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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Können 3D-Kulturen primärer Knochentumorzelllinien zur Reduktion von Tierexperimenten beitragen? Eine Anwendungsstudie am Beispiel von Histondeacetylaseinhibitoren

Meeting Abstract

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  • M. Tonak - Johannes Gutenberg Universität Mainz, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Mainz, Germany
  • K. Horas - Johannes Gutenberg Universität Mainz, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Mainz, Germany
  • A. Kurth - Johannes Gutenberg Universität Mainz, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Mainz, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocPO20-779

DOI: 10.3205/10dkou661, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou6610

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Tonak et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Für eine weitere Verbesserung der Überlebensrate bei der Behandlung von Osteosarkomen ist die Entwicklung neuer Substanzen erforderlich, um auch die derzeitigen Nonresponder adäquat zu therapieren. Ähnliches gilt für die Chondrosarkome, welche bisher keiner Chemotherapie zugänglich sind. Zahlreiche neue Substanzgruppen werden bzgl. ihrer Potenz das Wachstum primärer Knochentumoren zu beeinflussen an ein- bis maximal wenige Zellschichten aufweisenden Kulturen getestet, und zeigen häufig vielversprechende Ergebnisse auf. Im Tierexperiment können die antiproliferativen Effekte aber oft nicht reproduziert werden. Diese Tatsache lässt eine große Diskrepanz zwischen den Systemen einschichtige Zellkultur und Tiermodell vermuten, welche möglicherweise auf die in vitro fehlende räumliche Anordnung und Gefäßversorgung zurückzuführen ist. Die Reduktion von Tierversuchen ist jedoch unter dem Gesichtspunkt ethischer und gesellschaftspolitischer Normen ein wichtiger Ansatz bei der Entwicklung neuer Chemotherapeutika.

Ziel unserer Studien war es daher dreidimensionale Zellkulturen aus primären Osteo- und Chondrosarkomzellen in Co-kultur mit humanen Endothelzellen zu züchten und den Effekt von Histondeacetylase(HDAC)-Inhibitoren, welche sich bei konventionellen in-vitro Versuchen als potentielle Chemotherapeutika für Osteo- und Chondrosarkome erwiesen, an diesen zu untersuchen.

Methodik: Die Chondro- bzw. Osteosarkomzelllinien SW1353 und SAOS 2 wurden in unterschiedlichen Konzentrationen mit humanen Endothelzellen und Blutplasma vermischt und in ein 3D-Zell-Plasma-Konstrukt überführt. Die Konstrukte wurden in gängigem Kulturmedium mit und ohne Zusatz des HDAC-Inhibitors SAHA kultiviert. Nach 1, 3, 7 und 14 Tagen wurde das Zellwachstum anhand konfokaler Mikroskopie, histologischer Schnitte und mit Zellproliferationstests untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Während der Beobachtungsdauer proliferierten die Zellen in den 3D-Konstrukten aller Gruppen. Die mit HDAC-Inhibitor inkubierten Konstrukte wiesen ein 20–30% geringeres Zellwachstum vor allem in den peripheren Arealen auf. In einschichtigen Zellkulturen konnte dagegen eine Halbierung des Wachstums unter dem HDAC-Inhibitor gezeigt werden.Unsere Daten zeigen, dass die 3D-Kultivierung von primären Knochentumorzellen in Co-kultur mit Endothelzellen erfolgreich durchführbar ist. Der antiproliferative Effekt des HDAC-Inhibitors SAHA ist im Vergleich zu Monolayerkulturen im 3D-Modell deutlich schwächer. Dies könnte ein erster Hinweis darauf sein, dass in 3D-Kulturen analog zum Tierexperiment, die häufig in-vitro gezeigten antiproliferativen Effekte, deutlich schwächer oder gar nicht reproduzierbar sind. Ein entsprechendes Tierexperiment mit SAHA ist hierzu notwendig. Sollten sich die Hinweise damit verdichten lassen, könnten in Zukunft 3D-Kulturen ein wichtiger Schritt bei der Präselektion von Substanzen vor Tierversuchen werden.