Hallo, Forumsleser,
Die bei der Krebstherapie eingesetzten Strahlen schädigen sowohl die DNA der Tumorzellen als auch das umliegende gesunde Gewebe. Welche molekularen Prozesse diesen Schäden zugrunde liegen, war bislang weitgehend unbekannt. Die Rolle von sog. sekundären Elektronen, die bei der Bestrahlung auftreten, war kaum erforscht. Insbesondere den Elektronen mit geringer Energie kommt hier eine Schlüsselrolle zu.
Die Forschungsgruppe vom Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin unter der Leitung von Prof. Eugen Illenberger arbeitet seit rund fünf Jahren an der Aufklärung jener molekukaren Prozesse, die durch Strahlung in der DNA ausgelöst werden. Im Blickpunkt stand zunächst die Frage, an welchen Stellen die Strahlung die DNA überhaupt schädigen kann. Die DNA wird nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler nicht direkt durch das auftreffende Strahlenquant geschädigt. Die zerstörerische Kraft birgt nicht das Strahlenquant selbst, sondern die sog. sekundären Partikel. Diese Partikel entstehen beim Aufprall des Strahlenquants auf das molekulare Netzwerk der Zelle. Wie ein großes Geschoss löst die Strahlung dabei aus dem Netzwerk der Zelle einen regelrechten Elektronenschauer heraus.
Wegen ihrer geringen Masse und Energie ging man bisher davon aus, dass diese niederenergetischen Elektronen keine besondere Rolle bei der DNA-Schädigung spielen. Die Wissenschaftler erforschten die Reaktionen einzelner DNA-Bestandteile (z.B. Zucker) auf niedrigenergetische Elektronen. Sie fanden heraus, dass die DNA erst dann beschädigt wird, wenn niedrigenergetische Elektronen in der Zelle noch weiter heruntergebremst werden und nur noch einen Bruchteil der Energie einer chemischen Verbindung besitzen. Erst dann können die Elektronen ihre spezifische Wirkung auf die Basen der DNA entfalten. Die Basen innerhalb des DNA-Gerüstes funktionieren nämlich wie Antennen. Sie können die Sekundärelektronen aufnehmen und dadurch die DNA verändern. Ihre Antennen sprechen jedoch nur auf die Elektronen eines bestimmten Intervalls im niederenergetischen Bereich an. Wenn die DNA-Base ein solches Elektron aufnimmt, ändert sich das energetische Verhältnis. Die Basenpaare halten nicht mehr zusammen, sondern stoßen sich ab. Die chemische Verbindung zerbricht und mit ihr die DNA - die Verbindungen des Doppelstrangs werden dann zu Sollbruchstellen.
Die Tatsache, dass bei der Feinabstimmung der Elektronenenergie in Molekülen chemische Verbindungen an ganz bestimmten Stellen gebrochen werden können, ist eine neu entdeckte Eigenschaft, die z.B. bei der Entwicklung effektiverer Medikamente, die die Strahlentherapie gegen Krebs unterstützen , genutzt werden könnte und die auch für die technische Anwendung interessant ist.
"Die Menschen, denen wir eine Stütze sind, geben uns den Halt im Leben" (Marie von Ebner Eschenbach)
Gruß Hutschi
Die bei der Krebstherapie eingesetzten Strahlen schädigen sowohl die DNA der Tumorzellen als auch das umliegende gesunde Gewebe. Welche molekularen Prozesse diesen Schäden zugrunde liegen, war bislang weitgehend unbekannt. Die Rolle von sog. sekundären Elektronen, die bei der Bestrahlung auftreten, war kaum erforscht. Insbesondere den Elektronen mit geringer Energie kommt hier eine Schlüsselrolle zu.
Die Forschungsgruppe vom Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin unter der Leitung von Prof. Eugen Illenberger arbeitet seit rund fünf Jahren an der Aufklärung jener molekukaren Prozesse, die durch Strahlung in der DNA ausgelöst werden. Im Blickpunkt stand zunächst die Frage, an welchen Stellen die Strahlung die DNA überhaupt schädigen kann. Die DNA wird nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler nicht direkt durch das auftreffende Strahlenquant geschädigt. Die zerstörerische Kraft birgt nicht das Strahlenquant selbst, sondern die sog. sekundären Partikel. Diese Partikel entstehen beim Aufprall des Strahlenquants auf das molekulare Netzwerk der Zelle. Wie ein großes Geschoss löst die Strahlung dabei aus dem Netzwerk der Zelle einen regelrechten Elektronenschauer heraus.
Wegen ihrer geringen Masse und Energie ging man bisher davon aus, dass diese niederenergetischen Elektronen keine besondere Rolle bei der DNA-Schädigung spielen. Die Wissenschaftler erforschten die Reaktionen einzelner DNA-Bestandteile (z.B. Zucker) auf niedrigenergetische Elektronen. Sie fanden heraus, dass die DNA erst dann beschädigt wird, wenn niedrigenergetische Elektronen in der Zelle noch weiter heruntergebremst werden und nur noch einen Bruchteil der Energie einer chemischen Verbindung besitzen. Erst dann können die Elektronen ihre spezifische Wirkung auf die Basen der DNA entfalten. Die Basen innerhalb des DNA-Gerüstes funktionieren nämlich wie Antennen. Sie können die Sekundärelektronen aufnehmen und dadurch die DNA verändern. Ihre Antennen sprechen jedoch nur auf die Elektronen eines bestimmten Intervalls im niederenergetischen Bereich an. Wenn die DNA-Base ein solches Elektron aufnimmt, ändert sich das energetische Verhältnis. Die Basenpaare halten nicht mehr zusammen, sondern stoßen sich ab. Die chemische Verbindung zerbricht und mit ihr die DNA - die Verbindungen des Doppelstrangs werden dann zu Sollbruchstellen.
Die Tatsache, dass bei der Feinabstimmung der Elektronenenergie in Molekülen chemische Verbindungen an ganz bestimmten Stellen gebrochen werden können, ist eine neu entdeckte Eigenschaft, die z.B. bei der Entwicklung effektiverer Medikamente, die die Strahlentherapie gegen Krebs unterstützen , genutzt werden könnte und die auch für die technische Anwendung interessant ist.
"Die Menschen, denen wir eine Stütze sind, geben uns den Halt im Leben" (Marie von Ebner Eschenbach)
Gruß Hutschi