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21. Februar 2018

Lichtsignale verraten den Tumor

Radioaktive Atome-Radioisotopen leisten gute Dienste bei Diagnostik und Behandlung von Krebstumoren. Eine neue Einrichtung nahe dem Teilchenphysik-Forschungszentrum CERN in Genf stellt seit kurzem Radioisotopen für Schweizer Spitäler her.

Der Einsatz von radioaktiven Atomen zur Diagnose und Behandlung von Krebstumoren ist medizinischer Alltag. Das gilt für das Waadtländer Universitätsspital (CHUV) in Lausanne genauso wie für das Genfer Universitätsspital (HUG). Die Strahlenmediziner in beiden Spitälern nehmen bei ihrer Arbeit seit kurzem die Dienste einer Einrichtung in Anspruch, die im Dezember 2017 auf dem Gelände des CERN den Betrieb aufnahm. CERN-MEDICIS heisst das Labor, das sich auf die Herstellung ausgewählter Radioisotopen für Krebsdiagnose und -behandlung spezialisiert hat.

Protonen für Forschung und Strahlentherapie

Stefano Marzari, ein an der Ingenieurschule Fribourg ausgebildeter Maschinenbauingenieur, führt den Journalisten durch das neue Gebäude. Vor dem Betreten des Labors müssen die Besucher einen weissen Kittel und Plastiküberschuhe anziehen. Dosimeter überwachen die Strahlenbelastung; so ist es Standard für Einrichtungen, die mit radioaktiven Substanzen arbeiten. CERN-MEDICIS hat seinen Standort im zentralen Teil des weitläufigen CERN-Geländes. Die Nähe zum Forschungszentrum ist kein Zufall. Die Teilchenphysiker des CERN beschleunigen Protonen und versehen sie auf diese Weise mit hohen Energien. Hochenergetische Protonen eignen sich besonders gut für Experimente, die die Geheimnisse der Materie ergründen. Solche Protonen können aber auch zur Herstellung von Radioisotopen genutzt werden, wie sie in der modernen Krebsdiagnostik und -therapie eingesetzt werden.

Seit der Eröffnung im letzten Dezember hat sich das Team von CERN-MEDICIS auf die Herstellung des Isotops Terbium 155 konzentriert. „Wir verwenden die Protonen, die bei der Forschung übrig bleiben“, sagt Stefano Marzari. „Wenn diese auf eine Folie aus Tantal prallen, entsteht Terbium 155. Mit einem mehrstufigen Prozess können wir die Radioisotopen aus der Folie extrahieren und den Radiologen in den Spitälern zur Verfügung stellen.“

Lichtteilchen verraten die Krebszellen

Terbium 155 wird seit neustem von Krebsärzten insbesondere zur Visualisierung von Prostatatumoren eingesetzt. Sind die Isotopen aus CERN-MEDCIS im Spital eingetroffen, werden sie an ein Molekül – z.B. einen Antikörper oder einen Zucker – gebunden und in dieser Kombination in das lebendige Gewebe gespritzt. Das Molekül mit dem Radioisotop sucht sich über die Blutbahn den Weg zu den Krebstumoren. Am Ziel angekommen, lassen sich die Terbium-Isotope genau lokalisieren, denn sie senden aufgrund ihres radioaktiven Zerfalls Lichtteilchen (Photonen) aus. Diese lassen sich mit Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT) detektieren. Auf diese Weise lassen sich Krebstumoren und Metastasen im Körper erkennen.

Die Krebsmedizin nutzt für verschiedene Anwendungen heute eine grosse Zahl unterschiedlicher Isotopen. Allein die Isotopen von Terbium haben eine breite Einsatzpalette. So wird neben Terbium 155 auch Terbium 152 für die Bildgebung verwendet. PET-Scanner (Positronen-Emissions-Tomographie) können dank Terbium 152 die Grösse von Tumoren gut bestimmen. Die Terbium-Isotopen 161 und 149 hingegen dienen der Therapie: Sie emittieren Beta- bzw. Alphastrahlung. Diese zerstört Krebszellen mit hoher Zielgenauigkeit, denn die zerstörerische Wirkung der Strahlung reicht nur wenige Millimeter weit, bisweilen sogar nur einige Tausendstelmillimeter. Radioisotopen zerfallen innert Stunden oder wenigen Tagen. Sie können deshalb nur während kurzer Zeit medizisch genutzt werden, danach klingt die radioaktive Strahlung ab.

Krebstumoren noch effektiver behandeln

CERN-MEDICIS leistet auch einen Beitrag zur Ausbildung. So treffen wir bei unserem Besuch Nhat-Tan Vuong. Der Nachwuchswissenschaftler promoviert zur Zeit in chemischer Verfahrenstechnik an der ETH Lausanne und besucht MEDICIS-Promed, ein von der Europäischen Union finanziertes Marie-Curie-Trainingsprogramm für angehende Experten für radiologische Anwendungen.

Die Strahlenmedizin ermöglicht immer wieder neue Anwendungen. „Die Forschung hat in den letzten Jahren grosse Fortschritte in der Strahlenmedizin erreicht“, sagt Thierry Stora, Projektkoordinator und Sprecher von CERN-MEDICIS. „Sie hat neue Zielmoleküle für Radioisotopen identifiziert, aber auch neue Vektoren, also Transportvehikel, die die Radioisotopen an die richtige Stelle im Körper des Patienten bringen. Dies wird uns in Zukunft ermöglichen, Krebstumoren noch effektiver zu bestimmen und zu bekämpfen.“

 

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Projektkoordinator Thierry Stora hält in dem Plastiksäckchen das erste Plättchen mit Isotopen, die von CERN-MEDICIS hergestellt wurden.
Projektkoordinator Thierry Stora hält in dem Plastiksäckchen das erste Plättchen mit Isotopen, die von CERN-MEDICIS hergestellt wurden.
 

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