Vergleichende Untersuchung der Genexpression in humanen Tumorzellknoten und Tumorzellrasen <em>in vitro</em>

Abstract

Während der Arzneimittelentwicklung scheitern viele <em>in vitro</em> vielversprechend scheinende Wirkstoffe während der klinischen Prüfung am humanen Patienten. Für onkologische Wirkstoffe ist die Ausfallquote besonders hoch. Aus diesem Grund ist die Entwicklung von präklinischen Modellen, die der klinischen Situation im Patienten möglichst nah kommen, besonders wichtig. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Modell der humanen Tumorzellknoten auf der Chorion-Allantois-Membran (CAM) von befruchteten Puteneiern. Die humanen Karzinomzelllinien HepG2, A2780 und HCT-8 führten nach Applikation auf die CAM von befruchteten Puteneiern zuverlässig zur Bildung von Tumorzellknoten. Die Ergebnisse waren reproduzierbar. Innerhalb einer Zelllinie waren sich die Tumorzellknoten sowohl makroskopisch als auch histologisch sehr ähnlich.<br /> Die Hypothese, die zu Beginn dieser Arbeit aufgestellt wurde, konnte bestätigt werden. Es wurden zahlreiche Genexpressionsveränderungen in verschiedenen etablierten Tumorzelllinien beim Übergang zum pathologischen Wachstum als Tumorzellknoten dargestellt. Diese Veränderungen zeigten eine geringe Varianz. Auch zelllinienübergreifend konnten für die drei Karzinomzelllinien Gemeinsamkeiten in Bezug auf die Genexpressionsmusterveränderungen beobachtet werden. Deren Anzahl überstieg um ein Vielfaches, was als zufällige Übereinstimmung zu erwarten gewesen wäre. Folglich treten mit dem Übergang vom Wachstum der Zellen als Zellrasen zum Wachstum als Knoten regelhaft in verschiedenen Tumorzelllinien dieselben Veränderungen auf. Die in Tumorknoten häufig auftretende Hypoxie war nicht ursächlich für die beobachteten Expressionsveränderungen in Tumorzellknoten auf der CAM. Diese Veränderungen der Genexpression könnten einerseits Ursache für das knotige Wachstum beziehungsweise die Ausbildung der dreidimensionalen Knotenstruktur sein. Andererseits könnte es sich um einen Ausdruck notwendiger Anpassungsreaktionen der Tumorzellen an die im Knoten veränderten Wachstumsbedingungen handeln. In beiden Fällen könnten sie für das Bestehen des Tumorzellknotens von essenzieller Bedeutung sein. Dies bedeutet, dass der Tumorzellknoten nur dann existieren kann, wenn die adaptiven Mechanismen funktionieren. Aus diesem Grund könnten die Gensequenzen, die in allen drei Tumorzelllinien gleichsinnig verändert sind, therapeutisch als Zielstruktur von Interesse sein.<br /> Durch die Behandlung der A2780-Tumorzellknoten mit Cisplatin traten deutlich mehr Veränderungen auf als durch die Behandlung der HepG2-Tumorzellknoten mit Sorafenib. Vermutlich ist dies auf die typische zytotoxische Wirkungsweise des Cisplatin auf DNA und andere Makromoleküle zurückzuführen. Im Gegensatz dazu sind zielgerichtete Therapien, zum Beispiel durch Inhibition von Proteinkinasen, spezifischer und rufen vermutlich weniger Veränderungen hervor. Dabei ist bemerkenswert, dass eine Anzahl von behandlungsinduzierten Expressionsmusterveränderungen zwar in den Tumorzellknoten, nicht jedoch bei Behandlung der Tumorzellen in vitro gefunden wurde. Dies legt nahe, dass manche Effekte antineoplastischer Arzneistoffe nur bei der Behandlung der Tumorzellen in Tumorzellknoten, nicht jedoch bei der Behandlung der Tumorzellen <em>in vitro </em>gesehen werden können.