Scaffold-freies 3D-Zellkulturmodell humaner Lungenkarzinomzellen unter veränderten Schwerkraftbedingungen auf der Random Positioning Machine

Abstract

Der Einfluss von Mikrogravitation auf das Plattenepithelkarzinom der Lunge wurde bisher nur in geringem Umfang untersucht. Experimente mit anderen Zelllinien haben gezeigt, dass der Einfluss von Mikrogravitation auf Zellen zur Bildung dreidimensionaler Zellkulturmodelle führen kann. Dabei kann es zu multiplen Veränderungen in der Zellmorphologie, im Zytoskelett, im Zellzyklus, der Gen- und Proteinexpression, der Apoptose und vieler weiterer zellulärer Prozesse kommen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, welche Veränderungen bei Zellen des Plattenepithelkarzinoms der Lunge nach Kultivierung unter simulierter Mikrogravitation mittels der Random Positioning Machine (RPM) auftreten und ob sich dreidimensionale Zellkulturmodelle ausbilden. Die Zellen wurden über verschiedene Zeiträume in der RPM kultiviert und anschließend mikroskopisch und mittels RT-qPCR, WesternBlotting und TUNEL-Methode untersucht. Bereits nach 24 Stunden auf der RPM bildeten die Lungenkarzinomzellen dreidimensionale Strukturen. Die F-Aktinfasern waren konzentrisch angeordnet und akkumulierten unmittelbar unterhalb der Zellmembran. Die Expression aller untersuchten Tumorsuppressorgene war in den nicht-abgelösten (adhärenten) Zellen aus der RPM signifikant hochreguliert. SOX2 war das einzige Protoonkogen, bei dem sich eine Veränderung in der Expression zeigte. Die ebenfalls untersuchte Proteinsynthese korrelierte nur zum Teil mit der Genexpression. Darüber hinaus wurde eine erhöhte Apoptoserate in den Sphäroiden nach 24 und 72 Stunden beobachtet (88,55% und 86,43%). Somit konnte die Bildung dreidimensionaler Zellmodelle unter Mikrogravitationsbedingungen auch für plattenepitheliale Lungenkarzinomzellen nachgewiesen werden. Weiterhin zeigten sich vor allem in den Tumorsuppressorgenen Veränderungen in der Expression, zusätzlich konnte eine erhöhte Apoptoserate festgestellt werden.