Die in-vitro Bestrahlung peripherer Blutzellen mit Dual-Energy CT Technik verursacht keine verstärkten biologischen Effekte im Vergleich zur konventionellen Computertomographie

Zielsetzung Die moderne Dual-Energy CT (DECT) ermöglicht eine erhöhte diagnostische Aussagekraft mit vergleichbarer oder sogar reduzierter Dosisbelastung im Vergleich zur konventionellen Single-Energy CT (SECT). Unterschiede in der molekularbiologischen Wirksamkeit bei der Modulation von Röhrenspannungen sind bisher jedoch nicht systematisch erforscht. Das Ziel dieser Studie war es daher, eine vergleichende Analyse des biologischen Effekts von Dual- und Single-Energy CT auf die frühzeitige Genregulation und Häufigkeit von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) nach CT-Exposition durchzuführen.

Material und Methoden Vollblutproben von drei gesunden Probanden wurden ex-vivo in einem Dritt-Generation Dual-Source CT Gerät unter Verwendung unterschiedlicher Röhrenspannungen (80 kV, 150 kV und 80 kV/Sn150 kV) und einer effektiven Dosis von 7.0 ± 0.08 mSv bestrahlt. Zur Kontrolle wurden nicht-bestrahlte Vollblutproben verwendet. Die differentielle Genexpressionsanalyse wurde sechs Stunden nach Bestrahlung mittels Gesamt-Transkriptom-Sequenzierung (RNA-Sequencing) untersucht. Die Quantifizierung von DNA-DSB wurde mittels 53BP1 +γH2AX-Immunfärbung evaluiert.

Ergebnisse Weder die Häufigkeit von DNA-DSB noch die differentielle Genexpressionsanalyse zeigten eine statistisch signifikant erhöhte biologische Wirksamkeit der DECT im Vergleich zur SECT. Unabhängig der unterschiedlichen Bestrahlungsmodalitäten wiesen alle Proben ein signifikant höheres Auftreten von DNA-DSB (p < 0.001) sowie eine gemeinsame Hochregulierung von fünf Genen -AEN, BAX, DDB2, FDXR und EDA2R- auf, welche bereits zuvor als strahleninduzierte genomische Biomarker beschrieben wurden.

Schlussfolgerungen Trotz stetig sinkender Dosisbelastung stellt die moderne CT-Diagnostik weiterhin einen genotoxischen Stressor mit unmittelbarem Einfluss auf die Genregulation und die DNA-Integrität dar. In dieser Studie konnten wir jedoch keinen erhöhten biologischen Effekt von niedrigenergetischer Röntgenstrahlung im Rahmen von DECT- verglichen mit SECT-Untersuchungen feststellen.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
11. Mai 2021