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Während die Mortalität vieler Tumorerkrankungen in den kommenden Jahrzehnten sinkt, wird sie für maligne Tumorerkrankungen der Blase aufgrund der komplexen Tumorstruktur und der molekularen Varianz verschiedener Tumorentitäten stagnieren. Da bisherige Modelle zur Untersuchung des Urothelkarzinoms ausschließlich das Endstadium sowie eine unvollständige Tumorheterogenität der Krankheit reflektieren, bedarf es neuer Modelle, um diese Aspekte zu adressieren. Hierfür bieten humane pluripotente Stammzellen aufgrund ihrer Differenzierbarkeit in praktisch jede Zellart eine einzigartige Alternative.

Zur Etablierung eines Urothel-gerichteten Differenzierungsprotokolls wurde eine Stammzelllinie generiert, die die Fluoreszenzreporter-basierte Visualisierung der beiden Urothelmarker KRT7 und UPK2 ermöglicht. Da die Blase während der embryonalen Entwicklung aus dem Hinterdarm entsteht, wurden zunächst verschiedene Hinterdarm-induzierende Konditionen getestet. Literaturbasiert wurden verschiedene Wachstumsfaktoren und Zeitintervalle zur Entwicklung des Protokolls verwendet. Die Effizienz der jeweiligen Ansätze wurde mittels FACS-Analyse, qPCR und Immunfluoreszenzfärbung respektiver Urothelmarker, z.B. Gata3, CK5, CK20 und UPK2 ermittelt. Um eine bessere Aussage über die Beschaffenheit der differenzierten Zellen und den Einfluss des Kultivierungsformats treffen zu können, wurden verschiedene Zellzahlen getestet, um die planaren Zellen in dreidimensionale Spheroide zu überführen.

Die bisherigen Daten zur Etablierung des Urothel-gerichteten Differenzierungsprotokolls liefern bereits vielversprechende Ergebnisse. Zunächst konnte die Funktionalität der generierten Stammzelllinie validiert werden. Zudem wurde die Expression urothelialer Marker auf Proteinebene (CK5, CK7, CK17, CK20, UPK2) sowie auf RNA-Ebene (FOXA1, UPK1A/2/3, CK20) nachgewiesen. Im Rahmen der Protokolletablierung wurde eine optimale Zellzahl zur Generierung dreidimensionaler Spheroide ermittelt.

Zusammenfassend sind weitere Optimierungsschritte sowie die Austestung zusätzlicher Wachstumsfaktoren notwendig, um die Effizienz des bisherigen Differenzierungsprotokolls zu steigern. Die Differenzierung von Stamm- zu Urothelzellen bietet zahlreiche Vorteile, da die Zellen einfach modifizierbar, skalierbar und genetisch sauber und human sind. Somit stellt dieser Ansatz ein neues, innovatives Modell zur Untersuchung des Urothelkarzinoms dar, der die oben genannten Limitationen überbrückt.