In dieser Arbeit wurde die Dynamik der Reparaturvorgänge von DNA-Schäden in biologischen Zellen nach Schwerionenbestrahlung untersucht. Dazu wurden lebende HeLa-Zellen am Rasterionenmikroskop SNAKE mit 100MeV Sauerstoff-Ionen des Münchner 14MV Tandembeschleuniger bestrahlt. Die dort installierte Bestrahlungseinrichtung ermöglicht es, Zellkernen eine definierte Anzahl von Ionen und somit eine definierte Dosis mikroskopisch genau zu applizieren. Die erreichbare Strahlauflösung konnte im Rahmen dieser Arbeit mittels einer 50 Hz-Pulsung in x auf 0.55μm fwhm und in y auf 0.40μm verbessert werden. Durch die Entwicklung mikrostrukturierter Zellträgerfolien wurde das Auffinden der bestrahlten Zellen deutlich erleichtert und somit erstmals Experimente zur gezielten Bestrahlung einzelner Zellkerne ermöglicht. Die schwersten Schäden, die hochenergetische Ionen in Zellkernen bewirken, sind Doppelstrangbrüche der DNA. Zu deren Reparatur stehen der Zelle verschiedene Mechanismen zur Verfügung. An der Reparatur direkt oder indirekt beteiligte Proteine wie gH2AX, 53BP1, Rad51 und Mdc1 werden an Doppelstrangbrüchen angehängt und bilden sogenannte Foci aus. Ihre Funktion und Dynamik wurde in dieser Arbeit untersucht. Mittels biochemischer Prozesse wurden diese Proteine nach der Bestrahlung angefärbt und unter dem Fluoreszenzmikroskop in einer Fokusserie abgebildet. So gewonnene und rechnergestützt entfaltete, dreidimensionale Bilder lieferten die Grundlage für eine quantitative Auswertung der Proteinverteilungen, um so die Dynamik der Reparaturproteine zu studieren. In Zeitreihenstudien wurde in der Zellkernmitte innerhalb der ersten 2 – 4 Stunden nach Bestrahlung ein Anwachsen der Focigröße (fwhm) von 1.2μm auf 1.5μm bei gH2AX und von 0.8μm auf 1.1μm bei 53BP1 beobachtet. In den folgenden zwei Stunden fällt sie wieder in etwa auf den Anfangswert ab, und bleibt über 24 Stunden nahezu konstant. Am Zellkernrand wächst die Größe der gH2AX-Foci von ebenfalls 1.2μm innerhalb der ersten Stunde um knapp 0.1μm an und fällt daraufhin auf ca. 0.8μm ab. Des weiteren wurde die Bewegung der geschädigten DNA im Zellkern untersucht. Die hierbei gewonnenen Ergebnisse sind mit dem Modell einer Diffusion verträglich. Die Diffusionskonstante ließ sich zu (7 · 10^(−7) ± 4 · 10^(−7))μm^2/s bestimmen. Dabei waren keine signifikanten Unterschiede zwischen Zellkernmitte und -rand erkennbar. Darüber hinaus wurde durch markiertes Bestrahlen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten festgestellt, dass in Zellkernen, die gerade Doppelstrangbrüche reparieren, neu hinzukommende Strahlenschäden eine Unterversorgung von Protein 53BP1 erleiden. Dieser Effekt tritt auf, wenn die Zeitdauer zwischen den beiden Bestrahlungen unter einer Stunde liegt.    «

In dieser Arbeit wurde die Dynamik der Reparaturvorgänge von DNA-Schäden in biologischen Zellen nach Schwerionenbestrahlung untersucht. Dazu wurden lebende HeLa-Zellen am Rasterionenmikroskop SNAKE mit 100MeV Sauerstoff-Ionen des Münchner 14MV Tandembeschleuniger bestrahlt. Die dort installierte Bestrahlungseinrichtung ermöglicht es, Zellkernen eine definierte Anzahl von Ionen und somit eine definierte Dosis mikroskopisch genau zu applizieren. Die erreichbare Strahlauflösung konnte im Rahmen die...    »