Zellüberleben und Radiosensibilisierung: Modulation der linearen und quadratischen Parameter des LQ-Modells

Das linear-quadratische Modell (LQ-Modell) bietet eine biologisch plausible und experimentell etablierte Methode zur quantitativen Beschreibung der Dosis-Wirkungs-Beziehung bei Bestrahlung in Bezug auf die klonogene Überlebensrate. In der grundlegenden LQ-Formel wird der klonogene Überlebensbruchteil Sd̸S0 nach einer Strahlendosis d (Gy) durch eine inverse exponentielle Approximation beschrieben: Sd̸S0 = e-(αd+βd²), wobei α und β experimentell abgeleitete Parameter für die linearen bzw. quadratischen Terme sind. Strahlung wird oft mit anderen Wirkstoffen kombiniert, um eine Radiosensibilisierung zu erreichen. In dieser Studie haben wir die Strahlungsverstärkungsverhältnisse von Hyperthermie (HT), halogenierten Pyrimidinen (HPs), verschiedenen zytostatischen Medikamenten und Poly(ADP-Ribose)-Polymerase-1 (PARP1)-Inhibitoren untersucht, die in den aus Zellüberlebenskurven verschiedener Säugerzellkulturen abgeleiteten Parametern α und β ausgedrückt werden. Eine signifikante Veränderung des α/β-Verhältnisses ist von direktem klinischen Interesse für die Auswahl optimaler Fraktionierungsschemata in der Strahlenonkologie, da sie die Dosis pro Fraktion, die Dosisfraktionierung und die Dosisrate bei kombinierten Behandlungen beeinflusst. Das α/β-Verhältnis kann durch eine wechselseitige unabhängige Erhöhung von α oder Verringerung von β steigen. Die Ergebnisse zeigten, dass die verschiedenen Wirkstoffe die Werte von sowohl α als auch β erhöhten. Abhängig von den Kulturbedingungen können jedoch auch beide Parameter separat beeinflusst werden. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass die Radiosensibilisierung in radioresistenten Zelllinien effektiver war als in radiosensitiven Zelllinien. Außerdem ist die Radiosensibilisierung auch vom Zellzyklusstadium abhängig, wie z.B. der Plateau- oder exponentiell wachsenden Phase, sowie von den Plattierungsbedingungen nach der Behandlung. Das LQ-Modell bietet ein nützliches Werkzeug zur Quantifizierung der Wirkungen von radiosensibilisierenden Mitteln. Diese Erkenntnisse werden helfen, Fraktionierungsschemata in multimodalen Behandlungen zu optimieren.