Krebs ist eine komplexe Krankheit, für deren Behandlung vielfältige Ansätze zur Verfügung stehen. Behandlungsmodalitäten werden häufig kombiniert, um das Ansprechen zu maximieren und die Einschränkungen einzelner Modalitäten bei alleiniger Anwendung zu überwinden. Ein Beispiel dafür ist die Kombination von Strahlentherapie mit Hyperthermie, also nicht-ablativer Dauererwärmung zur Behandlung strahlenresistenter Tumore bzw. Tumorteilregionen. Hitze hat eine radiosensibilisierende Wirkung auf Zelllinien normalen und bösartigen Ursprungs. Lokal auf einen Tumor angewendetes Erhitzen kann daher das Behandlungsergebnis verbessern, ohne das Risiko normaler Gewebekomplikationen zu erhöhen. Bisher wurde dieser Ansatz nicht gut untersucht und es liegen nur wenige Studien vor, die über die Auswirkungen kombinierter Behandlungen mit Strahlung und Wärme berichten.
In ihrem Artikel „Kombination von Strahlung mit Hyperthermie: ein Multiskalenmodell, das auf In-vitro-Experimenten basiert„S. Brüningk, G. Powathil, P. Ziegenhein, J. Ijaz, I. Rivens, S. Nill, M. Chaplain, U. Oelfke und G. ter Haar präsentieren eine Implementierung eines hybriden zellulären Automatenmodells, das die Reaktion von Zellen auf Hitze, Strahlentherapie oder Kombinationen aus beiden auf mehreren verschiedenen räumlich-zeitlichen Skalen simuliert.
Das hier vorgestellte Modell ist ein zelluläres Automatenmodell zur Simulation des Ansprechens auf eine Therapie unter Verwendung des kürzlich entwickelten AlphaR-Überlebensmodells, das speziell für die Berechnung überlebender Zellfraktionen nach multimodalen Behandlungen entwickelt wurde.
Für die Behandlungen wurden die Zellen abgelöst und konzentriert, um eine Suspension von 5 × 10 zu ergeben6 Zellen ml-1 und in sterilen, dünnwandigen PCR-Röhrchen in Volumina von 60 μl überführt. Zur Bestrahlung wurden Röhrchen mit Zellen in einen festen Wasserprobenhalter eingebettet und mit einer Small Animal Radiation Research Platform (SARRP) mit einer Dosisrate von 63 mGy s bestrahlt-1. Das Erhitzen auf 46 °C für 5 Minuten wurde in einem Biorad Tetrad2 DNA Engine PCR-Thermocycler (Hercules) durchgeführt. Die Zellen wurden vor, zwischen und nach den Behandlungen auf Eis gehalten, um die Zellaktivität während der Wartezeiten zu minimieren. Bei Kombinationsbehandlungen wurden die Zellen zunächst bestrahlt und dann innerhalb von 20 Minuten nach dieser Bestrahlung erhitzt. Es wurde experimentell bestätigt, dass die Verzögerung zwischen Bestrahlung und Erhitzung keinen Einfluss auf das anschließende Überleben der klonogenen Zellen hatte, wenn die Erwärmung innerhalb von 30 Minuten erfolgte. Für fraktionierte Behandlungen wurden alle 24 Stunden Platten, die mit der erforderlichen Zellzahl besät waren, mit einem bestrahlt Xstrahl Röntgenschrank, Dosisleistung 63 mGy s-1.
Die Autoren haben gezeigt, dass ein zelluläres Automatenmodell zur genauen Modellierung der dynamischen Reaktion auf getrennte oder kombinierte Wärme- und Strahlentherapiebehandlungen geeignet ist. Die Einbeziehung einer verzögerten statt einer sofortigen Zelltötung nach der Bestrahlung kann sich auf Simulationen auswirken, die darauf abzielen, die Auswirkungen der Reoxygenierung und des Tumorwachstums zu untersuchen, und sollte daher berücksichtigt werden. Es wurde eine einfache Implementierung zur Ermöglichung einer solchen Modellierung vorgestellt. Das Framework wurde anhand eines konsistenten experimentellen Datensatzes verifiziert, wodurch dieses Simulationsframework eine zuverlässige Grundlage für zukünftige Anwendungen darstellt, bei denen die Auswirkungen und optimierten Behandlungsprotokolle für Kombinationsbehandlungen untersucht werden in vivo untersucht werden.
Dieser Xstrahl In Action wurde einem Artikel entnommen, der auf der Website der National Library of Medicine gefunden wurde.
