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Scaffold-freies 3D-Zellkulturmodell humaner Lungenkarzinomzellen unter veränderten Schwerkraftbedingungen auf der Random Positioning Machine
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Carlo Dietz
- Otto-von-Guericke Universität, Plastische, Ästhetische und Handchirurgie, Magdeburg, Deutschland
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Ronald Lützenberg
- Otto-von-Guericke Universität, Plastische, Ästhetische und Handchirurgie, Magdeburg, Deutschland
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Markus Wehland
- Otto-von-Guericke Universität, Plastische, Ästhetische und Handchirurgie, Magdeburg, Deutschland
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Manfred Infanger
- Otto-von-Guericke Universität, Plastische, Ästhetische und Handchirurgie, Magdeburg, Deutschland
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Armin Kraus
- Otto-von-Guericke Universität, Plastische, Ästhetische und Handchirurgie, Magdeburg, Deutschland
| Published: | August 16, 2017 |
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Fragestellung: Für die Erforschung des Tumorverhaltens in vivo stellen zweidimensionale Zellkulturen nur eine unzureichende Annäherung dar. Unter veränderten Schwerkraftbedingungen wie auf der Random Positioning Machine (RPM) oder der Rotating Wall Vessel (RWV) konnten für verschiedene Zellarten Scaffold-freie 3D-Zellkulturmodelle geschaffen werden. In dieser Arbeit sollen die Vitalität, Genexpression und Morphologie des Zytoskeletts von menschlichen, auf der RPM kultivierten Lungenkarzinomzellen untersucht werden.
Methodik: Humane Lungenkarzinomzellen wurden bis zu 72h lang auf einer RPM veränderten Schwerkraftbedingungen ausgesetzt. Die Bildung von suspendierten 3D-Verbänden (Sphäroiden) wurde lichtmikroskopisch beobachtet. Die Veränderung der Genexpression wurde nach 72h durch quantitative Real-Time-PCR untersucht. Das Zytoskelett wurde nach Aktinfärbung unter dem Fluoreszenzmikroskop und dem Konfokalmikroskop dargestellt. Die Zellvitalität wurde durch Trypan-Blau-Färbung nachgewiesen. Untersucht wurden Sphäroide, adhärente Zellen unter Mikrogravitation sowie die 1g-Kontrollgruppe.
Ergebnisse: Erste Sphäroide waren nach 24h nachweisbar, ihre Größe nahm mit der Dauer des Experiments zu. Die Ablösung der Zellen hatte keinen Einfluss auf die Vitalität. Die Expression von TP53 und RB1 in den adhärenten Zellen wurde signifikant im Vergleich zur Kontrollgruppe hochreguliert (4,5x und 2,4x, p<0,01). CDKN2A war in den adhärenten Zellen 14-fach überexprimiert (p<0,05). Bei PTEN wurde ein Anstieg der Genexpression sowohl in den adhärenten Zellen als auch in den Sphäroiden beobachtet (2,3x, p<0,01 und 1,4x, p<0,05). SOX2 war ausschließlich in den adhärenten Zellen hochreguliert (1,9x, p<0,05). Die Genexpression von AKT3, PIK3CA und NFE2L2 blieb unverändert. Morphologisch zeigten sich deutliche Änderungen in der Organisation des Aktins.
Schlussfolgerung: Lungenkarzinomzellen bilden auf der RPM Sphäroide. Dieses Scaffold-freie 3D-Zellkulturmodell zeigt wesentliche Veränderungen der Zellmorphologie und Genexpression im Vergleich zur 2D-Kultur mit einer Tendenz zu verringerter Malignität. Weitere Untersuchungen sollen die Prozesse auf zellulärer Ebene genauer Identifizieren, um so gegebenenfalls neue therapeutische Ansätze zu erschließen.
