Markus Löbrich Fachrichtung Biophysik Medizinische Fakultät

Präsentation zum Thema: "Markus Löbrich Fachrichtung Biophysik Medizinische Fakultät"—  Präsentation transkript:

1 Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen nach niedrigen Strahlendosen
Markus Löbrich Fachrichtung Biophysik Medizinische Fakultät Universität des Saarlandes

2 10 µGy 100 µGy 1 mGy 10 mGy 100 mGy 1 Gy 10 Gy 100 Gy

3 DSB Freie Radikale Replikationsvorgänge Ionisierende Strahlung
Chemotherapeutika Chemikalien Antikörperbildung Meiose DSB Sensoren Effektoren Zelltod DSB-Reparatur Zellzyklusarrest

4 Pulsfeld-Gelelektrophorese (PFGE)
DNA-Fragmente Strahlendosis Reparaturzeit Fragmentgröße Strahlenschaden

5 g-H2AX Immun-Fluoreszenz-Mikroskopie (IFM)
Fluorochrom P P Sekundärer Antikörper Primärer Antikörper P Phosphatgruppe am Histon Reparaturzeit Kontrolle

6 DSB-Reparatur in menschlichen Zellen
2 Gy 80 Gy Foci pro Zelle Verbleibende DSBs [%] Reparaturzeit [h] Reparaturzeit [h] g-H2AX Foci repräsentieren DSBs

7 Initiale -H2AX Foci und DSBs
DSBs pro Zelle Control (unirrad.)  1 focus / 20 cells 1.2 mGy X-rays  1 e- track / cell  1 focus / 20 cells Dosis [Gy] g-H2AX IFM weist DSBs im mGy-Bereich nach

8 primäre humane Hautfibroblasten
Kontrolle 1 mGy Probe

9 DSB-Reparatur nach niedrigen Dosen
20 mGy 5 mGy 1,2 mGy Foci pro Zelle Reparaturzeit [h] Im mGy-Bereich ist die DSB-Reparatur stark beeinträchtigt

10 Unreparierte DSBs nach niedrigen Dosen
Foci pro Zelle Experiment Ein DSB in 10 Zellen bleibt unrepariert

11 Unreparierte DSBs nach täglicher Bestrahlung
ohne Reparatur Foci pro Zelle 24 h Reparatur nach jeder Fraktion Dosis [mGy] Ein DSB in 10 Zellen bleibt unrepariert

12 Bedeutung für die Risikoabschätzung
Ein lineares Modell (LNT) unterschätzt das Risiko niedriger Strahlendosen Risiko Ein lineares Modell (LNT) überschätzt das Risiko niedriger Strahlendosen Dosis

13 Unreparierte DSBs nach langen Zeiten
ruhende Zellen 1,2 mGy wachsende Zellen 1,2 mGy Foci pro Zelle 1 4 7 14 1 7 14 Reparaturzeit [Tage] DSBs verschwinden in wachsenden Zellen

14 Auswirkungen unreparierter DSBs
Apoptose [%] ruhende Zellen wachsende ? Zellen sterben nach niedrigen Dosen

15 Auswirkungen unreparierter DSBs
Mikrokern-Bildung [%] ruhende Zellen wachsende Zellen ? Mikrokern-Bildung nach niedrigen Dosen

16 Situation nach hohen Strahlendosen
Reparatur Chromosomenaberrationen Krebsentstehung

17 Situation nach niedrigen Strahlendosen
geschädigte Zellen sterben ungeschädigte Zellen teilen sich Ein neues Konzept zur Beseitigung von DNA-Schäden

18 Anwendungen während der Zellteilung
eine bestrahlte Zelle teilt sich mit unreparierten Brüchen in zwei Tochterzellen und verliert Teile ihrer Chromosomen

19 Anwendungen für Teilchenstrahlen
Spuren von a-Teilchen in der Nebelkammer in einer Zelle direkt nach Bestrahlung einen Tag später

20 KM früh vor KM KM spät Anwendungen in der diagnostischen Radiologie
589 mGy*cm (120KV, 200mAs/Sl.) KM früh 292 mGy*cm (120KV, 200mAs/Sl.) vor KM KM spät 623 mGy*cm (120KV, 187mAs/Sl.)

21 DSBs nach einer CT-Untersuchung (Thorax)
Blutentnahme vor CT ex vivo-Bestrahlung Blutentnahme nach CT in vivo-Bestrahlung Foci pro Zelle 21 mGy Dosis [mGy] Biologische Dosimetrie für Röntgenuntersuchungen

22 DSBs nach einer CT (Thorax + Abdomen)
Blutentnahme vor CT ex vivo-Bestrahlung Blutentnahme nach CT in vivo-Bestrahlung Foci pro Zelle 49 mGy Dosis [mGy] Biologische Dosimetrie für Röntgenuntersuchungen

23 Reparatur von DSBs nach CT-Untersuchungen
Blutentnahme nach verschiedenen Zeiten CT Foci pro Zelle Kontrolle Reparaturprozesse im Menschen können verfolgt werden

24 DSB-Reparatur im Menschen
individuelle CTs für 6 Patienten: CT Foci pro Zelle

25 DSB-Reparatur im Menschen
individuelle CTs für 6 Patienten: normiert auf gleiche Dosen CT Foci pro Zelle Strahlenempfindliche Personen weisen mehr DSBs auf

26 Beteiligte Wissenschaftler
Medizinische Fakultät, Universität des Saarlandes Fachrichtung Biophysik Dr. Kai Rothkamm Dr. Nicole Rief Dr. Martin Kühne Abteilung für Radiodiagnostic Prof. Dr. Michael Uder Abteilung für Strahlentherapie Prof. Dr. Christian Rübe Finanzielle Unterstützung Bundesministerium für Bildung und Forschung