Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz
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Thema<br />
3D/4D Architektur von chromosomalen Bruchpunktregionen in Zellkernen nach Bestrahlung von<br />
Normalzellen und Tumorzellen<br />
Subject<br />
3D/4D architecture of chromosomal break point regions in nuclei after radiation exposure of normal<br />
and cancer cells<br />
Kennzeichen<br />
3610S30015<br />
Beginn<br />
01.10.2010<br />
Ende<br />
30.09.2013<br />
Fördermittel<br />
EUR 1.182.385,-<br />
Forschungs- / Auftragnehmer<br />
Ruprecht-Karls-Universität, Kirchhoff-Institut <strong>für</strong> Physik, Heidelberg (in Kooperation mit: Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität,<br />
Klinik und Poliklinik <strong>für</strong> Strahlentherapie und Radioonkologie, München; Universität<br />
der Bundeswehr, Angewandte Physik und Messtechnik, München; Technische Universität,<br />
Fachbereich Zoologie, Strahlenbiologie und DNA Reparatur, Darmstadt; Helmholtz Zentrum München,<br />
Institut <strong>für</strong> <strong>Strahlenschutz</strong>, München)<br />
TB 03<br />
Projektleitung<br />
Prof. Dr. M. Hausmann<br />
Fachbetreuung BfS<br />
Dr. U. Kulka / AG-SG 1.1<br />
verantwortlich <strong>für</strong> den Text<br />
Prof. Dr. M. Hausmann, Prof.<br />
Cremer, PD Dr. Friedl, Prof. Dollinger,<br />
Prof. Löbrich, Dr. Friedland<br />
1. ZIELSETZUNG<br />
Ziel des Gesamtprojektes ist es, ein durch experimentelle Daten von Chromatin abgesichertes, mechanistisches<br />
Modell der Strahlenwirkung zu entwickeln und zu verfeinern, das zur Abschätzung der karzinogenen<br />
Wirkung niedriger Strahlendosen beiträgt. Im Rahmen der Kooperationsgemeinschaft sollen hierzu insbesondere<br />
Mechanismen der Induktion und Reparatur von Doppelstrangbrüchen (DSB) auf der Ebene struktureller<br />
Veränderungen von Chromatinregionen experimentell mittels 3D-Fluoreszenzmikroskopie und neu entwickelten<br />
Verfahren der molekularen Lokalisationsmikroskopie („Spectral Position Determination Microscopy“, <br />
SPDM), bzw. theoretisch mit Hilfe von Computersimulationsmodellen erforscht werden. Für die experimentelle<br />
Charakterisierung der Zeitkonstanten (4D) bei der Reparatur von DNA (Desoxyribonukleinsäure)-DSB wird<br />
besonderes Gewicht auf die Prozessdynamik bei niedrigen Strahlendosen sowie auf die Abhängigkeit von der<br />
Lokalisation im Genom gelegt. Es soll untersucht werden, ob die Wahl des benutzten Reparaturwegs vom Genomort<br />
des Bruchs abhängt und welche zellulären Reparaturfaktoren abhängig vom Bruchort beim Reparaturvorgang<br />
eine Rolle spielen.<br />
2. EINZELZIELSETZUNG<br />
2.1 VERFEINERUNG DES SCD-MODELLS UND MODELLIERUNG VON CHROMOSOMALEN<br />
BRÜCHEN IN ZELLKERNEN NACH BESTRAHLUNG<br />
Das SCD (Spherical 1-Mbp Chromatin Domain)-Modell wird durch ein bandenabhängiges Volumenmaß erweitert,<br />
welches die unterschiedliche Packungsdichte der DNA in Hetero- und Euchromatin repräsentiert. Im<br />
Programmpaket PARTRAC soll der Einfluss von hetero- und euchromatischen Regionen im Zellkern auf die<br />
Entstehung und Prozessierung von DNA-Schäden sowie Chromosomenaberrationen (CA) modellmäßig erfasst<br />
werden. Dabei sollen insbesondere der Aufbau von CA und dessen zeitliche Entwicklung detailliert charakterisiert<br />
werden.<br />
2.2 BEWEGLICHKEIT UND FEINSTRUKTUR VON SCHADENSINDUZIERTEN FOCI<br />
Die Beweglichkeit von strahleninduzierten Foci als Marker <strong>für</strong> geschädigte Chromatinbereiche soll in Abhängigkeit<br />
vom linearen Energietransfer (LET) und genetischen Faktoren untersucht werden. Damit ergibt sich<br />
die Möglichkeit, Modelle zur Bildung von genetischen Defekten, z. B. der Erzeugung unterschiedlicher Chromosomenaberationen,<br />
zu testen und weiterzuentwickeln. Des Weiteren soll die Feinstruktur strahleninduzierter<br />
Foci nach Modulation der Focibestandteile u. a. in Abhängigkeit des LET auf Größenskalen unter dem<br />
Beugungslimit durch Lokalisationsmikroskopie untersucht werden.<br />
136 Statusberichte TB 03: Strahlenbiologie - Wirkung von ionisierender Strahlung, Strahlenempfindlichkeit