Teilchenphysik gegen Krebs

Konventionelle Strahlentherapie mit Photonen oder Elektronen schädigt nicht nur Tumorzellen, sondern zieht auch umliegendes Gewebe in Mitleidenschaft. Die Teilchen- oder Partikeltherapie hingegen ist eine fortschrittliche Therapieform, bei der das Zielgewebe mit positiv geladenen Teilchen bestrahlt wird, etwa Protonen oder Kohlenstoffionen. Diese zeichnen sich durch ein besonderes Tiefendosisprofil beim Eindringen aus: Erst gegen Ende ihrer Reichweite im Gewebe geben die Teilchen den Großteil ihrer Energie ab („Bragg-Peak-Effekt“). Das führt zu einer präziseren Dosisabgabe direkt am Tumor, die Strahlenbelastung des gesunden Gewebes wird so minimiert. Zudem zerstören Kohlenstoffionen Tumoren besonders effizient, was sie für Krebsarten interessant macht, die auf konventionelle Strahlentherapie nicht ansprechen.

MedAustron im niederösterreichischen Wiener Neustadt ist eines von weltweit nur sechs Zentren, die Teilchentherapie mit sowohl Protonen als auch Kohlenstoffionen anbieten. Das Spektrum an behandelten Indikationen wächst stetig: Waren es zu Beginn vor allem seltene Tumoren wie zum Beispiel Sarkome oder Schädelbasistumore, werden zunehmend auch häufigere Krebserkrankungen therapiert, wie etwa HNO-, Becken- oder Abdominaltumore. „Die schonende und präzise Natur der Teilchentherapie ermöglicht insbesondere die Behandlung von Kindern“, erklärt DI Alfred Zens, Kaufmännischer Direktor und Geschäftsführer von MedAustron. „Außerdem behandeln wir häufig Patient*innen mit einer Rezidiverkrankung. Auch diese benötigen eine weniger belastende Strahlung.“ Ob eine Therapie indiziert ist, entscheidet ein multidisziplinäres Tumorboard. Die Bestrahlungen erfolgen ambulant und verteilt auf mehrere Wochen.

Verborgen bleibt den Patient*innen das technische Herzstück von MedAustron, das sich in einer 3 500 m² großen Halle befindet: Ein kreisförmiger Teilchenbeschleuniger mit einem Umfang von 78 Metern bringt die Ionen im Vakuum auf bis zu zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Anschließend werden die Teilchen in einen von drei Behandlungsräumen geleitet. Ein weiterer Raum steht der nichtklinischen Forschung zur Verfügung, sagt Zens: „Wenn wir keine Patient*innen behandeln, also in der Nacht und am Wochenende, findet hier präklinische sowie Grundlagenforschung statt, zum Beispiel im Bereich Physik, Biologie, Computer- und Medizinwissenschaften.“

Auch die Behandlungsräume selbst sind Hightech: Aufgrund der stark lokalen Energieabgabe sind bereits geringfügige Bewegungen der Patient*innen problematisch. Jede Lagerung wird individuell abgestimmt, die robotergesteuerte Liege relativ zur Bestrahlung exakt ausgerichtet. Ist ein Stillhalten nicht möglich, zum Beispiel bei einer Bestrahlung des Brustkorbs, kommt das sogenannte „Gating“ zum Einsatz: Der Ionenstrahl schaltet sich automatisch ab, sobald der Tumor beim Atmen aus dem Fokus rückt.

„Vor fast 10 Jahren konnten wir unseren ersten Patienten begrüßen“, blickt Zens zurück, „seither haben wir mehr als 3000 Patient*innen therapiert – bis zu 600 kommen jährlich zu uns.“ Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden, wird das Gebäude um drei weitere Behandlungsräume erweitert, welche von einer eigenen, kompakten Beschleunigungsanlage mit Teilchen versorgt werden. „Der neue Beschleuniger soll ausschließlich für Protonentherapie genutzt werden, sodass auf der Hauptanlage Kapazitäten für Therapien mit Kohlenstoffionen sowie für die Grundlagenforschung frei werden“, so Zens.

Aufseiten der Forschung arbeitet MedAustron weiter an besseren Bestrahlungsmethoden: 2025 erhielt das Zentrum die Zulassung für den Forschungsbetrieb mit Heliumionen. Die physikalischen Eigenschaften dieser Ionensorte versprechen starke radiobiologische Effekte bei gleichzeitig höherer Präzision. Im Rahmen präklinischer Studien wird MedAustron dazu beitragen, herauszufinden, ob Heliumionen die Strahlentherapie auf die nächste Entwicklungsstufe heben werden.

Fotos: © Tom Kästenbauer – Porträt Alfred Zens; MedAustron Gebäude; kreisförmiger Hauptbeschleuniger von MedAustron; einer von aktuell drei Behandlungsräumen