gms | German Medical Science

Fragestellung: Das multipe Myelom (MM) ist eine nicht heilbare Erkrankung des Knochenmarks, bei der die Tumorzellen in Nischen in engem Kontakt mit mesenchymalen Stromazellen (MSC) stehen. Um disseminieren zu können, müssen beim MM Zelladhäsionskontakte gekappt und Retentionssignale des Knochenmarks ignoriert werden. Die Unterbindung der Adhäsion stellt zugleich ein attraktives Therapieziel dar, da der direkte Kontakt mit MSC das Wachstum und Überleben des MM fördert. Ziel war es, die Dissemination von MM in Interaktion mit MSC in vitro nachzustellen und adhärente/disseminierte Subpopulationen molekular zu definieren, um zu verstehen, ob Zelladhäsion sich fördernd oder beeinträchtigend auf die Progression auswirken würde.

Methodik: Die Interleukin-6 abhängige MM-Zelllinie INA-6, die in einer Kokultur auf primären humanen MSC aus dem Knochenmark adhärierten, wurden mittels Zeitraffer-Mikroskopie aufgezeichnet. Ihre Anheftungs/Ablösungsdynamik und das Adhäsionsverhalten kurz nach der Zellteilung wurde charakterisiert. Methoden zur Isolierung und Quantifizierung von MSC-interagierenden INA-6-Subpopulationen wurden entwickelt, die mit RNAseq, Zellzyklusanalyse (mithilfe von "Deep-Learning" unterstützter Bildzytometrie) und Viabilitätstests analysiert wurden. Die in-vitro-Ergebnisse wurden mit Überlebensdaten von MM-Patienten (n=593) korreliert. Hierbei wurde das Expressionsniveau mithilfe von Maxstat-Schwellenwerten als „hoch“ und „niedrig“ kategorisiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: INA-6 adhärierten schnell am MSCs-Monolayer und wuchsen innerhalb von 52h zu Aggregaten (>30 Zellen), bevor sich einzelne MM-Zellen von den MSC ablösten. Ursächlich hierfür war die Teilung der MSC-adhärenten Zellen, wodurch eine der Tochterzelle die Adhäsion zum MSC-Monolayer verlor. Nicht-MSC-adhärente INA-6 befanden sich häufiger in der G0/G1-Phase und zeigten verglichen zur MSC-adhärenten Subpopulation eine erhöhte Viabilität und mRNA-Expression von zellzyklus- und proliferationsassoziierten Genen. Die MSC-adhärenten Zellen zeigten hingegen eine erhöhte mRNA-Expression von Genen der Zelladhäsion und extrazellulären Matrix, von denen 24 von 101 Genen signifikant mit besserem Gesamtüberleben assoziiert waren, wenn die PatientInnen ein hohes Gen-Expressionsniveau aufwiesen (verglichen zu 4 von 101 Genen, die bei hoher Expression ein schlechtes Überleben zeigten).

Wir schließen, dass sich MSC-interagierende INA-6 in zwei Subpopulationen auftrennen lassen: MSC-adhärente Mutterzellen und proliferierende Tochterzellen, die sich nach Zellteilung ablösen können. Die Zellteilung wurde durch MSC-Adhäsion angeregt, jedoch sind die bei der MSC-Anheftung produzierten Adhäsions- und Matrixproteine mit besserem Überleben von MyelompatientInnen assoziiert. Diese Ergebnisse können in die Evaluierung möglicher neuer Zielstrukturen im Interface zwischen Knochen und Tumorzellen beim MM berücksichtigt werden, um das mögliche Risiko einer erhöhten Dissemination zu minimieren.