Radiochemie in Jülich: Vom holprigen Start zum PET

Von: Thomas Vogel
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Seit gut 35 Jahren forschen die Jülicher an Mitteln, die in sehr kurzer Zeit zerfallen: Jetzt gibt es im PET-Zentrum einen neuen Teilchenbeschleuniger. Mit dem rund sechs Millionen Euro teuren Gerät werden Stoffe hergestellt, mit deren Hilfe Bilder vom Körper und sogar Prozessen in ihm gemacht werden können. Die Maschine wird von außen gesteuert. In der Kammer, die mit circa 1,5 Meter dicken Türen aus Stahl und Beton luftdicht verschlossen wird, dürfen sich keine Menschen aufhalten. Foto: Forschungszentrum Jülich
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Mitte der 60er Jahre: Auch die Radiochemie in Jülich darf am Swimmingpool-Reaktor Merlin arbeiten. Foto: Forschungszentrum Jülich

Jülich. Flammen fressen sich durch die Chemiebaracke auf dem Gelände des Forschungszentrums Jülich, dicke Qualmwolken steigen auf. Es sind unbeabsichtigte Folgen eines wissenschaftlichen Versuchs.

Der Sicherheitsbeauftragte wird in seinen Bericht schreiben: „Brandursache ist vermutlich die Entzündung eines Gas-Luft-Gemischs, das sich im Abzug eines Laborraums im Zusammenhang mit einem laufenden Versuch gebildet hatte.“

Glück im Unglück: Der Brand ist in der Mittagspause ausgebrochen, das Labor war menschenleer. Niemand wurde getötet, niemand verletzt. Der Vorfall geschah im Jahr 1964 und zählt noch zum holprigen Karrierestart einer wissenschaftlichen Disziplin in Jülich: der Radiochemie. 50 Jahre später, 2014, wird ein ganzer Gebäudekomplex in Betrieb genommen, der Radiochemie und Medizin unter einem Dach vereint: das neue PET-Zentrum. Die Abkürzung steht für einen komplizierten Namen, der sich von einem – für das Vorhaben der Wissenschaftler wesentlichen – Verfahren ableitet: der Positronen-Emissions-Tomographie. Mit einem besonderen Teilchenbeschleuniger und speziellen Tomographen wollen Forscher Struktur und Funktion gesunder und erkrankter Hirne studieren, Grundlagenforschung betreiben und Radiopharmaka entwickeln. Professor Heinz Coenen, Leiter des Instituts für Nuklearchemie im Forschungszentrum: „Letztlich wollen wir Arzneimittel entwickeln, die in unserem Fall eigentlich mehr der Diagnose als der Therapie dienen. Aber Sie wissen: Keine Therapie ohne eine anständige Diagnose. Wenn der Arzt sagt ‚Sie haben Blinddarm‘, aber Sie haben einen Hirntumor, dann nutzt Ihnen das nichts.“

Das neue PET-Zentrum haben sich die Forscher mit Pionierarbeit über Jahrzehnte verdient. Auf dem Gebiet der Nuklear- oder Radiochemie finden sich in Jülich fast schon traditionell Weltspitze-Forscher. Die Keimzelle der Jülicher Radiochemie war in Mainz. Dort forschte die Arbeitsgruppe um Wilfried Herr, Radiochemiker aus der Schule von Otto Hahn, dem Begründer der Disziplin, der 1944 den Nobelpreis für die Kernspaltung des Uranatoms erhielt. 1958 wurde Herr Leiter der Arbeitsgruppe Radiochemie bei der Gesellschaft für Kernphysikalische Forschung – die heute Forschungszentrum Jülich heißt.

Für die Jülicher Radiochemiker ist hochsensibles Material Teil ihres Geschäfts. Das wertvolle Gut: radioaktiver Kohlenstoff (C¹¹). Das Problem: Er hält nicht lange, nach 20 Minuten ist bereits die Hälfte des Stoffes zerfallen. Dennoch mussten die Wissenschaftler ihn jahrelang auf dem Gelände des Forschungszentrums und darüber hinaus vom Produktions- zum Einsatzort transportieren. Ein Rennen gegen die Zeit und immenser Aufwand, den sie für die Forschung und nicht zuletzt die Medizin trieben und immer noch treiben.

Jahre nach dem Brand der Chemiebaracke ist das Team aus Wissenschaftlern um Professor Gerhard Stöcklin und mit ihm die Radiochemie in Jülich zu Hause und entwickelt sich weiter. „1970 war es noch konventionelle Radiochemie“, erzählt Professor Syed M. Qaim, der seit damals in Jülich forscht und mittlerweile zwar im Ruhestand, aber immer noch regelmäßig im Forschungszentrum zu finden ist. „Aber Stöcklins Konzept etwa 74/75 war: ‚Wir gehen Richtung Medizin‘. Damals haben die Kollegen ein bisschen darüber gelächelt, weil es ein neues Gebiet und noch nicht so etabliert war“, erinnert er sich. Dennoch: Radiochemie und Medizin gehörten fortan in Jülich zusammen. Zu Beginn standen bis zu 15 Autos vor der Tür des Forschungszentrums, um Jülicher Radiopharmaka an Kliniken zu liefern, die schon ein PET-Gerät hatten. Mit dem Flugzeug wurden die Stoffe sogar bis Kopenhagen, Berlin, München oder London geschafft. Die hatten zwar Geräte, konnten aber den „Treibstoff“ für ihre Maschinen noch nicht selbst herstellen.

Kommt ein Patient mit Verdacht auf einen Tumor beim Arzt unter einen PE-Tomographen, dann bekommt er in nahezu 100 Prozent der Fälle FDG (Fluordeoxyglukose) verabreicht. Sie ist der wichtigste Tracer für PET. Tracer sind Mittel, mit denen Vorgänge im Körper für Forscher und Mediziner erst sichtbar werden. Spione, die in den Körper eindringen, unentdeckt bleiben und auf keinen Fall als Fremdkörper erkannt werden sollen. FDG wurde Ende der 70er Jahre in den USA entwickelt. Allerdings war die Produktionsmethode schlecht. Sehr viel radioaktives Fluor, Milligrammmengen fast, ergaben nur kleine Dosen des gewünschten Präparates, das außerdem nicht für den Einsatz im menschlichen Körper geeignet war. Dann kam das Herstellungsverfahren aus Jülich. Plötzlich waren nur noch winzige Mengen des radioaktiven Fluors zur Herstellung von FDG erforderlich. Die Konsequenz: Der Körper eines Patienten registrierte das quasi masselose Mittel nicht, genau wie von den Wissenschaftlern erhofft. Wegen der einfachen Methode konnte das Fluor zudem plötzlich mit sehr kleinen Maschinen und somit an viel mehr Orten hergestellt werden.

Seltener Beschleuniger

Mitte der 70er Jahre wurde der PET-Prototyp in den USA entwickelt. 1978 standen die ersten drei Geräte in Europa: London, Orsay und – in Jülich. 91/92 kam die zweite, verbesserte PET-Generation. Mittlerweile steht die vierte Geräte-Generation im Forschungszentrum. In Deutschland, so vermutet Coenen, gibt es derzeit rund 100 PET-Geräte. Sogar bei niedergelassenen Ärzten, die dezentral versorgt werden. Satellitenkonzept wird das genannt: Produktion an einer Stelle, mit etwas mehr Zeit für Herstellung und Transport (Fluor18, Halbwertszeit knapp zwei Stunden). Spezielle Teilchenbeschleuniger, Zyklotrone, mit deren Hilfe Stoffe radioaktiv aufgeladen werden, sind seltener. Auf „um die 20“, schätzt Coenen ihre Zahl in ganz Deutschland. Meist seien das aber kleinere, medizinische Zyklotrone, mit denen nur die für die medizinische Praxis wichtigsten Stoffe produziert werden können. Die nächstgelegenen stehen in Aachen und Köln. In Jülich hingegen kann mit dem neuen Zyklotron im PET-Zentrum kernchemische Forschung betrieben werden.

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