Radioresistenz von Glioblastomresektaten und primären Stammzellkulturen

Abstract

Zahlreiche Daten legen nahe, dass sogenannte Tumorstammzellen für das Entstehen von Malignomen und deren Rezidiven eine übergeordnete Rolle spielen könnten. Darüber hinaus werden mit dieser Art von Zellen auch ausgeprägte Resistenzmechanismen verbunden, die es bei einer effektiven Therapie zu überwinden gilt. Auch beim Glioblastom könnten sogenannte GSZ eine Rolle in oben genannten Punkten spielen. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die DNA-Reparaturkapazität von Gliosphäroiden mit deren ursprünglichen Tumoren verglichen und zu Stammzellmarkern korrelliert. Zunächst wurde die Expression der Stammzellmarker Nestin, ALDH1A3 und CXCR4, sowie des Differenzierungsmarkers GFAP zwischen den Stammzellkulturen und den Tumoren betrachtet. Dabei wurde deutlich, dass es sich bei Gliosphäroiden vermutlich um GSZ angereicherte Kulturen handelt, da sie den allgemeinen Stammzellmarker Nestin in allen vergleichenden Proben signifikant höher exprimieren. Des Weiteren ist die GFAP-Expression in Sphäroiden signifikant niedriger als in den ursprünglichen Resektaten. Die weiteren Marker ALDH1A3, der vor allem in mesenchymalen Stammzellen exprimiert wird und CXCR4, der als ein mögliches radiosensitivierendes Zielmolekül gehandelt wird, werden nicht uneingeschränkt vermehrt in Sphäroiden exprimiert. Während der Kultivierung der GSZ zeigten sich zwei verschieden Phänotypen; adhärente Sphäroide und freischwebende Sphäroide. Auch hinsichtlich ihrer DNA-Reparaturkapazität in der H2AX-Foci Analyse zeigten sich signifikante Unterschiede. Während freischwebende Sphäroide eine sehr ausgeprägte Strahlenresistenz zeigten und signifikant resistenter als ihre ursprünglichen Tumoren waren, zeigten adhärente Sphäroide eine signifikant niedrigere Strahlenresistenz. Dies lässt die Vermutung zu, dass es sich bei diesen Stammzellkulturen um Zellkonglomerate handelt, die vermehrt differenzierte Zellen beinhalten. Hierfür spricht auch, dass sie eine Tendenz zu einer positiven linearen Korrelation hinsichtlich ihrer Strahlenresistenz zu ihrem ursprünglichen Tumorgewebe zeigen. Aufgrund dieser Erkenntnisse könnten adhärente Sphäroide ein geeignetes Langzeitmodell in der experimentellen Radioonkologie sein. Die Ergebnisse aus den Untersuchungen der freischwebenden Sphäroide lassen vermuten, dass es sich hierbei um Zellpopulationen handelt, die einen stammzellähnlichen Charakter haben. Einer der Gründe für die ausgeprägte Strahlenresistenz dieser Zellen könnte ein besonders effektiver DNA-Doppelstrangbruch-Reparaturmechanismus sein. Im Foci-Induktionsversuch konnte beobachtet werden, dass trotz einer Vielzahl von DNA-Doppelstrangbrüchen nach Bestrahlung, innerhalb von 24 Stunden nahezu alle Foci repariert wurden. Es wurde jedoch keine Korrelation zwischen diesen Stammzellkulturen und den ursprünglichen Tumoren festgestellt. Dennoch zeigen die Untersuchungen, dass GSZ in Form von freischwebenden Kulturen eine ausgesprochen ausgeprägte Radioresistenz besitzen. Zusammenfassend gibt es deutliche Hinweise darauf, dass die GSZ einen erheblichen Beitrag zur Radioresistenz von Glioblastomen beitragen und ein limitierender Faktor in der Therapie sein könnten. Aufgrund ihrer ausgeprägten Radioresistenz gilt es besonders diese Zellen durch eine effektive Therapie zu eradizieren.