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Fragestellung: Das Osteosarkom ist der häufigste primär maligne Knochentumor im Kindes- und Jugendalter. Aktuelle Behandlungsstrategien umfassen die chirurgische Tumorexzision sowie (neo-)adjuvante Chemotherapie und Radiatio. Trotz großer Fortschritte in der Behandlung stagniert die 5-Jahres-Überlebensrate seit mehreren Jahren bei 60-70%, weshalb neue Therapiestrategien gefordert werden.

Kaltes physikalisches Plasma (CAP) entsteht durch fokussierte dielektrische Entladung eines inerten Trägergases. Bisher konnten antiproliferative Eigenschaften von CAP auf Osteosarkomzellen nachgewiesen werden. Ziel war es, die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu untersuchen.

Methodik: Zellen aus zwei humanen Osteosarkom-Zelllinien (U2-OS,MNNG) wurden in Suspension für 10 s (U2-OS) bzw. 20 s (MNNG) mit CAP behandelt (IC50) und anschließend inkubiert (37°C, 5% CO2). Zur Kontrolle wurde die Behandlung mit dem Trägergas Argon durchgeführt.

24h und 48h nach Behandlung wurden Modulationen auf zellulärer und molekularer Ebene durch folgende Methoden untersucht:

Western Blot (p53), Caspase-3/7-Assay, TUNEL-Assay, Kernmorphologie-Assay.

Die statistische Auswertung der Daten erfolgte durch einen zweiseitigen T-Test (Signifikanzniveau: p<0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In U2-OS Zellen wird 24h und 48h nach CAP-Behandlung p53 in nicht-phosphorylierter und phosphorylierter Form verstärkt exprimiert. Infolge der CAP-Behandlung nimmt in beiden Zelllinien und zu beiden Zeitpunkten einerseits die Aktivität der Caspasen 3/7 und andererseits die Fragmentierung der DNA zu. Sowohl Fläche als auch Durchmesser der Zellkerne beider Zelllinien zeigen im Vergleich zur Kontrolle an beiden Zeitpunkten Reduktionen, die relative Intensität der Fluoreszenz hingegen ist minimal gesteigert.

CAP induziert und aktiviert den Tumorsuppressor p53 und kann damit Einfluss auf den Zellzyklus ausüben. Die für Apoptose typische Aktivierung von Caspasen wird durch CAP stimuliert. Im apoptotischen Prozess folgen Fragmentierung der DNA und Karyopyknose - Ereignisse die gleichfalls nach CAP-Behandlung auftreten.

Somit kann CAP als eine potentielle Therapieergänzung beim Osteosarkom und insbesondere dessen chemoresistenten Formen gesehen werden. Die Modulation des Tumor Microenvironment (CAP abhängige Zell-Zell-Interaktionen) sowie möglicher systemischer Prozesse (Entzündungsprozesse, Immunreaktionen) bedarf weiterer Untersuchungen.