Analyse der biologischen Wirkung von kaltem physikalischem Plasma auf gynäkologische Tumorzellen – Eine innovative Therapiemethode für die gynäkologische Onkologie

Zielsetzung Kaltes physikalisches Plasma (KPP) ist ein teilionisiertes Gas und kann bei Körpertemperatur gezündet werden. Es vermittelt seine biologischen Effekte mittels reaktiver Molekülspezies und führt – im Gegensatz zu bei der Koagulation eingesetzten heissen Plasmen – nicht zu thermischen Schädigungen des Gewebes. Erste Untersuchungen weisen auf vielversprechende Einsatzmöglichkeiten in der onkologischen Therapie hin.

Materialien and Methoden Zellen unterschiedlicher Tumorentitäten (Ovarialkarzinom, Mammakarzinom, Endometriumkarzinom, uterines Leiomyosarkom) wurden mit KPP behandelt (kINPen MED) und hinsichtlich Zellwachstum (CASY Analyzer), Zellbeweglichkeit (Mikroskopie), Membranfunktionalität (Fluoreszenzanalysen), Stoffwechsel (ATP-Assay), Apoptose (Caspase-3/7-Assay, TUNEL-Assay) und der Expression onkogener Faktoren (real-time RT-PCR, Western Blotting) analysiert. Einflüsse auf das Tumorwachstum wurde in einem in vivo Hühnereier-Modell verifiziert.

Ergebnisse Bereits eine einmalige Behandlung der Tumorzellen mit KPP induzierte Störungen der Membranintegrität, woraufhin Farbstoffe unreguliert in die Zelle hinein und ATP Moleküle hinaus gelangten. Ferner wurde verstärkt onkogenes Hitzeschockprotein-27 in den Zellkulturüberstand freigesetzt. Schliesslich führten die KPP-induzierten Schädigungen der Zellphysiologie zu einer signifikanten Hemmung der Zellbeweglichkeit, zur Induktion von Apoptose und zur Inhibition des Zellwachstums. Letzteres konnte in einem in vivo Hühnereier-Modell bestätigt werden.

Zusammenfassung Die einmalige Behandlung von Tumorzellen mit KPP führt zu Störungen der Membranfunktionalität. In deren Folge verlieren die Zellen ATP mit entsprechenden Auswirkungen auf den Tumorstoffwechsel, Apoptose wird eingeleitet und sowohl Invasivität/Metastasierung als auch das Tumorwachstum werden gehemmt. Die Funktion der Freisetzung von Hitzeschockprotein-27 ist bisher ungeklärt, könnte aber im Kontext immunmodulatorischer Prozesse stehen. Im Zusammenhang mit den bereits seit langem bekannten antimikrobiellen und wundheilungsfördernden Eigenschaften von KPP zeigen die Untersuchungen einen vielversprechenden Anwendungshorizont bei der chirurgischen Therapie gynäkologischer Tumoren.

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Article published online:
07 October 2020