Grundlagen der Therapie mit Spaltneutronen sowie der Bor-Neutroneneinfangtherapie für strahlenresistente Kopf-Hals-Malignome*

Zusammenfassung

Die Neutronenbestrahlung hat ihren klinischen Einsatzbereich in der Behandlung fortgeschrittener, langsam wachsender, radioresistenter Kopf-Hals-Malignome. Unter anderem beruht ihr therapeutischer Effekt auf der direkten DNS-Zestörung durch Doppelstrangbrüche und damit dem sofortigen Tumorzelltod, wogegen die Wirkung über die Bildung freier Sauerstoffradikale in den Hintergrund tritt. Das äußert sich in einer geringeren Abhängigkeit von freiem intrazellulären Sauerstoff und damit in einem gegenüber Gammastrahlen geringeren Sauerstoffverstärkungseffekt (oxygen enhancement ratio, OER). Je nach Charakteristik des Tumor- bzw. Normalgewebes kann dieser geringere Empfindlichkeitsunterschied von hypoxischen und euoxischen Zellen sowohl Vorteile als auch Nachteile bedeuten. Eine entsprechende Selektion von Tumoren und Patienten mit erwartungsgemäß hohem therapeutischen Gewinn ist daher unerläßlich. Reaktor-Spaltneutronen in der Tumortherapie: In-vitro- und In-vivo-Studien legen die Vermutung nahe, dass die relative biologische Wirksamkeit (relative biological efficiency, RBE) des RENT-(reactor neutron therapy)-Strahls in München eine der höchsten aller therapeutisch nutzbaren Neutronenquellen ist. Für kleine Einzeldosen von 2 und 8 Gy ist die RBE für chronische Strahlenschäden relativ klein, weshalb Patienten mit Rezidiven oder Metastasen chirurgisch und/oder radio-chemotherapeutisch behandelter Kopf-Hals-Malignome mit Einzelboosts von 200-250 cGy Neutronenstrahlung behandelt werden. Die hauptsächliche Einschränkung für die Spaltneutronenstrahlung liegt in ihrer geringen Eindringtiefe. Möglichkeiten des klinischen Einsatzes der Bor-Neutronen-Einfangtherapie (boron neutron capture therapy, BNCT) in der Otorhinolaryngologie: In oberflächennahen Tumoren ist es möglich, hohe Dosen ¹⁰Bor ohne spezifische tumoraffine Trägersubstanz direkt zu applizieren. Tierexperimentell konnte eine deutliche Tumorwachstumsverzögerung durch intratumorale Injektion von ¹⁰Borglycin gezeigt werden. Besonders die Mundhöhle, der Oropharynx, Teile des Larynx und die Kopfspeicheldrüsen können für eine Behandlung mit Neutronen kurzer Reichweite und intratumorale Borapplikation in Frage kommen.

Summary

Neutron therapy has proven to be clinically useful in cases of advanced, slow-growing radioresistant head and neck carcinoma. Therapeutic effects might be based on direct DNA damaging and thus immediate cell-killing, on the generation of free oxygen radicals and, among others, on the fact that heavy particle radiation is said to be less dependant on the presence of oxygen than gamma rays, i. e. on a lower oxygen enhancement ratio (OER). The smaller difference in reaction between oxygenated and nonoxygenated cells could entail advantages as well as disadvantages, depending on the characteristics of the tumor cell population and of the normal tissue. It is therefore essential to select patients and tumours with an expectedly high therapeutic gain factor. Fission neutrons for tumour therapy: As evaluated by several in vitro and in vivo studies (11/13) the biological efficiency (RBE) of the RENT (Reactor Neutron Therapy) beam in Munich seems to be among the highest of all clinically used neutron beams. For a single dose range between 2 and 8 Gy the RBE for chronic radiation damage is relatively small (2). Consequently, patients with recurrent or metastatic carcinomas of the head and neck are treated with a single dose of 200-250 cGy after previous surgery and/or combined radiochemotherapy. The main limitation of fission neutrons is the small penetration depth. Possibilities of clinical implementation of boron neutron capture therapy (BNCT) in otorhinolaryngology: In nearsurface tumours it is possible to administer high doses of ¹⁰boron not selectively, i. e. no selective tumour-seeking compound is needed. Animal experiments with intratumoural injection of ¹⁰boron glycine have shown a strong effect on tumour growth delay (18). Especially the oral cavity, the oropharynx, parts of the larynx and the parotid glands can be surface sites accessible for short range neutrons and i. t. application. For investigating BNCT-related problems an interdisciplinary study group has been established at the Technical University of Munich