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Einleitung: Ziel dieser Studie war es ein vielseitig einsetzbares in-vivo Modell des humanen Prostatakarzinoms (PCa) zu entwickeln, welches sowohl das intraprostatische Primärtumorwachstum als auch die natürlichen Metastasierungswege adäquat abbildet. Darüber hinaus haben wir die Einsetzbarkeit von hochauflösendem 3D-Ultraschall (hrUS), in-vivo micro-CT (µCT) sowie 9.4T Kleintier-MRT zum Monitoring von Tumorwachstum und Metastasenentwicklung überprüft.

Material und Methoden: 500.000 VCaP-Zellen oder 500.000 Zellen von LuCaP136- oder LuCaP147-Spheroiden wurden orthotop in die Prostata von männlichen CB17-SCID Mäusen implantiert (n=8 für jeden Zelltyp). Nach 12-wöchiger Nachbeobachtung mit regelmäßigen Serum-PSA Messungen sowie bildgebenden Kontrollen (hrUS, µCT, MRT) wurden die Primärtumoren und Metastasen entfernt und histomorphologisch (HE) sowie immunhistochemisch (CK5, CK8, AMACR, AR, Ki67, ERG, PSA) untersucht. Weiterhin wurden aus den Ergebnissen der Verlaufskontrollen die Tumorvolumenverdopplungszeit, die tumorspezifische Wachstumsrate sowie die mittlere PSA-Dichte der jeweiligen Tumoren bestimmt.

Ergebnisse: Alle 24 Tiere entwickelten orthotope Tumore, deren Wachstum zuverlässig mit einer Kombination von hrUS, µCT, MRT und Serum-PSA Messungen verlaufsbeobachtet werden konnte. Bei den meisten Tieren lagen nach 12 Wochen zusätzlich Lymphknotenmetastasen vor, welche mittels hrUS und MRT gut visualisiert werden konnten. Die immunhistochemischen Färbungen zeigten positive Signale für CK8, AMACR und AR in allen Xenograft-Typen. CK5 war negativ in VCaP- und fokal positiv in LuCaP136- und LuCaP147-Xenografts. Die Tumorvolumenverdopplungszeiten und tumorspezifischen Wachstumsraten lagen bei 21.2 Tagen und 3.9%/Tag für VCaP-, 27.6 Tagen und 3.1%/Tag für LuCaP136- sowie 16.2 Tagen und 4.5%/Tag für LuCaP147-Xenografts. Während das µCT nicht in der Lage war Primärtumoren und Lymphknotenmetastasen adäquat darzustellen, zeigten die mittels hrUS und MRT bestimmten Tumorvolumina eine sehr gute Übereinstimmung (r^2=0.0986).

Schlussfolgerung: Durch Verwendung verschiedener Monolayer- und 3D-Spheroid-Kulturen in einem orthotopen Xenograftmodell konnten wir ein innovatives, vielfältig einsetzbares in-vivo Modell des Prostatakarzinoms entwickeln, welches sowohl das intraporsotatische Primärtumorwachstum als auch die lymphogene Metastasierung realitäsgetreu abbildet. Zur Verlaufbeobachtung von Tumorwachstum und Metastasierung können neben Serum-PSA Messungen verschiedene bildgebende Verfahren (v.a. hrUS und MRT) verwendet werden.