Mit der Förderung in Millionenhöhe kann der Biophysiker ein ambitioniertes Forschungsprojekt zur Verbesserung der Tumortherapie umsetzen. Als leitender Wissenschaftler wird er gemeinsam mit seinem Team noch wirksameren Behandlungen von Krebserkrankungen erforschen und eine vielversprechende Strahlentherapiemethode untersuchen, bei der ultrakurze Impulse von Schwerionenstrahlen mit ultrahoher Dosisleistung eingesetzt werden.

„Ich gratuliere Professor Marco Durante sehr herzlich zur erneuten Auszeichnung mit einem ERC Advanced Grant. Sie ist zugleich eine Anerkennung für die starke Forschungspartnerschaft zwischen GSI und TU Darmstadt“, sagte Professor Matthias Oechsner, TU-Vizepräsident für Forschung. „Marco Durante zeigt eindrücklich, wie aus zukunftsweisender Grundlagenforschung Innovationen erwachsen, die entscheidenden Mehrwert für alle schaffen – indem sie neue Optionen zur Behandlung schwerwiegender Erkrankungen eröffnen.“

Professor Marco Durante ist weltweit anerkannter Experte auf dem Gebiet der Strahlenbiologie und der medizinischen Physik, vor allem für die Tumortherapie mit Schwerionen und Strahlenschutz im Weltraum. Wichtige wissenschaftliche Fortschritte erreichte er auf dem Gebiet der Biodosimetrie von geladenen Teilchen, der Optimierung der Teilchentherapie und der Abschirmung von schweren Ionen im Weltraum.

Die aktuelle Auszeichnung bedeutet für den Biophysiker eine erneute Anerkennung und einen nahtlosen Anschluss an eine vorangegangene Würdigung: Bereits im Jahr 2020 hatte Professor Marco Durante einen „ERC Advanced Grant“ für sein Forschungsprojekt „BARB“ erhalten. Die letzten Experimente aus diesem Themenbereich, bei dem es vor allem um eine höhere Präzision der Tumortherapie ging, wurden vor kurzem abgeschlossen und werden nun in einflussreichen wissenschaftlichen Magazinen publiziert. Die bei BARB gesammelten Erfahrungen sind auch hochrelevant für sein neues ERC-gefördertes Projekt mit dem Titel „Heavy Ionen FLASH (HI-FLASH)“.

In dem Forschungsvorhaben HI-FLASH will Professor Marco Durante sehr schwere Ionen bei ultra-hohen Intensitäten gegen Hirntumore einsetzen. Bei vielen soliden Krebsarten, einschließlich bösartiger Hirntumoren, werden Patient*innen derzeit entweder mit hochenergetischen Protonen oder mit Kohlenstoffionen behandelt. Dennoch ist die Prognose für Glioblastome (GBM) – aggressive, schnell wachsende Hirntumore bei Erwachsenen – nach wie vor schlecht.

Hier setzt das neue Projekt an. Schwerere Ionen als die bisher verwendeten könnten bei der Behandlung extrem resistenter, hypoxischer und tödlicher Tumoren wie dem Glioblastom von großem Nutzen sein. Allerdings wird der Einsatz von sehr schweren Ionen durch ihre übermäßige Toxizität für das umliegende, gesunde Gewebe eingeschränkt. Der Ansatz von Professor Durante besteht darin, eine Therapie mit sehr schweren Ionen mit akzeptablen Toxizitäten zu ermöglichen, indem man den sogenannten FLASH-Effekt nutzt. Dabei geht es um sehr kurze und hoch-intensive Strahlenimpulse, bei denen die Behandlungsdosis in Zeitskalen von unter einer Sekunde abgegeben wird. Der Einsatz solcher Teilchen mit ultrahoher Dosisrate (UHDR) führt möglicherweise zu einer deutlichen Schonung des normalen Gewebes bei gleichzeitiger Tumorkontrolle.

„Obwohl der molekulare Mechanismus noch unklar ist, erweitert der FLASH-Effekt das therapeutische Fenster beträchtlich und hat sich in der Strahlentherapie heute schon als vielversprechend erwiesen. Während meine Gruppe bei GSI/FAIR Pionierarbeit bei der ersten Demonstration des FLASH-Effekts mit hochenergetischen Kohlenstoff-Ionen geleistet hat, könnte die UHDR-Bestrahlung mit noch schwereren Ionen, 20Ne, bei sehr resistenten Tumoren sehr wirksam sein“, erklärt Marco Durante. Genau das soll HI-FLASH in den nächsten fünf Jahren erforschen, um das volle Potenzial für eine bestmögliche Patientenversorgung zu erschließen. Das neue Forschungsprojekt soll dabei Toxizität und Tumorkontrolle mit Neon-Ionen bei konventioneller und ultrahoher Dosisleistung vergleichen und, zum weiteren Vergleich, mit hochenergetischen Protonen, die bei der Behandlung von GBM zwar wenig wirksam sind, aber das normale Gehirn bei UHDR bekanntermaßen schonen.

Die GSI-Beschleuniger auf dem Darmstädter Campus sind für diese Pionierforschung bestens geeignet. GSI/FAIR ist die einzige Anlage weltweit, an der der FLASH-Effekt mit Ionen, die schwerer als Kohlenstoff sind, erforscht werden kann. Das GSI-Synchrotron kann Ionen aller natürlich vorkommenden chemischen Elemente auf hohe Energien und Intensitäten beschleunigen, und das künftige Beschleunigerzentrum FAIR wird diese Möglichkeiten noch deutlich erweitern. „Wenn HI-FLASH erfolgreich ist, wird es den Weg für den Einsatz schwerer Ionen in der Krebstherapie ebnen und die Behandlungsergebnisse für Patient*innen mit hochresistenten und tödlichen Tumoren verbessern“, erläutert Marco Durante.

Professor Marco Durante sagte: „Ich danke dem Europäische Forschungsrat, dass er mir mit seiner Förderung durch den ERC-Advanced-Grant eine weitere großartige Chance gibt und es mir ermöglicht, unsere Forschung im Bereich der Tumortherapie mit geladenen Teilchen entscheidend voranzubringen. Ich freue mich darauf, HI-FLASH gemeinsam mit meinem Team und den Fachleuten der Biophysik- und Beschleuniger-Abteilungen bei GSI zu verwirklichen. Die kommenden fünf Jahre bieten eine außergewöhnliche Möglichkeit, Grundlagenforschung in greifbaren medizinischen Fortschritt zu überführen.“

Professor Thomas Nilsson, der Wissenschaftliche Geschäftsführer von GSI und FAIR, betonte: „Ich freue mich außerordentlich für Marco Durante und die Anerkennung seiner wissenschaftlichen Arbeit mit dieser hochkarätigen Förderung. Solche Erfolge unterstreichen zugleich auch die exzellente Forschungsqualität bei GSI/FAIR und zeigen die einzigartigen Möglichkeiten und Forschungsperspektiven auf, die unsere außergewöhnlichen Infrastrukturen bieten. Die ERC-Grants sind ein deutliches Zeichen dafür, wie zukunftsweisend unsere Forschungstätigkeit ist.“

Professorin Maria Leptin, Präsidentin des Europäischen Forschungsrates, sagte: „Ich gratuliere Ihnen ganz herzlich zu diesem Erfolg. Ich bin zuversichtlich, dass dieses Stipendium Ihnen helfen wird, Ihre Forschung auf höchstem Niveau zu entwickeln und beeindruckende Ergebnisse zu erzielen.“

B. Paflik/GSI