Interaktion von Tumorzellen in der hämatopoetischen Stammzellnische

Abstract

Die bei Mann und Frau häufigsten Tumorentitäten, das Mamma- sowie Prostatakarzinom, metastasieren im fortgeschrittenen Stadium häufig in den Knochen, was zu erheblichen Komplikationen führt. Vorhergehende Studien stellten die These auf, dass die Tumorzellen ähnliche Bindungsstrukturen wie die hämatopoetischen Stammzellen (HSC) zur Adhäsion in der hämatopoetischen Stammzellnische nutzen. Hierfür spielen sowohl zelluläre Bestandteil der Nische, wie Osteoblasten und mesenchymale Stammzellen (MSC) eine Rolle, als auch Bestandteile der extrazellulären Matrix. Mit Hilfe von in vitro Experimenten wurde die Rolle dieser Faktoren für die Adhäsion der Prostatakarzinomzelllinie PC3, der Mammakarzinomzelllinie MDA-MB-231 sowie der CD34+ Zelllinie KG-1a in der hämatopoetischen Stammzellnische untersucht. Die stärkste Adhäsion bestand hierbei an LM 511, 521 und Kollagen IV, drei typische Bestandteile der extrazellulären Matrix in der Nische. Die Adhäsion an LM 111 und 211, welche nicht in der Nische exprimiert werden, war hingegen gering. Die beobachteten Zell-Matrix-Interaktionen waren signifikant stärker als die analysierten Zell-Zell-Interaktionen. Dies spricht für einen größeren Einfluss der über Integrine vermittelten Zell-Matrix-Adhäsion verglichen mit der Zell-Zell-Adhäsion. Der Vergleich der Adhäsion der CD34+ KG-1a Zelllinie mit aus Nabelschnurblut isolierten HSC zeigte signifikante Unterschiede, weshalb die Verwendung von KG-1a als Surrogatzelllinie für humane HSC zumindest bei der Durchführung von „Single Cell Force Spectroscopy“(SCFS)-Experimenten kritisch hinterfragt werden muss, da hierbei die unterschiedliche Zellgröße von KG-1a und primären HSC eine entscheidende Rolle für die Adhäsionsstärke spielt. Zudem wurde untersucht, ob PC3 und MDA-MB-231 Zellen KG-1a Zellen in ihrer Adhäsion an CAL 72, einer osteoblastischen Zelllinie, beeinflussen. Die Bindung von KG-1a an CAL 72 wurde durch die Koinkubation mit PC3 und MDA-MB-231 nicht beeinflusst. Ebenso ließen sich an CAL 72 gebundene KG-1a Zellen nicht durch die Inkubation mit PC3 oder MDA-MB-231 aus ihrer Bindung verdrängen. Die durchgeführte Studie unterstützt die These, dass Tumorzellen vakante Stellen im Knochenmark besetzen können, hämatopoetische Stammzellen jedoch nicht aktiv aus ihrer Bindung verdrängen.