Radio- und Photosensitivierung von Plasmid-DNA durch den DNA-bindenden Liganden Propidiumiodid: Untersuchungen zur Auger-Elektronen-Induktion und zum Nachweis von Cherenkov-Strahlung

Abstract

Zusammenfassung Ziel Untersucht wurde, ob Propidiumiodid (PI) die DNA-schädigende Wirkung von ionisierender und nicht ionisierender Strahlung (Röntgenstrahlung, Alpha-, Beta-, Auger-Elektronen-Strahlung bzw. Licht diverser Wellenlängen) verstärken kann. Diese biophysikalische Versuchsanordnung ermöglicht es zu überprüfen, ob Cherenkov-Strahlung in relevantem Umfang via photodynamischer Effekte und erhöhter DNA-Schädigung nachweisbar ist. Material und Methoden Konformationsänderungen der Plasmid-DNA durch DNA-Schäden wurden mittels Gelelektrophorese und Fluoreszenzfärbung detektiert und quantifiziert. Wasserstoffperoxid, Zinndichlorid und Dimethylsulfoxid wurden als chemische Modulatoren, Tc-99m, Re-188, Ra-223 und Röntgenstrahlung (32 kV und 200 kV) zur Bestimmung der Radiotoxizität und Licht (λ = 254 nm, 366 nm und 530–575 nm) zur Bestimmung der Phototoxizität eingesetzt. Ergebnisse Die Radiotracer und die Röntgenstrahlung verursachten dosisabhängige DNA-Schäden. PI fungierte nicht als Radio-Sensitizer bei den Radionukliden und nur in geringem Maß bei Röntgenstrahlung. Die Phototoxizität war abhängig von der Wellenlänge. Licht im Wellenlängenbereich von 530–575 nm (VIS) resultierte in Kombination mit PI in direkten DNA-Schäden. Die Ausbeuten der Cherenkov-Strahlung lagen weit unter der Photonen-Emission der Lichtbestrahlung und konnten daher von der Radiotoxizität nicht unterschieden werden. Schlussfolgerung PI bindet an Plasmid-DNA, ist nicht chemotoxisch und steigert kaum die Radiotoxizität. Die Phototoxizität und die Wirkung von PI sind abhängig von der Wellenlänge. Keine Art der Energiezufuhr konnte via PI eine Auger-Elektronen-Kaskade induzieren. Auch eine erhöhte DNA-Schädigung durch photodynamische Effekte via Cherenkov-Strahlung war nicht nachweisbar.