Etablierung eines 3D Tumormodells – Herausforderungen und Vorteile von Kokultur Spheroiden

Hintergrund Bei zahlreichen Tumorentitäten zeigen sich 3D Tumormodelle, welche Zellen aus Patientenmaterial nutzen, überlegen zu 2D Zellkulturen. Insbesondere 3D Modelle, die aus mindestens zwei verschiedenen Zelltypen bestehen und so das Mikromilieu des Tumors nachahmen, liefern überzeugendere Ergebnisse. Deshalb wird die Etablierung eines 3D multizellulären Tumormodells für Plattenepithelkarzinome im Kopf-Hals-Bereich (HNSCC) helfen, die Tumorarchitektur besser zu verstehen und individuelle Therapien zu entwickeln.

Methoden Gewebeproben von HNSCC Patienten (n = 14) wurden durch Zellauswuchs und/oder enzymatischen Verdau zu Einzelzellsuspensionen verarbeitet. Isolierte Einzelzellen wurden als Spheroid Mono-und Ko-Kulturen inkubiert, wobei verschiedene Verhältnisse der Tumor- zu Stromazellen ausgetestet wurden. Immunhistochemie (IHC) für Tumorstammzellmarker (CSC-Marker; CD44 und ALDH1A1), sowie für CXCR4 wurde durchgeführt.

Ergebnisse Es ist möglich, Tumorzellen aus Patientenmaterial zu isolieren und diese in 3D Modellen zu verwenden. Jedoch beobachteten wir bedeutende Unterschiede zwischen Zellen verschiedener Spender, sobald diese in Spheroidkultur gebracht wurden. Der Zusatz von Stromazellen erhöhte die Reproduzierbarkeit der Spheroide. Viabilitätsassays zeigten über 90 % Viabilität nach einwöchiger Inkubation. Somit konnten weitere Tests zur Analyse der Anordnung der Tumorzellen inklusive der CSC durch IHC durchgeführt werden.

Diskussion Um stabile 3D Modelle zu erhalten und das Mikromilieu der Tumore darzustellen, müssen Stromazellen zur Zellkultur hinzugefügt werden. Diese müssen vor Gebrauch negativ auf Marker getestet sein, die später im Spheroid analysiert werden sollen wie z.B. CSC. Somit kann eine Verwechslung der Zelltypen ausgeschlossen werden.

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Article published online:
10 June 2020