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Mikroskopie und Tomographie Vortrag: Mi., 12:10–12:30 M-V4
Untersuchung der Dynamik von DNA Reparaturfaktoren in lebenden Zellen
am Rasterionenmikroskop SNAKE
Christoph Greubel 1 , Volker Hable 1 , Günther Dollinger 1 , Andreas
Hauptner 2 , Reiner Krücken 2 , Hilmar Strickfaden 3 , Steffen Dietzel 3 , Thomas
Cremer 3 , Guido Drexler 4 , Anna Friedl 4
1 LRT2, Universität der Bundeswehr, 85577 Neubiberg – 2 Physik Department E12,
TU München, 85748 Garching – 3 Biologie Department II, LMU München, München –
4 Radiobiologisches Institut, LMU München, München
Mit dem Rasterionenmikroskop SNAKE (Supraleitendes Nanoskop für angewandte
kernphysikalische Experimente) am Münchener 14 MV Tandembeschleuniger können
Ionenstrahlen auf einen Durchmesser von weniger als einem Mikrometer fokussiert werden.
Mikroschlitze beschneiden den Strahl und präparieren so ein Objekt. Dieses wird
mittels einer supraleitenden Multipollinse verkleinert in die Fokalebene abgebildet. Die
Strahlposition dort kann mittels einer elektrostatischen Ablenkeinheit variiert werden.
Da für Zellbestrahlungsexperimente die Kontrolle der applizierten Energiedosis essentiell
ist, wurde hierzu eine Einzelionenpräparation realisiert. Mittels eines Choppers
wird der Strahl elektrostatisch so weit abgelenkt, dass kein Ion mehr die Fokalebene
und somit die Zellprobe erreicht, sobald diese mit der gewünschten Anzahl von Ionen
bestrahlt wurde. Der hierfür nötige Ionennachweis geschieht in Transmissionsgeometrie
hinter der senkrecht montierten Zellprobe mit einem Szintilationsdetektor. Durch
die Kopplung der Strahlablenkung und der Einzelionenpräparation ist es möglich die
Zellprobe in beliebigen geometrischen Mustern zu bestrahlen. Ebenso ist die gezielte
Bestrahlung einzelner Zellen oder Zellkerne möglich.
Der derzeitige Gegenstand biologischer Studien ist die Dynamik von mittelbar oder
unmittelbar an der DNA Reparatur beteiligten Proteinen oder Proteinmodifikationen.
Zellproben wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Bestrahlung fixiert und
der Doppelstrangbruchmarker γ–H2AX sowie das Protein 53BP1 mittels Immunofluoreszenztechniken
angefärbt. Als Antwort auf die durch Ionenbestrahlung induzierten
Doppelstrangbrüche akkumulieren diese beiden Faktoren an den Schadensorten, sie
bilden sogenante Foci. Die Abweichung dieser Foci vom bestrahlten Muster korrelliert
mit der Bewegung des geschädigten Chromatins. Unsere Daten sind mit einer
Diffusionsbewegung verträglich. Weitergehende Studien zur Abhängigkeit der Diffusionskonstante
von der Schädigungsdichte und des aktuellen Zellzyklus der Zellen sind in
Bearbeitung. Die zeitliche Änderung der Focigröße der betrachteten Reparaturfaktoren
zeigt ein komplexes Verhalten. Einem anfänglichen Anstieg der Focigröße bis etwa zwei
Stunden nach Bestrahlung folgt ein steiler Abfall mit anschließendem Plateau.