Aufgrund der steigenden Zahl von Langzeitüberlebenden nach erfolgreicher Tumortherapie, richtet sich der klinische Fokus in den letzten Jahren vermehrt auf die Spätfolgen einer Strahlenbehandlung. Während einer Protonentherapie kommt es zur Exposition gesunden Gewebes außerhalb des Zielgebietes mit sekundären Neutronen, die als sogenannte Streustrahlung auftreten. Das Risiko für die Entwicklung neuer Tumoren als Spätfolge dieser Neutronenexposition könnte erhöht sein. Häufig betroffen ist das Brustgewebe. Zur Untersuchung der tatsächlichen radiobiologischen Effekte der Streustrahlung wurden gesunde humane Mammaepithelzellen mit Neutronen verschiedener Energiespektren bestrahlt. Neutronenstrahlung sowie auch die zum Vergleich betrachtete Röntgenstrahlung (Photonen) verursachten eine dosisabhängige Reduktion des Überlebens. Neutronen hatten eine höhere biologische Wirksamkeit auf das Überleben der Zellen als Photonen. Ähnliche Effekte wurden für die DNA-Reparaturkapazität beobachtet. Die Expression relevanter Tumorsuppressorgene war infolge der Neutronenstrahlung teilweise signifikant reduziert. Nähere Untersuchungen des Genoms, Proteoms und Transkriptoms mittels PCR und massenspektrometrischer Analysen zeigten eine deutliche Beeinflussung in den Signalwegen und Prozessen des Stoffwechsels und des Zellzyklus. Diese Ergebnisse sind für weitere Untersuchungen der strahleninduzierten Karzinogenese von hoher Relevanz und für eine bessere Risikobewertung nach sekundärer Neutronenexposition im Bereich der konventionellen und Protonen-Strahlentherapie sehr wichtig.
As there is a growing number of long-term cancer survivors, the incidence of carcinogenesis as a late effect of radiotherapy is getting more and more into the focus. The risk for the development of secondary malignant neoplasms might be significantly increased due to exposure of healthy tissue outside of the target field to the scattered radiation of secondary neutrons, during proton therapy. Breast tissue is often affected. Normal human breast cells were irradiated with neutrons of different energy spectra to investigate the radiobiological effects of these scattered radiation. Neutron exposure as well as the irradiation with X-ray (photons) considered for comparison caused a dose-dependent reduction in survival. Neutrons had a higher biological effectiveness on cell survival than photons. Similar effects were observed for DNA repair capacity. The expression of relevant tumor suppressor genes was partially significantly reduced as a result of the neutron irradiation. Closer investigations of the genome, proteome and transcriptome by means of PCR and mass spectrometric analyzes showed a clear influence on the signaling pathways and processes of metabolism and the cell cycle. The results of the present study are highly relevant for further investigations of radiation-induced carcinogenesis and are very important in perspective for a better risk assessment after secondary neutron exposure in the field of conventional and proton radiotherapy.