Der Einfluss der extrazellulären Matrix auf den Phänotyp, die Gen- und Proteinexpression und die EGFR Inhibition bei CRC Zelllinien

Fragestellung: Das kolorektale Karzinom (CRC) führt trotz verbesserter Therapiemaßnahmen zur zweithäufigsten krebsbedingten Todesursache. Um erfolgreichere Therapiekonzepte entwickeln zu können, muss die Biologie des CRCs noch intensiver verstanden werden. Dabei spielen permanente Tumorzelllinien eine wichtige Rolle, die überwiegend als Monolayer auf Plastiksubstrat (2D) kultiviert und somit völlig getrennt von ihrer natürlichen in vivo Situation betrachtet werden. Daher haben wir ein lamininreiches extrazelluläres Matrix (lrECM) „on-top„ Modell (3D) zur Kultivierung von CRC Zellen etabliert und die zellbiologischen und molekularen Auswirkungen der lrECM auf die CRC Zellen systematisch untersucht.

Methodik: Sieben repräsentative CRC Zelllinien wurden „on-top„ der lrECM kultiviert und die Morphologie der Zelllinien mittels Phasenkontrast- und konfokaler Laserraster-Mikroskopie untersucht. Die Proliferation der Zelllinien wurde in beiden Kultursystemen mithilfe des MTT-Assays, die Migration mittels Fence-Assays und die Invasion mithilfe des Boyden-2-Kammer-Systems untersucht. Zusätzlich wurden die Unterschiede in der mRNA Expression zwischen 2D und 3D kultivierten Zellen mittels Agilent Microarray Analyse sowie qRT-PCR, und die Proteinexpression durch Immunoblot Analysen, analysiert. Die EGFR Inhibition wurde mittels Tyrphostin AG 1478 erzielt.

Ergebnis: Ein spezifisches Wachstumsmuster wurde für alle untersuchten CRC Zelllinien in der 3D Kultur beobachtet. Die Zelllinien SW-480, HT-29, DLD-1 und CACO-2 bildeten solide Tumorzellgebilde aus, die Zelllinien LOVO, COLO 205 und COLO-206F weintraubenartige Strukturen. Die 3D Morphologie korrelierte nicht mit dem invasiven oder migratorischen Potential bzw. der Proliferationsfähigkeit der Zelllinien, jedoch wurde eine verminderte Proliferationsrate der 3D kultivierten Zellen gegenüber den 2D kultivierten Zellen beobachtet. Eine signifikante Veränderung der Gen- und Proteinexpression wurde zwischen 2D und 3D kultivierten Zellen detektiert. Das Ansprechen auf eine EGFR Inhibition war in EGFR-sensitiven Zelllinien in den 3D Kulturen gegenüber den 2D Kulturen vermindert.

Schlussfolgerung: Die beobachteten Unterschiede zwischen den beiden Zellkultur Modellen untermauern den Einfluss der ECM auf CRC Zellen. Im Vergleich zur 2D Zellkultur bietet das lrECM „on-top„ Modell die Möglichkeit CRC Zelllinien unter realistischeren Bedingungen zu untersuchen und neue molekulare Targets zu identifizieren.