleiche Aufgabe mit einer Maschine zu erledigen, die insgesamt 10 Meter lang ist.
Diese „kompakte“ Lösung, so Corsini, „reduziert die Kosten, den Stromverbrauch und die Variabilität, und Sie können sie problemlos in einem Krankenhaus unterbringen, ohne ein ganzes Gebäude bauen zu müssen.“
Der Bau des Prototyps soll im kommenden Februar beginnen, und klinische Studien an Patienten könnten 2025 beginnen, sagte Bourhis, „wenn alles glatt läuft“.
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