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Neben chemotherapeutischen und chirurgischen Maßnahmen ist die Bestrahlung integraler Bestandteil multimodaler Therapiekonzepte bei malignen Tumorerkrankungen. In diesem Zusammenhang spielt der Einblick in physiologische und pathophysiologische Abläufe in menschlichen Zellen und auf molekularer Ebene  eine zunehmende Rolle. Auf diese Weise werden komplexe Stoffwechselwege mit ihren unterschiedlichen Funktionen und ihren aus einzelnen Proteinen bestehenden Komponenten immer besser verstanden. Allerdings entstehen durch die Kenntnis dieser Stoffwechselwege neue Fragen, die Gegenstand medizinischer Forschung sind.  Der TGFβ-Signalweg ist ein wesentlicher intrazellulärer Signalweg, der neben zahlreichen anderen Funktionen einen Einfluss auf die Entstehung bestimmter Tumorerkrankungen hat. Eine Vielzahl an Einzelnukleotid-Polymorphismen (single nucleotide polymorphisms, SNP) ist bekannt sowie die Erkenntnis darüber, dass die Anwesenheit von verschiedenen Varianten eines SNP einen Einfluss auf die Zellvitalität hat je nach Behandlungsbedingung. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von Keimbahn-Polymorphismen in Genen des TGFβ-Signalwegs und der DNA-Reparatur auf die Strahlenempfindlichkeit lymphoblastoider Zellen zu untersuchen. Hierzu wurden 54 käuflich erworbene lymphoblastoide Zellen angezüchtet. Jede dieser Zelllinien wurde sechs parallelen Behandlungsbedingungen unterworfen. Neben der unbehandelten Kontrolle und einer mit anti-TGFβ behandelten Kontrolle wurden Zellen einer alleinigen Bestrahlung mit 3 Gy ausgesetzt. Darüber hinaus wurden Zellen 16 Stunden vor der Bestrahlung mit TGFβ1 oder anti-TGFβ vorinkubiert oder unmittelbar nach der Bestrahlung mit TGFβ1 behandelt.  Nach Ablauf einer 24-stündigen Inkubationszeit erfolgte die Zellvitalitätsmessung mittels FACS (fluorescence activated cell sorting)–Analyse. Die Ergebnisse wurden mit Daten von insgesamt 1656 polymorphen Positionen (aus HapMap Datenbank) aus 21 Kandidatengenen korreliert. Auf diese Weise sollte der Einfluss dieser Polymorphismen auf die Zellvitalität ermittelt werden. Sowohl bei SMAD3 als auch bei SMAD7 fanden sich jeweils 2 SNP, die ein perfektes bzw hohes Kopplungsungleichgewicht (linkage disequilibrium) aufwiesen. Insgesamt waren zwölf Polymorphismen aus acht Genen (TGFBR1, SMAD2, SMAD3, SMAD7, BRCA2, MSH2, MSH6 und XRCC1) mit signifikanten Veränderungen der Zellvitalität assoziiert. Das Variantenallel scheint bis auf wenige Ausnahmen einen zytoprotektiven Effekt zu haben. Ausnahmen sind 3 SNP der Gene BRCA2, SMAD3 und SMAD 7, bei denen der Wildtyp mit höherer Zellvitalität einhergeht. Bei alleiniger Bestrahlung wirkten sich SNP aus SMAD3, SMAD7, MSH2 und MSH6 modulierend auf die Zytotoxizität aus, wenn auch statistisch nicht signifikant. Interessanterweise zeigten sich bei Betrachtung der Auswirkung einer Stimulation mit TGFβ1 vor und nach Bestrahlung mit 3 Gy dieselben SNP als statistisch signifikante Modellprädiktoren wie auch bei alleiniger Bestrahlung mit Ausnahme eines SNP aus SMAD3.  Bei Vorinkubation mit TGFβ1 wirkte sich die MSH2-Variante stärker aus. Hier entstand beim Wildtyp ein zusätzlich zytotoxischer Einfluss im Vergleich zur Stimulation nach Bestrahlung. Bei Inhibition durch anti-TGFβ vor der Bestrahlung zeigte noch ein SNP aus MSH6 und ein SNP aus SMAD7 einen zytoprotektiven Effekt.  Einige Ergebnisse dieser Arbeit könnten, sofern sie im Verlauf durch nachfolgende Studien bestätigt bzw. erweitert werden helfen Therapiekonzepte maligner Tumoren zu optimieren und eine individuelle Radiotherapie zu ermöglichen.

Das Nijmegen-Breakage-Syndrom (NBS) ist ein autosomal-rezessiv vererbtes Chromosomenbruchsyndrom, dem in > 90% der Patienten eine 5bp-Deletion im Nbs1-Gen zugrundeliegt. Klinisches Hauptmerkmal ist ein stark erhöhtes Krebsrisiko, insbesondere für B-Zell-Lymphome. Bereits bekannt ist die Funktion des entsprechenden Genprodukts, Nibrin, bei den für die Krebsprävention wichtigen Mechanismen der DNA-Reparatur und der Zellzykluskontrolle. Daneben spielt die Apoptose eine essentielle Rolle bei der Krebsentstehung. Zu untersuchen ob Nibrin auch hier Funktionen übernimmt war Gegenstand dieser Arbeit. Eine Störung der Apoptose könnte dabei mitverantwortlich für das hohe Krebsrisiko der NBS-Patienten sein. Kern der Arbeit war die Untersuchung von NBS-B-Lymphozyten hinsichtlich ihrer Fähigkeit, nach einer DNA-Schädigung die Apoptose zu induzieren. Hierzu wurde in den entsprechenden Zellen mittels Bleomycin der Apoptoseprozess ausgelöst und die prozentualen Apoptoseraten durchflusszytometrisch bestimmt. Die Mehrheit der NBS-Zelllinien zeigte eine Störung in der Apoptoseinduktion im Sinne signifikant verminderter Apoptoseraten. Dies weist auf eine Funktion des Nibrins bei der Induktion der Apoptose hin. Andere NBS-Zelllinien zeigten normale Apoptoseindices. Dies könnte auf dem individuellen genetischen Hintergrund der Zellen beruhen, der auch für die erhebliche klinische Variabilität des Krankheitsbildes verantwortlich ist. Eine Korrelation der Apoptoseraten mit der Krebsinzidenz zeigte, dass alle Patienten mit reduzierten Apoptoseraten bereits Lymphome entwickelt hatten, während Patienten mit normalen Apoptoseindices bisher keine Lymphome aufwiesen. Möglicherweise gibt es also generell zwei Gruppen von NBS-Patienten - Patienten mit höherem und mit niedrigerem Entartungsrisiko, wobei eine verminderte Apoptoseinduktion als Risikofaktor für Krebs angesehen werden könnte. / The human genetic disorder, Nijmegen-Breakage-Syndrome (NBS), is characterised by an in increased risk for cancer, particularly B-cell-lymphoma. The Nbs1-gene codes for a protein, Nibrin, involved in the processing/repair of DNA double strand breaks and in cell cycle checkpoints - mechanisms relevant for cancer-prevention. As a third mechanism, apoptosis is important in preventing cancer. To evaluate whether Nibrin plays a role in this process was the aim of this study. Failure of apoptosis-induction could be another factor responsible for the high cancer risk in NBS. For this purpose we examined a set of NBS-B-cell-lines for their capacitiy to enter into apoptosis after a DNA-damaging treatment with Bleomycin. The majority of NBS-cell-lines showed a deficiency in apoptosis-induction. This may indicate a function of Nibrin in mechanisms of apoptosis-regulation. Some NBS-cell-lines showed a proficient apoptotic response, though. The reason may be found in the variable genetic background of the cell lines, also responsible for the high clinical variability of the disease. Correlation of apoptosis rates with cancer incidence showed that all patients deficient in apoptosis had already developed B-cell-lymphoma, whereas patients with normal rates had not developed lymphoma so far. Possibly there are two groups of NBS-patients- patients with higher and with lower risk of malignancy, with reduced apoptotic rates being a risk-factor for the development of cancer in NBS.