Diese Arbeit beschreibt den Aufbau einer Lebendzellmikroskopieumgebung am Rasterionenmikroskop SNAKE, welches am Münchner 14 MV Tandembeschleuniger installiert ist. An dessen Zellbestrahlungsplatz können lebende Zellen mit Protonen und Schwerionen unter Lebendbedingungen mit einer Genauigkeit von ca. 0,5 µm und mit genau definierter Dosis bestrahlt werden. Die nach der Bestrahlung im Zellkern ablaufenden Reparaturvorgänge können durch eine mikroskopische Betrachtung der an der Reparatur beteiligten Proteine analysiert werden. Hierfür ist die Markierung dieser Proteine mittels Fluoreszenzfarbstoffen nötig. Dazu werden die Zellen auf gentechnischem Wege so verändert, dass an Proteine, die an der Reparatur der ioneninduzierten Schäden beteiligt sind, Fluoreszenzproteine (z. B. GFP, green fluorescent protein) angehängt werden. Mikroskopische Proteinanlagerungen an die Schadensorte, sogenannte Foci, können mit dem im Rahmen dieser Arbeit realisierten Aufbau unmittelbar nach und sogar während der Bestrahlung "online“ analysiert werden. Ein kommerziell erhältliches Fluoreszenzmikroskop (Zeiss Axiovert 200M) wurde hierzu am Bestrahlungsplatz angebracht. An dessen Probentisch befinden sich die Zellen während der Bestrahlung und der nachfolgenden Mikroskopie unter optimalen Umgebungsbedingungen in neu entwickelten Zellkulturgefäßen. Erste Experimente an dem neuen Aufbau dienten der Untersuchung von Kinetiken (= zeitlicher Ablauf der Focibildung) der Proteine Mdc1, 53BP1 und Rad52. Nach Applizierung einer mittleren Dosis von 4,4 Gy mit 55 MeV Kohlenstoffionen mit einem linearen Energietransfer LET = 310 keV/µm beginnt Mdc1 nach T0 = 17 ± 2 s mit der Anlagerung an die Schadensorte. Dies geschieht mit einer Zeitkonstante t = 98 ± 11 s. Wird dieselbe Dosis mit 20 MeV Protonen appliziert (LET = 2,65 keV/µm), läuft die Focibildung langsamer ab (T0 = 73 ± 16 s, t = 1050 ± 270 s). Eine höhere Bestrahlungsdosis durch Erhöhung der pro Punkt applizierten Protonen beschleunigt die Kinetik. Die Zeitkonstanten des Proteins 53BP1 weisen keine solch ausgeprägte Abhängigkeit von der Bestrahlungsart auf. Für alle Bestrahlungsbedingungen liegt hier T0 in der Größenordnung von 100 s und t in der Größenordnung von 300 s. Das nur qualitativ betrachtete Reparaturprotein Rad52 zeigt eine deutlich langsamere Kinetik, die allerdings wieder stark von der Dosis und vom LET der Strahlung abhängt. Während bereits ca. zehn Minuten nach Bestrahlung mit 4,7 Gy mit 55 MeV Kohlenstoffionen erste Foci sichtbar werden, dauert deren Erscheinen nach Applizierung von 5,7 Gy durch 20 MeV Protonen (117 Protonen pro Punkt) ca. drei Stunden. Eine Erhöhung der pro Punkt applizierten Protonenzahl auf 256 (und somit der Dosis auf 12 Gy) verkürzt diese Zeit auf ca. eine Stunde. Eine weitere Verdopplung von Protonenzahl und Dosis führt zu einem Sichtbarwerden der Foci nach weniger als zehn Minuten.    «

Diese Arbeit beschreibt den Aufbau einer Lebendzellmikroskopieumgebung am Rasterionenmikroskop SNAKE, welches am Münchner 14 MV Tandembeschleuniger installiert ist. An dessen Zellbestrahlungsplatz können lebende Zellen mit Protonen und Schwerionen unter Lebendbedingungen mit einer Genauigkeit von ca. 0,5 µm und mit genau definierter Dosis bestrahlt werden. Die nach der Bestrahlung im Zellkern ablaufenden Reparaturvorgänge können durch eine mikroskopische Betrachtung der an der Reparatur beteilig...    »