Über das Projekt

Dank moderner Heilmethoden wird heute der größte Teil der krebskranken Kinder in Deutschland wieder völlig gesund. Allerdings erkranken ca. 4-5% der Geheilten zum Teil viele Jahre später erneut an einer weiteren Krebserkrankung. Zwei der wichtigsten Fragen hierbei sind, ob die Therapie gegen die erste Krebserkrankung einen Einfluss darauf hat, ob man an einem Folgetumor erkrankt und welche Rolle hierbei unsere Gene spielen.

In dem Forschungsprojekt ISIBELA geht es darum, welche Rolle die Strahlentherapie bei Krebs für die Entstehung eines Folgetumors spielt und ob es genetische Merkmale gibt, die manche Patienten besonders empfindlich dafür machen.
 
Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten mehrere Gruppen an insgesamt neun verschiedenen Fragestellungen.

Das Arbeitspaket 1 (AP1) befasst sich mit den Grundeigenschaften der Betroffenen und erforscht, ob es Unterschiede in der Belastung durch die Therapie zwischen Patienten, die eine Folgeneoplasie entwickelt haben und Patienten ohne Folgeneoplasie, gibt. Hierzu werden im AP1 alle im deutschen Kinderkrebsregister gemeldeten Krebsfälle anonymisiert, ausgewertet und untersucht. Es wird geprüft, ob die Patienten welche einen weiteren Tumor (Folgeneoplasie) entwickelt haben, sich in bestimmten Eigenschaften ähnlich sind, welche die Patienten ohne Folgeneoplasie nicht haben. Danach werden alle Patienten mit einer Folgeneoplasie aus dem Register erhoben und ihnen eine nach Alter bei Krebserkrankung, Geschlecht und Jahr der Krebserkrankung passende Kontrolle (also ein ehemaliger Patient ohne Folgeneoplasie) zugeteilt. Dann werden für alle eingeschlossenen Fälle und Kontrollen die individuellen Strahlentherapiedaten aus den Krankenhäusern erhoben. So kann ermittelt werden, ob es Unterschiede in der Strahlentherapie zwischen den beiden Gruppen gibt.

Das AP2 beinhaltet sowohl das Design und die wissenschaftliche Leitung der molekular-epidemiologischen Fall-Kontroll-Studie KIKME (Krebserkrankungen im Kindesalter und molekulare Epidemiologie), als auch die genomweite Analyse von Gen-Strahlen-Interaktionen bezogen auf die Krebssuszeptibilität. Bei der Durchführung der Studie werden ehemalige Kinderkrebspatienten mit oder ohne Folgeneoplasien über das Deutsche Kinderkrebsregister sowie krebsfreie Kontrollen über das Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie Mainz kontaktiert. Die Teilnahme der Studie beinhaltet das Ausfüllen eines kurzen Fragebogens, ein Interview zu Krebserkrankungen in der Familie, die Entnahme einer Speichelprobe und die Entnahme einer kleinen, oberflächlichen Hautprobe. Die synchronisierten Fibroblastenzelllinien aus den Hautproben werden anhand von Genexpressionsdaten der RNA vor und nach Bestrahlung und anhand von Sequenzierungsdaten der DNA ausgewertet und verglichen. Das Ziel ist die Identifizierung von genetischen Risikofaktoren der Strahlenempfindlichkeit.

Das AP3 beschäftigt sich mit den statistischen und bioinformatischen Herausforderungen, die auftreten, wenn man eine so gewaltige Datenmenge analysieren und modellieren möchte. Allein im AP2 werden für jeden Probanden mehrere Millionen Datenpunkte zur genomischen Information erhoben. Dazu kommen in AP2 Messungen zur Genaktivität und die Methylierungsdaten von AP4 - jeweils für bis zu 600 Teilnehmerinnen / Teilnehmer. Um dies zu bewältigen, entwickelt das AP3 spezielle Algorithmen und Computerprogramme, welche die gemeinsame Analyse aller Daten ermöglichen.

Das AP4 betrachtet kleine Veränderungen im Gencode (sog. Single Nucleotid Polymorphisms) und deren möglichen Einfluss auf das Strahlenrisiko. Darüber hinaus wird in diesem Projekt noch ein An- und Ausschalter von Genen, die sogenannte Methylierung der Gene, analysiert.

In den AP5 und AP6 wird erforscht, wie gut sich Zellen nach einer Strahlenbelastung wieder selbst reparieren können und welche Schutzmechanismen die Zelle hat, um zu verhindern, dass defekte DNA im Rahmen der Zellteilung weitergegeben wird. Hierzu werden Doppelstrangbrüche in der DNA nach einer Bestrahlung sichtbar gemacht und gemessen, wie viele dieser Brüche wie schnell repariert werden. Weiter werden die sogenannten Reparatur- und Checkpointgene sequenziert. Dies alles wird im Vergleich zwischen Patienten mit einem weiteren Tumor, Patienten mit nur einer Tumorerkrankung und gesunden Kontrollen durchgeführt.

Das AP7 teilt sich in 2 Bereiche.
In AP7a werden in einer Untergruppe von Probanden aus AP2 die chromosomale Radiosensitivität sowie die Telomerintegrität zwischen den Kontrollen ohne eine Krebserkrankung, den Patienten mit einer Krebserkrankung und den Patienten mit zwei Krebserkrankungen verglichen. Da sich die Telomere als schützende Struktur der Chromosomenenden in dem zu untersuchenden Zelltyp bei jeder Zellteilung um wenige Basenpaare verkürzen, soll diese Verkürzungsrate ermittelt und zwischen den Probandengruppen verglichen werden.

In AP7b wird in einem unabhängigen Patientenkollektiv, das im Rahmen der Therapie einer gutartigen Entzündungskrankheit strahlentherapeutisch behandelt wird, die Strahlenbelastung der Patienten zwischen der Anwendung von zwei unterschiedlichen Bestrahlungstechniken (nieder- versus hochenergetische Röntgenstrahlung) verglichen. Dafür wird ein hochsensitives biologisches Testsystem zur Quantifizierung strahleninduzierter DNA Doppelstrangbrüche in peripheren Leukozyten eingesetzt, das sogenannte gamma-H2AX Foci Assay. Durch die Entnahme einer Blutprobe unmittelbar nach einer Strahlenexposition kann so festgestellt werden, ob und in welchem Maße eine Person einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt war. Das Ziel ist zu bestimmen, welche der beiden Bestrahlungstechniken zur geringsten Strahlenbelastung des Patienten bei gleichzeitig bester therapeutischer Wirksamkeit führt.

Das Ziel des AP 8 ist die Entwicklung standardisierter Verfahren zur Anwendung von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien (NGS) im Rahmen multizentrischer epidemiologischer Studien.