@article{EberleinPeperFernandezetal.2015,
  author    = {Eberlein, Uta and Peper, Michel and Fern{\´a}ndez, Maria and Lassmann, Michael and Scherthan, Harry},
  title     = {Calibration of the \(\gamma\)-H2AX DNA double strand break focus assay for internal radiation exposure of blood lymphocytes},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {10},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {4},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0123174},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-148697},
  pages     = {e0123174},
  year      = {2015},
  abstract  = {DNA double strand break (DSB) formation induced by ionizing radiation exposure is indicated by the DSB biomarkers \(\gamma\)-H2AX and 53BP1. Knowledge about DSB foci formation in-vitro after internal irradiation of whole blood samples with radionuclides in solution will help us to gain detailed insights about dose-response relationships in patients after molecular radiotherapy (MRT). Therefore, we studied the induction of radiation-induced co-localizing \(\gamma\)-H2AX and 53BP1 foci as surrogate markers for DSBs in-vitro, and correlated the obtained foci per cell values with the in-vitro absorbed doses to the blood for the two most frequently used radionuclides in MRT (I-131 and Lu-177). This approach led to an in-vitro calibration curve. Overall, 55 blood samples of three healthy volunteers were analyzed. For each experiment several vials containing a mixture of whole blood and radioactive solutions with different concentrations of isotonic NaCl-diluted radionuclides with known activities were prepared. Leukocytes were recovered by density centrifugation after incubation and constant blending for 1 h at 37°C. After ethanol fixation they were subjected to two-color immunofluorescence staining and the average frequencies of the co-localizing \(\gamma\)-H2AX and 53BP1 foci/nucleus were determined using a fluorescence microscope equipped with a red/green double band pass filter. The exact activity was determined in parallel in each blood sample by calibrated germanium detector measurements. The absorbed dose rates to the blood per nuclear disintegrations occurring in 1 ml of blood were calculated for both isotopes by a Monte Carlo simulation. The measured blood doses in our samples ranged from 6 to 95 mGy. A linear relationship was found between the number of DSB-marking foci/nucleus and the absorbed dose to the blood for both radionuclides studied. There were only minor nuclide-specific intra-and inter-subject deviations.},
  language  = {en}
}
@article{SchuhmannEberleinMuelleretal.2018,
  author    = {Schuhmann, Sarah and Eberlein, Uta and M{\"u}ller, Jessica and Scherthan, Harry and Lassmann, Michael},
  title     = {Correlation of the absorbed dose to the blood and DNA damage in leukocytes after internal ex-vivo irradiation of blood samples with Ra-224},
  series = {EJNMMI Research},
  volume    = {8},
  journal   = {EJNMMI Research},
  number    = {77},
  doi       = {10.1186/s13550-018-0422-4},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176593},
  year      = {2018},
  abstract  = {Background: Irradiation with α-particles creates densely packed damage tracks along particle trajectories in exposed cells, including complex DNA damage and closely spaced double-strand breaks (DSBs) in hit nuclei. Here, we investigated the correlation of the absorbed dose to the blood and the number of α-induced DNA damage tracks elicited in human blood leukocytes after ex-vivo in-solution exposure with Ra-224. The aim was to compare the data to previously published data on Ra-223 and to investigate differences in DNA damage induction between the two radium isotopes. Results: Blood samples from three healthy volunteers were exposed ex-vivo to six different concentrations of Ra-224 dichloride. Absorbed doses to the blood were calculated assuming local energy deposition of all α- and β-particles of the Ra-224 decay chain, ranging from 0 to 127 mGy. γ-H2AX + 53BP1 DNA damage co-staining and analysis was performed on ethanol-fixed leukocytes isolated from the irradiated blood samples. For damage quantification, α-induced DNA damage tracks and small γ-H2AX + 53BP1 DSB foci were enumerated in the exposed leukocytes. This revealed a linear relationship between the frequency of α-induced γ-H2AX damage tracks and the absorbed dose to the blood, while the frequency of small γ-H2AX + 53BP1 DSB foci indicative of β-irradiation was similar to baseline values. Conclusions: Our data provide a first estimation of the DNA damage induced by Ra-224 in peripheral blood mononuclear cells. A comparison with our previously published Ra-223 data suggests that there is no difference in the induction of radiation-induced DNA damage between the two radium isotopes due to their similar decay properties.},
  language  = {en}
}
@article{SchumannScherthanPfestroffetal.2021,
  author    = {Schumann, S. and Scherthan, H. and Pfestroff, K. and Schoof, S. and Pfestroff, A. and Hartrampf, P. and Hasenauer, N. and Buck, A. K. and Luster, M. and Port, M. and Lassmann, M. and Eberlein, U.},
  title     = {DNA damage and repair in peripheral blood mononuclear cells after internal ex vivo irradiation of patient blood with \(^{131}\)I},
  series = {European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging},
  journal   = {European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging},
  doi       = {10.1007/s00259-021-05605-8},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-258863},
  year      = {2021},
  abstract  = {Aim The aim of this study was to provide a systematic approach to characterize DNA damage induction and repair in isolated peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) after internal ex vivo irradiation with [\(^{131}\)I]NaI. In this approach, we tried to mimic ex vivo the irradiation of patient blood in the first hours after radioiodine therapy. Material and methods Blood of 33 patients of two centres was collected immediately before radioiodine therapy of differentiated thyroid cancer (DTC) and split into two samples. One sample served as non-irradiated control. The second sample was exposed to ionizing radiation by adding 1 ml of [\(^{131}\)I]NaI solution to 7 ml of blood, followed by incubation at 37 °C for 1 h. PBMCs of both samples were isolated, split in three parts each and (i) fixed in 70\% ethanol and stored at - 20 °C directly (0 h) after irradiation, (ii) after 4 h and (iii) 24 h after irradiation and culture in RPMI medium. After immunofluorescence staining microscopically visible co-localizing γ-H2AX + 53BP1 foci were scored in 100 cells per sample as biomarkers for radiation-induced double-strand breaks (DSBs). Results Thirty-two of 33 blood samples could be analysed. The mean absorbed dose to the blood in all irradiated samples was 50.1 ± 2.3 mGy. For all time points (0 h, 4 h, 24 h), the average number of γ-H2AX + 53BP1 foci per cell was significantly different when compared to baseline and the other time points. The average number of radiation-induced foci (RIF) per cell after irradiation was 0.72 ± 0.16 at t = 0 h, 0.26 ± 0.09 at t = 4 h and 0.04 ± 0.09 at t = 24 h. A monoexponential fit of the mean values of the three time points provided a decay rate of 0.25 ± 0.05 h\(^{-1}\), which is in good agreement with data obtained from external irradiation with γ- or X-rays. Conclusion This study provides novel data about the ex vivo DSB repair in internally irradiated PBMCs of patients before radionuclide therapy. Our findings show, in a large patient sample, that efficient repair occurs after internal irradiation with 50 mGy absorbed dose, and that the induction and repair rate after \(^{131}\)I exposure is comparable to that of external irradiation with γ- or X-rays.},
  language  = {en}
}
@article{SchumannScherthanFranketal.2020,
  author    = {Schumann, Sarah and Scherthan, Harry and Frank, Torsten and Lapa, Constantin and M{\"u}ller, Jessica and Seifert, Simone and Lassmann, Michael and Eberlein, Uta},
  title     = {DNA Damage in Blood Leukocytes of Prostate Cancer Patients Undergoing PET/CT Examinations with [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I\&T},
  series = {Cancers},
  volume    = {12},
  journal   = {Cancers},
  number    = {2},
  issn      = {2072-6694},
  doi       = {10.3390/cancers12020388},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-200585},
  pages     = {388},
  year      = {2020},
  abstract  = {The aim was to investigate the induction and repair of radiation-induced DNA double-strand breaks (DSBs) as a function of the absorbed dose to the blood of patients undergoing PET/CT examinations with [68Ga]Ga-PSMA. Blood samples were collected from 15 patients before and at four time points after [68Ga]Ga-PSMA administration, both before and after the PET/CT scan. Absorbed doses to the blood were calculated. In addition, blood samples with/without contrast agent from five volunteers were irradiated ex vivo by CT while measuring the absorbed dose. Leukocytes were isolated, fixed, and stained for co-localizing γ-H2AX+53BP1 DSB foci that were enumerated manually. In vivo, a significant increase in γ-H2AX+53BP1 foci compared to baseline was observed at all time points after administration, although the absorbed dose to the blood by 68Ga was below 4 mGy. Ex vivo, the increase in radiation-induced foci depended on the absorbed dose and the presence of contrast agent, which could have caused a dose enhancement. The CT-dose contribution for the patients was estimated at about 12 mGy using the ex vivo calibration. The additional number of DSB foci induced by CT, however, was comparable to the one induced by 68Ga. The significantly increased foci numbers after [68Ga]Ga-PSMA administration may suggest a possible low-dose hypersensitivity.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schumann2022,
  author    = {Schumann, Sarah},
  title     = {Zeit- und Dosisabh{\"a}ngigkeit von DNA-Sch{\"a}den induziert durch interne Bestrahlung mit unterschiedlichen Radionukliden},
  doi       = {10.25972/OPUS-22390},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-223904},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In der Nuklearmedizin werden radioaktive Substanzen eingesetzt, um zu therapeutischen Zwecken gezielt b{\"o}sartiges Gewebe zu zerst{\"o}ren oder in diagnostischen Anwendungen Stoffwechselvorg{\"a}nge bildlich darzustellen. Die ionisierende Strahlung der eingesetzten Radionuklide kann jedoch auch DNA-Sch{\"a}den in gesunden Zellen verursachen. DNA-Doppelstrangbr{\"u}che geh{\"o}ren dabei zu den kritischsten L{\"a}sionen, da sie schwer zu reparieren sind und eine fehlerhafte Reparatur zu Mutationen oder zum Zelltod f{\"u}hren kann. W{\"a}hrend Radionuklidtherapien ist daher in Risikoorganen darauf zu achten, dass die deponierte Energie pro Masse, die Energiedosis, bestimmte Werte nicht {\"u}berschreitet. Zu diesen Risikoorganen geh{\"o}rt auch das blutbildende System. Da eine Absch{\"a}tzung der Energiedosis im Knochenmark h{\"a}ufig {\"u}ber die Bestimmung der Energiedosis im Blut als Surrogat erfolgt, ist deren Kenntnis von besonderem Interesse. In dieser Arbeit wurden daher Berechnungen der Energiedosis im Blut nach interner Bestrahlung durchgef{\"u}hrt und die Ergebnisse mit der Anzahl an strahlungsinduzierten DNA-Doppelstrangbr{\"u}chen in PBMCs korreliert. Zur Quantifizierung der DNA-Sch{\"a}den wurden die Biomarker \(\gamma\)-H2AX und 53BP1 verwendet, die nach Entstehung eines Doppelstrangbruchs um diesen akkumulieren und sich durch Immunfluoreszenzf{\"a}rbung als mikroskopische Foci sichtbar machen und quantifizieren lassen. Dadurch erm{\"o}glicht der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assay einen quantitativen Nachweis strahlungsinduzierter Doppelstrangbr{\"u}che. Somit konnten im Rahmen dieser Arbeit neue Kenntnisse {\"u}ber die Dosisabh{\"a}ngigkeit von DNA-Sch{\"a}den in PBMCs w{\"a}hrend interner Bestrahlung mit unterschiedlichen Radionukliden sowohl ex vivo als auch in vivo gewonnen werden. Ex-vivo-Untersuchungen haben den Vorteil, dass sie unter gleichbleibenden, gut definierten Bedingungen durchgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen und somit eine Analyse der Induktion von Doppelstrangbr{\"u}chen bei festgelegten Energiedosen und einer konstanten Bestrahlungsdauer erlauben. In dieser Arbeit wurden Blutproben von gesunden Versuchspersonen durch Zugabe von Radionukliden in bestimmten Aktivit{\"a}tskonzentrationen eine Stunde lang intern bestrahlt. F{\"u}r die Bestrahlung wurden die \(\alpha\)-Emitter \(^{223}\)Ra und \(^{224}\)Ra, die \(\beta\)\(^{-}\)-Emitter \(^{177}\)Lu und \(^{90}\)Y, der \(\beta\)\(^{+}\)-Emitter \(^{68}\)Ga und der \(\gamma\)-Emitter \(^{99m}\)Tc verwendet. Der untersuchte Energiedosisbereich lag zwischen 5 mGy und 136 mGy. Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern wurde beobachtet, dass die Anzahl der strahlungsinduzierten \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci (RIF) in den PBMCs linear mit der Energiedosis im Blut ansteigt. Zudem zeigte sich, dass die Induktion der RIF unabh{\"a}ngig vom verwendeten Radionuklid und unabh{\"a}ngig von der Versuchsperson ist. Nach der Bestrahlung von Blutproben mit \(\alpha\)-Emittern waren zus{\"a}tzlich zu den nach Expositionen mit \(\beta\)- beziehungsweise \(\gamma\)-Emittern beobachteten kleinen, runden Foci auch \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltende Spuren \(\alpha\)-Spuren) in den Zellkernen erkennbar, welche die Trajektorien der emittierten \(\alpha\)-Teilchen darstellten. Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl dieser \(\alpha\)-Spuren linear mit der Energiedosis im Blut zunimmt und damit ein geeigneter Parameter f{\"u}r die Biodosimetrie nach Expositionen mit \(\alpha\)-emittierenden Radionukliden ist. Auch in vivo wurde die Dosisabh{\"a}ngigkeit der DNA-Doppelstrangbr{\"u}che w{\"a}hrend der internen Bestrahlung durch Radionuklide mit unterschiedlichen Emissionseigenschaften untersucht. Aufgrund der neuen, vielversprechenden Entwicklungen von Radiopharmaka zur Therapie und Diagnostik des Prostatakarzinoms in den letzten Jahren wurden daf{\"u}r Blutproben von Prostatakarzinom-Patienten w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I\&T, w{\"a}hrend PET/CT-Diagnostik mit [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I\&T und w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) untersucht. W{\"a}hrend Therapie mit [\(^{177}\)Lu]Lu-PSMA I\&T zeigte sich, dass die Anzahl der RIF in den ersten Stunden nach Therapiebeginn durch eine lineare Anpassungskurve angen{\"a}hert werden kann, die mit der Energiedosis im Blut ansteigt, gefolgt von einem R{\"u}ckgang der RIF zu sp{\"a}teren Zeitpunkten, der durch die DNA-Reparatur erkl{\"a}rt werden kann. Die gesamte Energiedosis im Blut lag im Mittel bei (109 \(\pm\) 28) mGy. Der linear dosisabh{\"a}ngige Anstieg der RIF zu Therapiebeginn gleicht der dosisabh{\"a}ngigen Induktion der RIF ex vivo nach Bestrahlung mit \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden und kann gut mit der entsprechenden Ex-vivo-Kalibrierkurve beschrieben werden. Zu sp{\"a}teren Zeitpunkten (48 h und 96 h nach Verabreichung) konnte in dieser Arbeit eine lineare Korrelation zwischen der Anzahl der noch verbleibenden RIF und der Dosisleistung nachgewiesen werden. Eine signifikante Korrelation der Anzahl der RIF 96 h nach Verabreichung mit dem PSA-Wert deutet zudem darauf hin, dass ein Zusammenhang mit klinischen Parametern besteht. Ein signifikanter Anstieg der \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Foci konnte auch nach Verabreichung von [\(^{68}\)Ga]Ga-PSMA I\&T f{\"u}r diagnostische PET/CT-Untersuchungen beobachtet werden, obwohl die Energiedosen im Blut bis zum PET/CT-Scan nur < 3 mGy betrugen. Im Vergleich zur Ex-vivo-Kalibrierkurve war die Steigung der linearen Anpassungskurve in vivo im Bereich < 3 mGy in dieser Studie etwa um ein Zehnfaches h{\"o}her, was auf eine m{\"o}gliche Hypersensitivit{\"a}t im Niedrigdosisbereich hindeuten k{\"o}nnte. Der Beitrag der CT zur Energiedosis im Blut konnte durch Ex-vivo-Experimente auf etwa 12 mGy abgesch{\"a}tzt werden. Auch w{\"a}hrend Therapie mit [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_2\) lagen die berechneten Energiedosen im Blut im Niedrigdosisbereich < 17 mGy. Trotzdem konnten in dieser Studie erstmalig \(\alpha\)-Spuren in vivo nach der Verabreichung eines \(\alpha\)-emittierenden Radionuklids quantifiziert werden, deren Anzahl 3 h und 4 h nach Verabreichung des Radiopharmakons signifikant erh{\"o}ht war. Auch zu sp{\"a}ten Zeitpunkten, bis vier Wochen nach Therapiebeginn, waren noch \(\alpha\)-Spuren nachweisbar, was auf eine unvollst{\"a}ndige Reparatur der komplexen, durch die \(\alpha\)-Teilchen induzierten DNA-Sch{\"a}den hinweisen k{\"o}nnte. Leider erlaubte die geringe Anzahl an Patienten und Datenpunkten keine zuverl{\"a}ssigen Korrelationen mit der Energiedosis oder mit klinischen Parametern. Nachdem in dieser Arbeit gezeigt werden konnte, dass DNA-Sch{\"a}den nach interner Bestrahlung mit \(\alpha\)-, \(\beta\)- und \(\gamma\)-emittierenden Radionukliden mit Hilfe des \(\gamma\)-H2AX+53BP1-Assays zuverl{\"a}ssig nachgewiesen und anhand der Schadensgeometrie unterschieden werden k{\"o}nnen, w{\"a}re es in Zukunft interessant, DNA-Sch{\"a}den auch nach Bestrahlung mit Radionuklidgemischen zu untersuchen. Dies k{\"o}nnte sowohl im Hinblick auf den Nachweis von Inkorporationen bei Strahlenunf{\"a}llen hilfreich sein als auch zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der Effekte bei Behandlungen mit Radionuklidgemischen beitragen, welche vielversprechende M{\"o}glichkeiten f{\"u}r nuklearmedizinische Therapien bieten. Zudem zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass insbesondere im f{\"u}r die Diagnostik relevanten Bereich sehr niedriger Energiedosen < 10 mGy weiterer Forschungsbedarf besteht. Durch die Untersuchung der dosisabh{\"a}ngigen Reparatur der durch interne Bestrahlung induzierten DNA-Sch{\"a}den k{\"o}nnte beispielsweise analysiert werden, ob die Reparaturf{\"a}higkeit im Niedrigdosisbereich eingeschr{\"a}nkt ist. Außerdem w{\"a}re es gerade im Bereich niedriger Dosen von Interesse, zu untersuchen, inwiefern Beobachtungen ex vivo das Verhalten in vivo geeignet repr{\"a}sentieren. Um die erh{\"o}hten statistischen Unsicherheiten im Niedrigdosisbereich zu reduzieren, k{\"o}nnten zuk{\"u}nftig Verbesserungen auf dem Gebiet der automatisierten Auswertung der \(\gamma\)-H2AX+53BP1 enthaltenden Foci und Spuren hilfreich sein. Weitere Ziele zuk{\"u}nftiger Forschungsvorhaben k{\"o}nnten gezielte Untersuchungen zu Korrelationen zwischen der dosisabh{\"a}ngigen Induktion und Reparatur von DNA-Sch{\"a}den und klinischen Parametern sowie die Analyse von DNA-Sch{\"a}den w{\"a}hrend mehrerer Therapiezyklen darstellen. In Zusammenhang mit der Analyse klinischer Parameter w{\"a}re es denkbar, dass biodosimetrische Auswertungen zuk{\"u}nftig auch zur personalisierten Therapieplanung oder auch zur Vorhersage des Therapieerfolgs dienen und somit langfristig zu einer Optimierung nuklearmedizinischer Therapien beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Nuklearmedizin},
  language  = {de}
}
@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}
}
@article{SchumannEberleinLapaetal.2021,
  author    = {Schumann, S. and Eberlein, U. and Lapa, C. and M{\"u}ller, J. and Serfling, S. and Lassmann, M. and Scherthan, H.},
  title     = {α-Particle-induced DNA damage tracks in peripheral blood mononuclear cells of [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\)-treated prostate cancer patients},
  series = {European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging},
  volume    = {48},
  journal   = {European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging},
  number    = {9},
  issn      = {1619-7089},
  doi       = {10.1007/s00259-020-05170-6},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265462},
  pages     = {2761-2770},
  year      = {2021},
  abstract  = {Purpose One therapy option for prostate cancer patients with bone metastases is the use of [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\). The α-emitter \(^{223}\)Ra creates DNA damage tracks along α-particle trajectories (α-tracks) in exposed cells that can be revealed by immunofluorescent staining of γ-H2AX+53BP1 DNA double-strand break markers. We investigated the time- and absorbed dose-dependency of the number of α-tracks in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of patients undergoing their first therapy with [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\). Methods Multiple blood samples from nine prostate cancer patients were collected before and after administration of [\(^{223}\)Ra]RaCl\(_{2}\), up to 4 weeks after treatment. γ-H2AX- and 53BP1-positive α-tracks were microscopically quantified in isolated and immuno-stained PBMCs. Results The absorbed doses to the blood were less than 6 mGy up to 4 h after administration and maximally 16 mGy in total. Up to 4 h after administration, the α-track frequency was significantly increased relative to baseline and correlated with the absorbed dose to the blood in the dose range < 3 mGy. In most of the late samples (24 h - 4 weeks after administration), the α-track frequency remained elevated. Conclusion The γ-H2AX+53BP1 assay is a potent method for detection of α-particle-induced DNA damages during treatment with or after accidental incorporation of radionuclides even at low absorbed doses. It may serve as a biomarker discriminating α- from β-emitters based on damage geometry.},
  language  = {en}
}