Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen nach niedrigen Strahlendosen

1. Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen nachniedrigen 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. Ionisierende Strahlung • Chemotherapeutika • Chemikalien • Freie Radikale • Replikationsvorgänge • Antikörperbildung • Meiose DSB Sensoren Effektoren Zelltod DSB-Reparatur Zellzyklusarrest

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

5. g-H2AX Immun-Fluoreszenz-Mikroskopie (IFM) Fluorochrom P Sekundärer Antikörper P 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 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 24 h Reparatur nach jeder Fraktion Foci pro Zelle 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. ruhende Zellen wachsende Zellen Auswirkungen unreparierter DSBs Apoptose [%] ? 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 ungeschädigte Zellen teilen sich geschädigte Zellen sterben 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. 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 nach CT in vivo-Bestrahlung Blutentnahme vor CT ex vivo-Bestrahlung Foci pro Zelle 21 mGy Dosis [mGy] Biologische Dosimetrie für Röntgenuntersuchungen

22. DSBs nach einer CT (Thorax + Abdomen) Blutentnahme nach CT in vivo-Bestrahlung Blutentnahme vor CT ex 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