P-075

Biodruck eines 3D-Tumormodells

Prof. Dr. Jens Kurreck,
TU Berlin

10/2021-09/2023

Ein Tumor soll dreidimensional in einer humanen Tumormikroumgebung gedruckt werden, um daran die Wirksamkeit, Spezifität und Toxizität von neuen Krebsmedikamenten zu untersuchen.

Gerade im Bereich der Krebsforschung ist die Übertragbarkeit von Ergebnissen aus Tierversuchen auf den Menschen besonders schlecht. Rund 97% der onkologischen Wirkstoffkandidaten, die sich in präklinischen Studien im Tiermodell bewährt haben, scheitern dann in klinischen Studien am Menschen. Eine wichtige Ursache für die geringe Erfolgschance sind die Spezies-spezifischen Unterschiede zwischen Tieren und Menschen. Gleichzeitig sind In-vivo-Versuche in der Krebsforschung besonders belastend für die Tiere.

In diesem Projekt sollen daher humane Tumormodelle durch Biodruck erzeugt werden. Hierbei wird ein Tumor in eine Tumor-Mikroumgebung eingebettet, die aus gesunden menschlichen Zellen besteht (Abb. 1).

Abb. 1: Aufbau des Tumormodells.
Neuroblastomzellen (IMR-32) werden von Nierenzellen umgeben. Anfänglich werden hierfür HEK293 bzw. HEK293-GFP-Zellen genutzt, in späteren Versuchen auch primäre Nierenfibroblasten.

 

 

Dadurch können die sehr wichtigen Interaktionen zwischen dem Tumor und den ihn umgebenden Zellen untersucht werden. Exemplarisch soll ein Tumor aus Neuroblastomzellen gedruckt werden, der von Nierenzellen umgeben ist. Die Niere stellt einen - wenn auch selten, aber doch gelegentlich vorkommenden - Ort für Metastasen von Neuroblastomen dar.

In einem weiteren Schritt wird das Tumormodell mit verschiedenen Substanzen behandelt. In Vorversuchen konnten wir bereits zeigen, dass das Krebsmedikament Panobinostat selektiv die Krebszellen durch Induktion der Apoptose abtötet, während die gesunden Zellen der Tumorumgebung unbehelligt bleiben (Abb. 2).

 

Abb. 2: Fluoreszenzmikroskopische Analyse des Tumormodells nach Behandlung mit einem Krebsmedikament (Panobinostat).
Die rote Fluoreszenz stammt von einem Marker (GD2) für die Neuroblastomzellen. Diese Zellen gehen nach Behandlung mit Panobinostat in den programmierten Zelltod (Apoptose). Der Apoptose-Marker „Cleaved Caspase-3“ ist grün angefäbt. Die blaue Färbung der Zellkerne zeigt die Verteilung sämtlicher Zellen an.

 

 

Schließlich soll auch das Metastasierungspotenzial des Tumors untersucht werden. Hierzu wird das Migrationsverhalten der Zellen studiert. Insgesamt soll das Projekt also dazu beitragen, durch Entwicklung eines humanen Tumormodells eine Alternative zum Tierversuch in der Krebsforschung zu entwickeln.

 

Publikation:
Wu, D.; Berg, J.; Arlt, B.; Röhrs, V.; Al-Zeer, M.A.; Deubzer, H.E.; Kurreck, J. Bioprinted Cancer Model of Neuroblastoma in a Renal Microenvironment as an Efficiently Applicable Drug Testing Platform. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 122. https:// doi.org/10.3390/ijms23010122

Ausführende Institution

Prof. Dr. Jens Kurreck
Technische Universität Berlin
Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Angewandte Biochemie, TIB 4/3-2
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin

Förderlaufzeit

10/2021 - 09/2023