Zeitschrift für klinische und experimentelle Onkologie

Biomimetische dreidimensionale Zellkultivierung: Mikrogewebetechnik bei Dickdarmkrebs

Yusra L Kassim, Elias AL Tawil, Didier Lecerf, Jérôme Couteau, Thomas Simon, Catherine Buquet, Jean Pierre Vannier und Elise Demange

Hintergrund: Sphäroidkulturen ahmen die Eigenschaften von Tumorgewebe hinsichtlich Wachstumskinetik und Stoffwechselrate bekanntermaßen besser nach als Monolayerkulturen. Ziel dieses Artikels ist es, zu bestätigen, dass Tumormikrogewebe in einer dreidimensionalen biokompatiblen Mikroumgebung im Vergleich zur 2D-Monolayerkultivierung das natürliche Verhalten der Zellen beibehält.

Methode: Um unser 3D-Kultursystem zu validieren, verglichen wir die 3D-Kultur innerhalb eines vernetzten Hydrogels aus Hyaluronsäure, einem der Hauptbestandteile der extrazellulären Matrix, mit dem herkömmlichen 2D-Kultursystem.

Ergebnisse: Interessanterweise konnten Zellen in unserem Kultursystem entweder nach Entnahme aus dem Gerüst oder sogar ohne Extraktion in der 3D-Form analysiert werden, was das HA-Hydrogel zu einem idealen Werkzeug für biologische Anwendungen macht. Wir konnten Unterschiede im Zellzyklus, der Zellproliferation und im Verhalten in beiden Kultursystemen beobachten. Zusätzlich wurden Arzneimitteltests mit einem Chemotherapeutikum (Cis-Platin) durchgeführt, das bereits klinisch eingesetzt wird, um die klinische prädiktive Bedeutung der Teststrategie im Vergleich zu weniger komplexen Testsystemen und komplexeren In-vivo-Modellen eindeutig zu beweisen. Wir konnten eine Zellzyklusheterogenität beobachten, die der Situation in menschlichen Tumoren in vivo sehr ähnlich ist. Darüber hinaus konnten wir bestätigen, dass die Resistenz gegen Chemotherapeutika in diesem 3D-Kultursystem viel höher ist als in 2D-Kulturen, da die dichte Anordnung der Zellen in 3D-Kultursystemen diese resistenter macht und Chemotherapeutikadosen erfordert, die die Arzneimittelempfindlichkeit von Tumorzellen in vivo nachahmen. Darüber hinaus konnten wir Unterschiede in der Expression apoptotischer Proteine ​​zwischen 2D- und 3D-Zellkulturen beobachten.