Die Rolle des Zelltyps bei der Bildung mehrzelliger Tumorsphäroide
Sphäroide aus mehrzelligen Tumoren (MCT) sind zu einem wichtigen Instrument für die Weiterentwicklung der Tumorforschung im pathophysiologischen Bereich sowie für die Entwicklung wirksamer Therapeutika geworden. Seine Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit wird jedoch von mehreren Faktoren bestimmt, darunter der Gleichmäßigkeit von Größe und Form der Sphäroide. Die Größe und Form von 3D-Kultursphäroiden unterscheidet sich erheblich von denen herkömmlicher 2D-Monoschichtkulturen. MCTs bauen starke Zell-Zell-, Zell-extrazelluläre Matrix (ECM)-Verbindungen auf und erhalten sie aufrecht, was letztendlich die Sphäroidbildung beeinflusst. Abgesehen von diesen Zusammenhängen sind der Zelltyp, die Kulturtechniken, die Zusammensetzung des Mediums und die Zelldichte weitere Faktoren, die zu Variabilitäten innerhalb der MCTs führen und so deren Gesamtreproduzierbarkeit beeinträchtigen können (1).
Die Struktur von MCTs
MCTs werden hauptsächlich mit Krebszellen kultiviert oder zusammen mit anderen Zelltypen wie Fibroblasten, Endothelzellen und Immunzellen kultiviert. Die Zellen aggregieren typischerweise und bilden nur wenige Tage nach der Aussaat kugelförmige Sphäroide, was durch die Verwendung von Oberflächen mit geringer Adhäsion gefördert wird. Die Anfangsphase der Aggregation wird durch die Integrin-vermittelte Adhäsion an ECM weiter erleichtert und anschließend durch E-Cadherine kompakt aggregiert. Sobald sich die Sphäroide gebildet haben, weisen sie eine bemerkenswerte Ähnlichkeit mit soliden In-vivo-Tumoren auf, komplett mit heterogenen Zellpopulationen, Sauerstoff- und Nährstoffgradienten. Entsprechend den im Sphäroid vorhandenen Sauerstoff- und Nährstoffgradienten weisen MCTs eine proliferierende Außenschicht, ruhende Zellen auf der Innenschicht und einen nekrotischen Kern auf (2-6).
MCT-Bildung basierend auf dem Zelltyp
In den letzten Jahrzehnten wurden viele Tumorzelltypen untersucht, um ihre Fähigkeit zur Bildung zuverlässiger MCTs zu bestimmen. Einige Zellen zeigen eine natürliche Affinität zur effizienten Sphäroidbildung, während andere erfolglos waren. Innerhalb desselben Krebses kann die Art der verwendeten Zelllinie auch die Sphäroidbildung beeinflussen. Beispielsweise zeigten in Brustkrebszellen die Zelllinien MCF-7, BT474, T47D und MDA-MB361 eine kompakte Sphäroidbildung, während andere Brustkrebszelllinien dichte Sphäroide oder lockere Aggregate bildeten, die schließlich zerfielen (7). In ähnlicher Weise erzeugten Magenkrebs-Zelllinien wie RF-1, RF-48 und Hs-746T kompakte Sphäroide, während sich Zelllinien wie MKN-28, MKN-74 und N87 sowie die Zelllinien SNU-5 und SNU 6 eng und locker bildeten Aggregate bzw.
Diese Variabilität ist ein Ergebnis angeborener Unterschiede innerhalb der Zelllinien und in der Zell-Zell-Adhäsion und beeinflusst somit die gesamte MCT-Bildung. Zelllinien mit kompakter Sphäroidbildung zeigten hohe Konzentrationen an E-Cadherinen, und Zelllinien mit dichter Sphäroidbildung zeigten hohe Konzentrationen an N-Cadherin-Molekülen. Daher hängt die Bildung eines kompakten Sphäroids, das für eine zuverlässige MCT geeignet ist, von der Expression und Art der zellulären Adhäsionsmoleküle ab und muss bei der Auswahl einer geeigneten Zelllinie für weitere Studien oder Arzneimittelscreenings berücksichtigt werden (7,8).
Bibliographie
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