@phdthesis{Eberlein2015, author = {Eberlein, Uta}, title = {Zusammenhang zwischen physikalischer Dosimetrie und DNA Doppelstrangbr{\"u}chen in Lymphozyten nach Radionuklidtherapie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-120440}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2015}, abstract = {In der nuklearmedizinischen Therapie werden Radiopharmaka meist systemisch verabreicht. Prim{\"a}r werden daf{\"u}r, wegen der kurzen Reichweite, beta-Strahler eingesetzt. Als Folge davon verteilt sich das Radiopharmakon im K{\"o}rper, reichert sich in Organen und Zielstrukturen an und bestrahlt somit den K{\"o}rper intern, im Gegensatz zur externen Bestrahlung bei der Strahlentherapie. Das Verteilungsmuster der verabreichten Aktivit{\"a}t im K{\"o}rper wird durch die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Radiopharmakons bestimmt. Außerdem sind die Aktivit{\"a}t und die Art der Anreicherung ausschlaggebend f{\"u}r die durch ionisierende Strahlung deponierte Energie im K{\"o}rper, der Energiedosis. Gemeinsam haben externe und interne Bestrahlungsverfahren, dass der Patient ionisierender Strahlung ausgesetzt ist, die nicht nur die kranken Zellen zerst{\"o}rt, sondern auch gesunde Zellen sch{\"a}digen kann. Dies geschieht durch direkte oder indirekte Wechselwirkung der Strahlung mit der DNA, die zur Sch{\"a}digung der DNA-Struktur f{\"u}hrt. Am h{\"a}ufigsten sind dabei Einzelstrangbr{\"u}che und Basensch{\"a}den. Die Doppelstrangbr{\"u}che sind im Vergleich zu Einzelstrangbr{\"u}chen und Basensch{\"a}den sehr selten aber sehr viel sch{\"a}dlicher f{\"u}r die Zelle, da die Reparatur komplizierter ist. Somit sind diese prim{\"a}r f{\"u}r den Zelltod oder f{\"u}r die Folgen nach fehlerhafter Reparatur verantwortlich. Eine sehr schnelle Antwort auf strahleninduzierte oder durch andere Stoffe, wie z.B. zytotoxische Substanzen, induzierte Doppelstrangbr{\"u}che ist die Phosphorylierung der Histon H2 Variante H2AX, die gamma-H2AX genannt wird. Zus{\"a}tzlich reichert sich das Protein 53BP1 nach dem Erkennen eines Doppelstrangbruches durch Sensorproteine sofort am Chromatin, das den Doppelstrang umgibt, an. Damit ist 53BP1 ein weiterer Biomarker, der strahleninduzierte Doppelstrangbr{\"u}che sehr effektiv nachweisen kann und der auf sehr verl{\"a}ssliche Weise mit gamma-H2AX kolokalisiert. Mittels Immunfluoreszenzf{\"a}rbung lassen sich gamma-H2AX und 53BP1 als umschriebene „Foci", im Zellkern mikroskopisch darstellen und z{\"a}hlen. Unter der Annahme, dass ein Focus einem Doppelstrangbruch entspricht, kann die Anzahl der Foci im Zellkern als quantitativer Biomarker f{\"u}r DNA Doppelstrangbr{\"u}che und damit f{\"u}r die Strahlenexposition und Strahlenwirkung verwendet werden. Zudem zeigen Studien der Induktion von gamma-H2AX nach externer Bestrahlung von unterschiedlichen Gewebearten Linearit{\"a}t zwischen der Energiedosis und der Zahl der Foci im Zellkern. Weitere Studien besch{\"a}ftigen sich mit den Auswirkungen externer Bestrahlung auf Patienten, aber nur wenige mit offenen radioaktiven Substanzen. Ziele dieser Arbeit waren daher: 1. Die Generierung einer bisher noch nicht beschriebenen in-vitro Kalibrierkurve nach interner Bestrahlung von Vollblut mit den in der Therapie eingesetzten beta-Strahlern. 2. Die gleichzeitige Bestimmung der physikalischen Dosis sowie der strahleninduzierten Anzahl der Foci in Lymphozyten, gewonnen aus Blutproben von Patienten nach Radiopeptidtherapie mit Lu-177 und Radioiodtherapie mit I-131. 3. Eine umfassende Beschreibung der Induktion und der Abnahme der Foci in den Lymphozyten aus den Blutproben der Patienten unter Einbeziehung der in-vitro Kalibrierung, um den dosis- und zeitabh{\"a}ngigen Verlauf der Anzahl der strahleninduzierten Foci zu bestimmen. F{\"u}r die in-vitro Kalibrierung mit I-131 und Lu-177 wurden bei Probanden Blutproben gewonnen und mit unterschiedlichen Aktivit{\"a}tskonzentrationen erg{\"a}nzt. Das Ziel war, eine Energiedosis bis 100mGy zu erhalten. Das Ergebnis war, dass sich die Zahl der strahleninduzierten Foci in Abh{\"a}ngigkeit von der Energiedosis gut durch eine lineare Funktion beschreiben l{\"a}sst, so wie es auch f{\"u}r die externe Bestrahlung bereits gezeigt wurde. Die Patientenstudien befassten sich mit dem Zusammenhang zwischen der im Blut deponierten Energiedosis und der Anzahl und dem zeitlichen Verlauf der induzierten Doppelstrangbr{\"u}che im peripheren Blut von Patienten unter Peptidrezeptor-Radionuklidtherapie mit Lu-177 DOTATATE/-TOC und Patienten unter Radioiodtherapie mit I-131 bei Ablationstherapien nach Operation eines differenzierten Schilddr{\"u}senkarzinoms. Die durchschnittliche Anzahl induzierter DSB-Foci zeigte in den fr{\"u}hen Zeitpunkten einen linearen dosisabh{\"a}ngigen Anstieg. In den ersten Stunden nach Therapie stimmten die in-vitro Kalibrierung und die Zahl der strahleninduzierten Foci sowohl f{\"u}r Lu-177 als auch f{\"u}r I-131 f{\"u}r die Patientendaten gut {\"u}berein. Die sp{\"a}teren Zeitpunkte werden durch eine Abnahme der Dosisrate und der Foci-Anzahl, bedingt durch Reparatur der DNA-Sch{\"a}den, charakterisiert. {\"U}berstiegen die Blutdosiswerte in der ersten Stunde jedoch 20mGy (nur nach I-131-Gabe beobachtet), dann war die Induktion eines schnellen Reparaturprozesses festzustellen. Diese experimentellen Ergebnissen und Modellierungen beschreiben erstmalig die Dosisabh{\"a}ngigkeit und den zeitlichen Verlauf der in-vitro und in-vivo DNA-Schadensantwort nach Inkorporation von beta-emittierenden Radionukliden.}, subject = {DNS-Doppelstrangbruch}, language = {de} } @phdthesis{Berger2010, author = {Berger, Sabrina}, title = {Einfluss von Camptothecin und R{\"o}ntgenbestrahlung in vitro auf Induktion und Reparatur der DNA-Doppelstrangbr{\"u}che in Glioblastomzellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52179}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {CPT-Derivate wie Topotecan sind zunehmend Bestandteil gegenw{\"a}rtiger Studien geworden, da eine synergistische Verst{\"a}rkung der Zytotoxizit{\"a}t der ionisierenden Strahlung durch diese belegt werden konnte. Bei dem Chemotherapeutikum CPT handelt es sich um ein pflanzliches Alkaloid aus der chinesischen Pflanze Camptotheca acuminata. Es wirkt S-Phase-spezifisch und sein Wirkmechanismus beruht auf Hemmung von TopoI, ein Enzym, das f{\"u}r die DNA-Replikation, -Transkription und -Reparatur eine entscheidende Rolle spielt [Morris et al., 1996; Hsiang et al., 1989; Farray et al., 2006]. Der Nachweis einer radiosensibilisierenden Wirkung von CPT stand im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Untersucht wurde dabei das Ansprechen der f{\"u}nf Glioblastomzelllinien U87-MG, U373-MG, SNB19, GHE und GaMG auf CPT und ionisierende Strahlung. Im Wesentlichen wurde ein signifikanter radiosensibilisierender Effekt des CPTs in den Zelllinien U87 und SNB19 gezeigt. Weiterhin erkannte man, dass das anti-apoptotische Protein Survivin nach kombinierter CPT-IR-Behandlung beim Vergleich der Survivin-Konzentrationen der f{\"u}nf Glioblastomzelllinien in den Zelllinien U87 und SNB19 die niedrigsten Werte aufzeigte, was mit den Ergebnissen des Koloniebildungstests und der Zellausz{\"a}hlung korreliert. Dies kann ebenfalls als Indiz f{\"u}r einen radiosensibilisierenden Effekt von CPT in den beiden Zelllinien U87 und SNB19 gewertet werden. Des Weiteren wurden, parallel in unserer Arbeitsgruppe, nach CPT-Behandlung mindestens zwei Subpopulationen in jeder der f{\"u}nf getesteten Glioblastomzelllinien ermittelt, die sich bez{\"u}glich ihres DNA-Schadens merklich voneinander unterschieden [Djuzenova et al., 2008]. Zus{\"a}tzlich wurde gezeigt, dass die Menge der DNA-Sch{\"a}den nach kombinierter CPT-IR-Behandlung h{\"o}her war als in den einzelnen Behandlungsmodalit{\"a}ten. Die Untersuchung der Kinetik der DNA-Reparatur mittels Rad50-Foci ließ einen radiosensibilisierenden Effekt von CPT in den Zelllinien SNB19 und U87 erkennen. Diese wiesen im Vergleich zu den Zelllinien U373, GHE und GaMG eine verlangsamte Reparaturhalbwertszeit unter kombinierter CPT-IR-Behandlung auf. Der Vergleich der Expression von TopoI in Western Blot und Durchflusszytometrie [s. Doktorarbeit von Mitdoktorandin T. G{\"u}ttler] zeigte die h{\"o}chsten Hintergrundwerte f{\"u}r dieses Enzym in den Zelllinien U87 und SNB19. Die erh{\"o}hte Expression von TopoI in U87 und SNB19 korrelierte mit den verl{\"a}ngerten Reparaturhalbwertszeiten f{\"u}r diese Zelllinien, mit der Reduktion der {\"U}berlebensraten im Koloniebildungstest bzw. der Abnahme des Zellwachstums in der, parallel in unserer Arbeitsgruppe durchgef{\"u}hrten, Zellausz{\"a}hlung, sowie mit der niedrigeren Survivin-Konzentration im Survivin-ELISA. Eine Resistenz gegen{\"u}ber CPT k{\"o}nnte folglich durch eine schnellere Reparaturhalbwertszeit aber auch durch eine reduzierte Expression von TopoI in den Zelllinien U373, GHE und GaMG begr{\"u}ndet sein. Daher ist vorstellbar, dass durch eine schnelle Proliferation von CPT-resistenten Zellen die Apoptose- und Zellabbaurate der CPT-sensitiven Subpopulation kompensiert oder sogar {\"u}bertroffen werden kann, was f{\"u}r eine Chemoradioresistenz der jeweiligen Zelllinien sprechen w{\"u}rde. Die weitere Erforschung des radiosensibilisierenden Effekts von Chemotherapeutika sollte auch weiterhin einen wichtigen Bestandteil zuk{\"u}nftiger Forschungsarbeiten darstellen, da sowohl in der vorliegenden als auch in einer Reihe von anderen Arbeiten Ans{\"a}tze dieses Effekts bereits belegt werden konnten. Die Entwicklung von neuen TopoI-Inhibitoren, wie das Homocamptothecin und dessen Derivate, die sich durch eine verbesserte chemische Stabilit{\"a}t auszeichnen [Teicher, 2008], sollte weiter vorangetrieben werden, um eines Tages die mittleren {\"U}berlebensraten bei Glioblastoma multiforme weit {\"u}ber ein Jahr hinaus verl{\"a}ngern zu k{\"o}nnen. Die Resultate dieser Studie unterst{\"u}tzen das Konzept einer chemotherapeutischen Behandlung kurz vor Bestrahlung und sehen ein derartiges Verfahren als effiziente Methode an, um m{\"o}glichst schnell das Ansprechen von intrakraniellen Tumoren auf chemotherapeutische Wirkstoffe in vitro zu untersuchen. Außerdem sollte versucht werden diese Erkenntnisse auf die klinische Ebene auszuweiten und man sollte zus{\"a}tzlich herausfinden, ob weitere DNA-Schadensoder DNA-Reparatur-Proteine als Marker dienen k{\"o}nnten wie Darzynkiewicz [2008] in seinem Leitartikel zu unserer Publikation vorschl{\"a}gt.}, subject = {Camptothecin}, language = {de} }