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Nanopartikel als Drug-Delivery-System in der HNO. Welchen biologischen Effekt haben Cetuximab-konjugierte Calciumphosphat-Nanopartikel auf Tumor- und Stroma-Zellen?
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Autoren
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Christian Peter Eyth
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Stefan Hansen
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Kirsten Bruderek
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Ronja Schirrmann
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Petra Altenhoff
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Karolin Wey
- Universität Duisburg Essen, Institut für Anorganische Chemie, Essen, Deutschland
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Sebastian Kollenda
- Universität Duisburg Essen, Institut für Anorganische Chemie, Essen, Deutschland
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Alexander Hackel
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Sebastian Vollmer
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Stephan Lang
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
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Matthias Epple
- Universität Duisburg Essen, Institut für Anorganische Chemie, Essen, Deutschland
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Sven Brandau
- Universität Duisburg-Essen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Essen, Deutschland
| Veröffentlicht: | 27. Februar 2020 |
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Gliederung
Text
Einleitung: Nanopartikel (NP) finden zunehmend klinische Anwendung als Träger verschiedener Moleküle und Substanzen. Vor allem in der Onkologie rücken NP zur zielgerichteten Tumorzellinaktivierung in den Fokus der Grundlagenforschung. Diese Arbeit untersucht die biologischen Effekte von Calciumphosphat (CaP)-Nanopartikeln auf die Zytokinsekretion von epithelialen und mesenchymalen Zellen.
Methoden: Der Einsatz von CaP-Nanopartikeln mit und ohne Cetuximab-Konjugat erfolgte auf einer epithelialen Tumorzelllinie (FaDu) sowie mesenchymalen Stammzellen (MSC) der nasalen Mukosa.
Zytotoxische Effekte wurden anhand der Zellviabilität sowie mittels Durchflusszytometrie nach Stimulation mit Zytokinen (TNF-α und INF-γ) evaluiert. Die hierdurch hervorgerufene Modulation der Zytokin-Sekretion wurde mittels enzymgekoppeltem Immunadsorptionstest (ELISA) für Interleukin-6 und -8 sowie den Macrophagen migrationshemmenden Faktor (MIF) quantifiziert.
Ergebnisse: FaDu-Zellen zeigten bei erhöhter Expositionszeit und Konzentration der Cetuximab-konjugierten und unkonjugierten CaP-NP eine Abnahme vitaler Zellen. Dagegen kam es zu einer Zunahme der Stimulierbarkeit von FaDu- und MSC-Zellen durch die Zytokine TNF-α und INF-γ.
Bei beiden Zelltypen konnte eine Zunahme der Sekretion von IL-6 und -8, insbesondere nach vorausgegangener Zytokinstimulation, nachgewiesen werden. Unabhängig hiervon nahm, bei steigender Konzentration der applizierten Nanopartikel, die Sekretion für von IL-6, -8 und MIF zu.
Diskussion: CaP-Nanopartikel modulieren die Vitalität und Interleukinausschüttung epithelialer und mesenchymaler Zellen der Kopf-Hals-Region. Hierbei lassen sich dosis- und zeitabhängige biologische Effekte auf beide Zelltypen nachweisen. Die proinflammatorischen Effekte von IL-6 und MIF sowie die IL-8-vermittelte Leukozytenaktivierung könnten die immunologisch vermittelte lokale Tumorabwehr fördern. Andererseits kann über IL-6 und -8 die epithelial-mesenchymale Transition angeregt werden, welche mit einer gesteigerten Invasivität und Metastasierungsneigung einhergeht. Vor einem therapeutischen Ansatz ist daher eine genaue Analyse der Effekte unter Einbeziehung der immunologischen Effektorzellen erforderlich.
