Modell für die Bestrahlungsplanung der Tumortherapie mit Ionenstrahlen lizensiert

Die Firma ist damit berechtigt, das von GSI-Wissenschaftlern entwickelte sogenannte Local Effect Model (LEM) zu vermarkten, mit dem sich die biologische Wirkung von Ionenstrahlung berechnen lässt. Das auf dem LEM basierende, von RaySearch entwickelte Planungsmodul wird zum ersten Mal im Therapiezentrum MedAustron eingesetzt, das zurzeit in Wiener Neustadt in Österreich gebaut wird.

„Wir freuen uns, mit RaySearch einen starken Partner im Bereich der Therapieplanungssysteme gefunden zu haben“, sagt Michael Scholz, Leiter der GSI-Forschungsgruppe Biologische Modellierung, die das LEM entwickelt hat. „Ionenstrahltherapiezentren können so dauerhaft und zuverlässig mit den neuesten biophysikalischen Modellen versorgt werden, um die Behandlungsplanung zu optimieren. Wir hoffen, dass dies der Beginn einer langfristigen Kooperation ist, die den Weg zwischen aktueller Grundlagenforschung und klinischer Anwendung verkürzen wird“, so Scholz weiter.

Um möglichst viele Krebszellen durch Bestrahlung abzutöten und gesundes Gewebe so weit wie möglich zu schonen, muss die Behandlung genau geplant sein. Das LEM ermöglicht die Berechnung der optimalen Behandlungsdosis für Ionenstrahlen aller Art und wurde bei der Therapie mit Kohlenstoff-Ionen an der GSI-Beschleunigeranlage bereits erfolgreich eingesetzt.

Die Wissenschaftler nutzen als Grundlage für ihr Modell zwei wesentliche Informationen: zum einen die Kenntnis über die Zerstörung von Tumorzellen durch konventionelle Röntgenstrahlen, zum anderen die Kenntnis der nanometergenauen Verteilung der Dosisdeposition innerhalb einzelner Ionenspuren beim Durchgang durch die Zellen. Aus der Kombination dieser beiden Informationen können sie mithilfe des LEM Vorhersagen über die Wirkung von Ionenstrahlen auf Zellen und Gewebe machen.

Um die Qualität des LEM zu testen, verglichen die Wissenschaftler die Vorhersagen mit zahlreichen an verschiedenen Beschleunigeranlagen durchgeführten Experimenten. Sie konnten zeigen, dass sich die biologische Wirksamkeit der Bestrahlung damit präzise berechnen lässt. Das LEM ist mittlerweile etabliert, und die Algorithmen und das Know-how, die das Modell ausmachen, integriert RaySearch nun in sein Modul zur Optimierung von Bestrahlungsplänen für die Ionenstrahltherapie.

Das an der GSI entwickelte Verfahren zur Tumortherapie mit Ionenstrahlen ist ein sehr genaues, hochwirksames Therapieverfahren und fast ohne Nebenwirkungen. Es eignet sich vor allem für tief im Körper liegende Tumore in der Nähe von Risikoorganen, wie z.B. dem Hirnstamm. Diese Therapie wurde von 1997 bis 2008 an der GSI-Beschleunigeranlage bei rund 450 Patienten eingesetzt und zur klinischen Reife gebracht. Die Tumorkontrollrate liegt je nach Art des Tumors zwischen 75 und 90 Prozent.

Die erste rein klinische Anlage am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum wurde von GSI entwickelt und von GSI gemeinsam mit industriellen Partnern gebaut. Sie hat im Jahr 2009 den Patientenbetrieb aufgenommen. Bisher wurden dort über 1200 Patienten behandelt.

Mit diesem Verfahren werden Patienten außerdem im Ionenstrahltherapiezentrum in Pavia (Italien) und in Kürze auch in Shanghai behandelt. Therapie mit Ionenstrahlen gibt es sonst nur noch in Japan und Lanzhou (China), wo mit einem anderen Bestrahlungstechnik behandelt wird.