Zelluläre Wechselwirkungen von Mammakarzinomzellen mit dem Microenvironment des Knochenmarks

Zielsetzung: Mammakarzinomzellen metastasieren bevorzugt in den Knochen. Hier entwickeln sich aus einzelnen disseminierten Tumorzellen oft osteolytische als auch osteoblastische Metastasen. Unterstützt wird dieser Entwicklungsprozess durch ein spezifisches Microenvironment innerhalb des Knochenmarks, dessen essentielle Bestandteile die Osteoblasten, Osteoklasten und Stromazellen sowie deren sezernierte extrazelluläre Matrix sind. Der molekulare „Crosstalk“ der Mammakarzinomzellen mit den zellulären und extrazellulären Komponenten des Knochenmarks ist jedoch bislang nur unzureichend verstanden. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde deshalb eine detaillierte Charakterisierung der Interaktionen zwischen Mammakarzinomzellen und residenten Zellen des Knochenmarkes durchgeführt.

Materialien und Methoden: Die Migration der Mammakarzinomzellen unter dem Einfluss der Knochenmarkzellen wurde mittels indirekter Ko-Kultivierung in „Wound-healing-Assay“ und Transwell-Assay analysiert. Zell-Matrix- und Zell-Zell-Bindungsstudien gaben Aufschluss über Adhäsionsmechanismen der Tumorzellen im Knochen.

Ergebnisse: Die invasive MDA-MB-231 und die nicht-invasive MCF7 Mammakarzinomzelllinien zeigten eine starke und konzentrationsabhängige Bindung an Bestandteile der extrazellulären Matrix des Knochenmarks. In Zell-Zell-Bindungsstudien konnte ein stark adhäsives Verhalten der Mammakarzinomzellen sowohl an die Osteosarkomzellen CAL72 und MG63 als auch an humane Osteoblasten beobachtet werden. Dagegen zeigten Tumorzellen eine moderate Bindung an Stromazelllinien sowie an primäre Stromazellen. Darüber hinaus konnte demonstriert werden, dass Mammakarzinomzellen keine Adhäsionsaktivität an humane primäre Osteoklasten aufweisen. Die Ko-Kultivierungsanalysen ergaben, dass sezernierte Faktoren humaner Osteoblasten, jedoch nicht der Stromazellen und Osteoklasten die Migration der invasiven MDA-MB-231 Zellen verstärken, jedoch nicht der nicht-invasiven Tumorzellen.

Zusammenfassung: Die Ergebnisse dieser Studie dokumentieren Wechselwirkungen von Mammakarzinomzellen mit residenten Zellen des Knochenmarks. Die Interaktionen mit Osteoblasten beeinflussen sowohl adhäsive als auch migratorische Eigenschaften der Tumorzellen, die zur Förderung der Tumorzellpersistenz bzw. Metastasierung im Knochen beitragen könnten.