Dafür untersuchen die Wissenschaftler unter anderem genetische Faktoren, den Sauerstoff-Gehalt und andere Merkmale von Tumorzellen. Diese „Biomarker“ können Hinweise darauf geben, ob ein Tumor gut oder weniger gut auf eine Strahlentherapie reagiert. Daraus lassen sich in kleinen Patientengruppen maßgeschneiderte Therapie entwickeln. Zudem analysieren, verbessern und entwickeln die Forscher innovative Geräte und Methoden für die Strahlentherapie und die hoch präzise Bildgebung vor, während und nach der Behandlung.

Der Fokus liegt auf translationaler Forschung. Gemeint ist, dass Ergebnisse aus dem Labor möglichst schnell zum Patienten gelangen sollen. Deshalb überprüfen OncoRay-Forscher vielversprechende Forschungsresultate mit den Ärzten der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden in klinischen Studien.

Neben der klassischen Strahlentherapie mit ultraharten Röntgenstrahlen (Photonen) forscht das OncoRay an der innovativen Protonentherapie. Seit Ende 2014 können Patienten an der „Universitäts Protonen Therapie Dresden“ (UPTD) auch mit Protonenstrahlen behandelt werden. Protonen sind winzige geladene Teilchen, die sehr präzise auf den Tumor wirken und das gesunde Gewebe besonders gut schonen.

Träger des OncoRay sind das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden, die Medizinische Fakultät „Carl Gustav Carus“ der Technischen Universität Dresden und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).