Wirkung von Serumkomponenten auf das Wachstum und die Stabilität von humanen Blasentumor-Organoiden

Abstract

Das Harnblasenkarzinom ist nach dem Prostatakarzinom die zweithäufigste Tumorentität des Urogenitaltraktes sowie das viert häufigste Karzinom des Mannes. Es bedarf teilweise aufwendiger chirurgischer Interventionen und mögliche nebenwirkungsreiche Chemotherapien oder intravesikale Instillationen für eine Kuration. Um beispielsweise Vorabprognosen bezüglich der Wirksamkeit und Effektivität angewendeter Therapeutika im Rahmen von Medikamententestungen zu ermöglichen, werden alternative in-vitro Zellkulturmodelle benötigt. Organoide als dreidimensionale Zellkulturen scheinen eine solche Alternative zu sein und stellen einen erfolgsversprechenden Ansatz in der Tumorforschung dar, vor allem da sie im Vergleich zu häufig in Laboren verwendeten zweidimensionalen Kulturen die Charakteristika ihres Primärtumors besser rekapitulieren. Bislang konnten aus verschiedensten humanen, sowohl benignen als auch malignen, Geweben Organoide kultiviert werden, ebenfalls aus Harnblasenkarzinomen. Vorarbeiten im Labor zeigten, dass unter Verwendung des eigenen etablierten Kulturmediums die Ausbeute zur Generierung von Organoidkulturen aus humanen Harnblasenkarzinomen deutlich geringer war als in anderen Arbeiten aus der Literatur. Um die Effizienz der Generierung und Kultivierung zu steigern, war es Ziel dieser Arbeit, ein nochmals verbessertes Kulturmedium zur Nährstoffversorgung der Organoide zu etablieren und somit die Anwendung der Organoide im Rahmen der personalisierten Medizin weiter voranzutreiben. Nach vorangegangenen Vorversuchen wurden Proliferationsassays an zweidimensionalen Zellkulturen der Zelllinie HBLAKs und der Tumorlinie UMUC-15 durchgeführt, um deren Ansprechen auf insgesamt neun verschiedene Wachstumsfaktoren (EGF, FGF2, HGF, IGF-1, Neuregulin, Noggin, R-Spondin 1, A83-01, TGF-β1) in mehreren Konzentrationen zu testen. Aus der Gesamtschau dieser Screeningdaten wurden für nachfolgende Proliferationsassays in dreidimensionalen Kulturen folgende Wachstumsfaktoren ausgewählt: HGF (50ng/ml), FGF2 (6ng/ml), EGF(25ng/ml) und Neuregulin (5nM). In die dreidimensionalen Proliferationsassays wurden erneut die Zelllinie HBLAKs und die Tumorlinie UM-UC-15 eingeschlossen und die zuvor ausgewählten Wachstumsfaktoren HGF, FGF2, EGF und Neuregulin nochmals als Einzelkomponenten sowie in verschiedenen Kombinationen bezüglich ihres proproliferativen Effekts auf das Zellwachstum gescreent. Ebenfalls erfolgte die Testung der Faktoren als Einzelkomponente und in Kombination an Kulturen des humanen Blasentumororganoids BCO#270. Die Daten für die Tumorlinie UM-UC-15 lieferte vielversprechende Ergebnisse für EGF als Einzelkomponente und fünf verschiedene Kombinationen an Faktoren: Mix komplett (HGF+FGF2+EGF+Neuregulin), Mix 1(HGF+Neuregulin), Mix 2 (HGF+EGF), Mix 4 (HGF+FGF2+Neuregulin) und Mix 5 (HGF+EGF+FGF2). Für BCO#270 konnte gezeigt werden, dass alle Faktoren als Einzelkomponenten und in Kombination beinahe gleichermaßen das Zellwachstum stimulierten. Das Medium BTM aus Vorarbeiten der Arbeitsgruppe sowie das aus der Literatur übernommenes Medium HCM konnten diesen proproliferativen Effekt nicht induzieren. Bedingt durch verschiedene Störvariablen innerhalb der Screens an dreidimensionalen Kulturen und vor allem der zu kleinen Stichprobengrößen mit lediglich n=1 für humane Blasentumororganoide konnte letztendlich kein verbessertes Kulturmedium definiert werden.