Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Angewandte Physik und Messtechnik (LRT2) durchgeführt. Das Hauptziel des LET-Verbundes liegt in der Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses der erhöhten relativen biologischen Wirksamkeit (RBW) von dicht ionisierender Strahlung, also von Strahlung mit hohem LET (Linear Energy Transfer) im Vergleich zu Niedrig-LET-Strahlung. Insbesondere sollen Modelle zur Vorhersage der RBW in Abhängigkeit der von Ionen induzierten Ionisierungsdichte, also von LET und Teilchenenergien, anhand neuartiger experimenteller Ansätze validiert und ggf. verbessert werden. Das Arbeitsprogramm zielt auf ein enges Netzwerk zwischen der Gewinnung neuer strahlenbiologischer Daten für Bestrahlung mit fokussierten Niedrig-LET-Protonen oder weiteren leichten Ionensorten (Deuteronen, He- und Li-Ionen) an der Ionenmikrostrahlanlage SNAKE und für homogene Bestrahlung mit den gleichen Ionen, um einen direkten Vergleich mit Schwerionenbestrahlungen bei gleicher mittlerer Dosis zu erhalten. Damit wird die Weiterentwicklung und Validierung von Computermodellen zur Berechnung von RBW in Abhängigkeit des LET und der Ionengeschwindigkeit ermöglicht. Die Gewinnung von strahlenbiologisch relevanten Daten soll in enger Zusammenarbeit zwischen der Strahlenbiologischen Gruppe des Klinikums rechts der Isar der TU München und dem Institut für Angewandte Physik und Messtechnik der UniBwM erfolgen. Die Modellierung wird in enger Zusammenarbeit mit der GSI, Darmstadt und dem HHZM, München durchgeführt. Ergebnisse der Forschungsarbeiten werden eine noch präzisere Beschreibung der Wirkung von Hoch-LET-Strahlung erlauben, die sowohl für die Tumortherapie mit Ionenstrahlen als auch für die Abschätzung der Schädigungswirkung von Hoch-LET-Strahlung bei Strahlenunfällen, für das fliegende Personal und im Rahmen der bemannten Raumfahrt relevant sind. In einem interdisziplinären Ansatz zwischen Biologie und Physik sollen Doktoranden und Post-Doktoranden in einem für die Medizin und den Strahlenschutz höchst relevanten Forschungsfeld ausgebildet und qualifiziert werden.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Klinikum rechts der Isar, Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radiologische Onkologie durchgeführt. Unser Arbeitsziel dient der Gewinnung neuer strahlenbiologischer Erkenntnisse zu den Effekten hoch-fokussierter Teilchenmikrostrahlungen im Vergleich zur konventionellen homogenen Bestrahlung. Dazu wird ein Bereich von nur 500 nm im Zellkern von Tumorzellen mit der Menge an niedrig-LET Protonen fokussiert bestrahlt, welche die identische Energiedeposition wie ein einzelnes hoch-LET Ion besitzt. Als Read-out werden sowohl zytotoxische als auch genotoxische Effekte der unterschiedlichen Bestrahlungsarten in einzelnen Tumorzellen und Tumorsphäroiden qualitativ und quantitativ bestimmt. Neben Protonen werden auch Experimente mit Deuteronen, Li-, B-, C- und O-Ionen durchgeführt, um die unterschiedliche relative biologische Wirksamkeit (RBW) als Folge von Fokussierung und LET zu charakterisieren. Da bei der Mikrobestrahlung mit Teilchen nur geringe Zellzahlen bestrahlt werden können, muss der klassische Zellüberlebenstest in ein 96-Well Format überführt werden. In diesem Testformat kann auch bei geringen Zellzahlen eine hohe statistische Signifikanz erreicht werden. Zur Bestimmung der RBW werden die Apoptose-Induktion, Chromosomenaberrationen, Genexpressionsveränderungen und DNA Reparatur untersucht. Strahleninduzierte Mutationen in Sphäroiden werden mit Hilfe eines modifizierten Chromosomenaberrationstest bestimmt.