Quantifizierung und Charakterisierung zirkulierender Tumorzellen mittels eines neuen Tumor-Maus-Modells

Einleitung: Zirkulierenden Tumorzellen bilden nur in einem kleinen Prozentsatz klinisch erkennbare Metastasen. Der Grund für diese geringe Metastasierungspotenz zirkulierender Tumorzellen ist unklar. Wir haben ein neuartiges, orthotopes Tumor-Maus-Model entwickelt, mit dessen Hilfe wir zirkulierende Tumorzellen eines niedrig (SN12C) und eines hochmalignen (SN12L1) Nierenzellkarzinoms charakterisieren und mit den Zellen des Primärtumors vergleichen konnten.
Material und Methoden:
Speziell haben wir 1) den Anteil apoptotischer und lebensfähiger Zellen innerhalb zirkulierender Tumorzellen quantifiziert 2) verschiedenartig exprimierte Gene zwischen zirkulierenden und Primärtumorzellen identifiziert und 3) deren biologische Wirksamkeit untersucht. 1x106 SN12C oder SN12L1 Zellen wurden in die Niere von SCID-Mäusen injiziert. Nach 2-3 Wochen erfolgte in tumortragenden Mäusen die Kannülierung der V. renalis und V. Jugularis. Mittels artifiziellem Blut wurde anschliessend die Maus über ein druckadaptiertes Perfusionssystem perfundiert und die metastasierenden, zirkulierenden Tumorzellen gesammelt. Zellen wurden mittels eines anti-HLA-Class-II-Antigen Antikörper und Flowzytometrie identifiziert. Tumorzellen wurden charakterisiert, quantifiziert und in apoptotische bzw. lebensfähige Zellen eingeteilt. Aus der Fraktion lebensfähiger Zellen sowie aus den Tumorzellen des Primärtumors wurde RNA extrahiert. Für die Genexpressionsanalyse verschiedener in der Metastasierung involvierter Gene haben wir den "GEArray-human-metastasis-specific-expression-array" verwendet. Die Ergebnisse wurden mittels Real-time PCR bestätigt. Abschließend wurde die
biologische Signifikanz der verschiedenartig exprimierten Gene in einem Zell-Migrations-Assay untersucht, in dem die Zellen entweder mit anti-3 integrin oder anti-human CD44 in einer Konzentration von 1:250 oder 1:50 vorbehandelt wurden. Ergebnisse: 75% der hochmalignen und 89% der niedrigmalignen zirkulierenden Zellen sind bei Eintritt in die Zirkulation bereits tot oder apoptotisch. Die Anzahl lebensfähiger Zellen ist in den hochmalignen SN12L1-Tumoren jedoch statistisch signifikant höher (25%) im Vergleich zu den niedrig malignen SN12C-Tumoren (11%, p<0.05). Mittels Genexpressionsanalysen konnten wir zeigen, dass CD44, 3 integrin und Caveolin in den abgestoßenen, zirkulierenden Tumorzellen im Vergleich zu ihren Primärtumoren herunterreguliert sind und sowohl die Haftung als auch die Migration beider Zellinien durch eine Blockade von 3-integrin bzw. CD44 inhibiert werden kann. Schlussfolgerung: Die Co-Adhäsion innerhalb des Primärtumors wird durch CD44 und 3-integrin aufrechterhalten. Ihre Aktivität verhindert ein Ablösen von Tumorzellen und damit eine Metastasierung. Wir konnten zeigen, dass das Ablösen von Tumorzellen ein passiver Prozess ist und hochmaligne Tumore eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Apoptose besitzen als niedrigmaligne.