Tumortherapie: Heilende Strahlen

Schwerionenforscher haben ein wirksames Bestrahlungsverfahren gegen Krebs entwickelt. Die Methode ist als Heilverfahren anerkannt

Dr. Christoph Bert erklärt die Funktion der Apparatur zur Ionenbestrahlung.
Foto: FR/Schick

Gerhard Kraft hatte eine Vision, damals vor mehr als 40 Jahren, als er Post-Doktorand im kalifornischen Berkeley war. Die Amerikaner arbeiten in den 60er Jahren an Verfahren zur Krebsbehandlung mit Ionenstrahlen, kamen aber technisch nicht wie erhofft voran und stellten die Forschung schließlich ein. Gerhard Kraft machte weiter – daheim als Physiker bei der Darmstädter Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI), mitten im Wald von Wixhausen. Mittlerweile ist Kraft in Rente, und seine Vision von damals ist heute Realität. Er und sein Wissenschaftler-Team haben ein Bestrahlungsverfahren entwickelt, mit dem Tumore im Kopf- und Halsbereich sowie an der Prostata erfolgreich behandelt werden können. 450 Krebskranke wurden seit 1997 im GSI-Helmholtzzentrum bestrahlt, bei 75 bis 90 Prozent der Patienten konnte das Wachstum des Tumors gestoppt werden. Die Methode ist als Heilverfahren anerkannt. Seit 2009 gibt es ein Ionenstrahltherapiezentrum am Klinikum Heidelberg. Pro Jahr werden dort 1300 Patienten behandelt, Anlagen in Marburg und Kiel sind im Bau.

Tumore in der Lunge

Krebstherapie mit Ionenstrahlen

Ionenstrahlen sind Strahlen aus elektrisch geladenen Atomen, die fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden können.

Ziel der Therapie ist, die DNA der Krebszellen zu zerstören, ohne gesundes Gewebe zu schädigen. Kohlenstoff-Ionen dringen in den Körper ein und bleiben, abhängig von der Geschwindigkeit, kontrolliert in einer bestimmten Tiefe stecken. Der Ionenstrahl entwickelt – im Gegensatz zu herkömmlich genutzten Röntgenstrahlen – erst im Tumor seine maximale Dosis. Nebenwirkungen treten laut bisherigen Studien nicht oder nur gering auf. Millimetergenau behandelt werden können gut umgrenzte Tumore, aber keine Krebswucherungen.

Die Behandlung von Kopf- und Hals- Tumoren lief von 1997 bis 2008 bei der Gesellschaft zur Schwerionenforschung (GSI) Darmstadt. 2009 startete der Routinebetrieb an der Uniklinik Heidelberg. Am Bau der Anlage dort (90 Mio €) waren GSI, Uniklinik, Siemens beteiligt. Behandlungskosten pro Patient: 20.000 €.
An bewegten Tumoren arbeiten Forscher der GSI und Uniklinik Heidelberg. 5 Millionen Euro wurden bisher investiert, unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, EU und Siemens.

Erstmals ist es auch gelungen, lebendiges menschliches Tumorgewebe zu bestrahlen, das an der Frankfurter Goethe-Uni gewonnen wurde. Die Therapie könnte so nicht nur die Tumorbeschaffenheit berücksichtigen, sondern auch genetische Voraussetzungen und Lebensumstände des Kranken. (alu)

Eine hohe Messlatte für Christoph Bert. Der 34-jährige Physiker ist Projektleiter bei der GSI und quasi in Krafts Fußstapfen getreten. Auch er hat eine Vision: Seit acht Jahren forschen Bert und ein zehnköpfiges Team aus GSI-Wissenschaftlern und Doktoranden der TU Darmstadt an der zweiten Stufe des Verfahrens. Bisher können Tumore in ruhiggestellten Körperteilen behandelt werden. Bert und seine Kollegen arbeiten an einer Methode, um künftig bewegte Tumore bestrahlen zu können – also Krebsgeschwüre in Organen wie Lunge, Leber, Bauchspeicheldrüse, die wegen der Atmung des Patienten in Bewegung sind. „Das würde die Behandlungsmöglichkeiten enorm erweitern“, sagt der Physiker, der an der TU Darmstadt promoviert hat.

Bert und die Doktoranden Daniel Richter, Christoph Schuy und Peter Steidl stehen in einem Raum ähnlich einem Operationssaal. Vor ihnen liegt „Bruce Lee“ auf einer Trage. So nennen die Forscher scherzhaft den Brustkorb-Abdruck aus Kautschuk, den sie von einem asiatischen Skelett genommen haben. Der Arm eines Industrieroboters simuliert die Atmung, hebt und senkt den Gummi-Thorax, der genau vor der quadratischen Öffnung der Apparatur liegt, aus der der Ionenstrahl mit halber Lichtgeschwindigkeit schießen wird. Diese grüne Box ist das Ende eines 200 Meter langen Ringbeschleunigers, in dem Kohlenstoff-Ionen auf rund 150.000 Kilometer pro Sekunde beschleunigt werden. „Kohlenstoff-Ionen sind am wirksamsten“, sagt Bert. Die Ionen zerstören die DNA, das Erbgut der Krebszelle. Im Idealfall können die Schäden nicht repariert werden, die Zelle stirbt ab, der Tumor schrumpft.

Der fingerdicke Strahl wird über Magnetfelder abgelenkt und kann anhand eines Raster-Scan-Verfahrens die Form des Tumors schichtweise erfassen und bestrahlen. Bert und sein Team erproben nun „Gating- und Tracking-Methoden“, wobei der Strahl unterbrochen und mit Hilfe von Kameras automatisch der Atmung des Patienten folgen soll, um den Tumor millimetergenau zu behandeln, ohne gesundes Gewebe zu beschädigen. „Die unregelmäßigen Bewegungen eines Patienten sind die größte Herausforderung“, sagt der Physiker. „Technisch ist das aber möglich.“ Eine erste einfache Version soll 2011 am Uniklinikum Heidelberg in den Probebetrieb gehen. „Mit der optimalen Version sind wir vermutlich in drei bis fünf Jahren soweit“, sagt Bert. Auch Visionen brauchen eben Zeit.