Vermehrte Expression von stammzell- und EMT-assoziierten Genen nach Gemcitabinbehandlung in Pankreaskarzinomzellen

Hintergrund: Die Prognose des Pankreaskarzinoms hat sich in den letzten 30 Jahren kaum verändert. Die Gemcitabintherapie verbessert die Überlebenszeit um wenige Wochen bis Monate. In hämatologischen und zunehmend in soliden Tumoren wurde nachgewiesen, dass Subpopulationen von Zellen existieren, die Marker früher Entwicklungsstadien exprimieren und durch eine erhöhte Resistenz gegenüber Chemotherapeutika auffallen. Zusätzlich ist die epithelial-mesenchymale Transition (EMT) ist mit einer erhöhten Chemoresistenz assoziiert. In dieser Studie untersuchen wir, inwieweit Zellen, die eine Gemcitabintherapie überleben, Stammzellmarker exprimieren und ob gleichzeitig eine EMT in diesen Zellen nachzuweisen ist.

Material und Methoden: Panc-1 und Capan-1 Zellen wurden mit 10µM Gemcitabin für 6 Tage behandelt. Vitale Zellen wurden nach 1, 3 und 6 Tagen nach Trypanblaufärbung gezählt. Die Expression von PDX-1, SHH, OCT-4, CBX7, CD24, CD44, CD133, EpCAM sowie von Snail, Slug und Twist wurden in der quantitativen PCR bestimmt. PDX-1, SHH, CBX7, Oct-4, CD133, Ki-67, Vimentin, E-Cadherin and β-catenin wurden immuncytochemisch gefärbt.

Ergebnisse: Nach 3 Tagen Behandlung reduzierten sich die vitalen Zellen auf unter 10% der unbehandelten Kontrollen. Die Genexpression nach 6 Tagen zeigte folgende Werte (n-fache Genexpression in Panc-1 bzw. Capan-1 Zellen): PDX1 13,3/4,1; SHH 24,1/2,0; CD24 1,7/47,3; CD44 17,4/3,2; CD133 20,2/7,8; EpCAM 3,1/15,9; CBX7 3,1/3,5; OCT4 4,2/13,4, Snail 6,4/6,4, Slug 15,2/3,5. Die Expression von Oct-4, SHH, PDX-1, CD133, E-Cadherin and β-catenin wurde immuncytochemisch bestätigt. 50% der Zellen in den unbehandelten Kontrollen exprimierten Ki-67 gegenüber 97% der behandelten vitalen Zellen. Die überlebenden Zellen proliferierten innerhalb weniger Wochen zu neuen Kolonien.

Schlussfolgerung: Nach sechs Tagen Gemcitabinbehandlung zeigt sich eine Population von Zellen, die vermehrt Stammzell- und EMT Marker exprimiert und eine erhaltene proliferative Aktivität aufweist. Diese Zellen sind somit widerstandsfähiger gegenüber einer chemotherapeutischen Behandlung. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob es sich hierbei um eine Selektion von präexistenten Tumorstammzellen oder eine Dedifferenzierung „normaler„ Tumorzellen handelt.