Analyse der Umprogrammierung von Fibroblasten in CAFs in einem 3D- Lungentumormodel

Einleitung Krebs-assoziierte Fibroblasten (CAF)sind ein wichtiger zellulärer Bestandteil der Mikroumgebung von soliden Tumoren. Deren Entstehung durch Aktivierung und Umprogrammierung von gesunden Fibroblasten durch Tumorzellen ist bisher wenig untersucht. Wir haben in dieser Arbeit 3D Lungentumormodelle bestehend aus der Tumorzelllinie HCC827 und gesunden Fibroblasten entwickelt und die Fibroblasten im Zeitverlauf charakterisiert.

Methoden Die 3D-Kultivierung erfolgte auf einer biologischen Kollagenmatrix. Da Tumorzellen in den 3D Modellen ebenfalls einen mesenchymalen Phänotyp zeigten, wurden außerdem 3D Modelle von Fibroblasten-Monokulturen mit HCC827-konditioniertem Medium (kond. Med.) verwendet. Zur Konditionierung wurde TGFβ, ein potenter in vitro Induktor der Epithelial Mesenchymalen Transition, benutzt. Die 3D-Modelle wurden nach 7, 10 bzw. 14 Tagen mittels Histologie, Immunfluoreszenz und Zymographie charakterisiert.

Ergebnisse In Gegenwart von TGFβ zeigten die 3D-Co-Kulturmodelle verstärktes Tumorwachstum. Die CAF Marker, α-SMA und MCT4, wurden vermehrt in Fibroblasten gefunden, während Caveolin erwartungsgemäß verringert war. Immunfärbungen gegen Kollagen IV (CollIV), ein Hauptbestandteil der Basalmembran, deuteten darauf hin, dass an Tag 14 keine Basalmembran mehr vorhanden war. Im Verlauf der Kultivierung wurde eine erhöhte Matrix-Metalloproteasen (MMP)2 Aktivität beobachtet. Das Proenzym der MMP9 war außerdem in Gegenwart von TGFβ verstärkt nachweisbar. 3D Fibroblasten-Monokulturmodelle, die mit TGFβ kond. Med. kultiviert wurden, zeigten ebenfalls eine Aktivierung von α-SMA und MCT4 sowie eine deutliche Abnahme von Caveolin. In Kontrollmodellen mit DMEM sowie Modellen mit kond. Med. ohne TGFβ wurde kein Anstieg von α-SMA und MCT4 beobachtet. Caveolin war gleichmäßig konstant vorhanden.

Diskussion Definitionsgemäß gilt ein Tumor als invasiv, sobald dieser die Basalmembran durchbrochen hat. Der Abbau von CollIV und die erhöhte MMP2 bzw. proMMP9 Aktivität in unseren 3D Tumormodellen kennzeichnen die Entwicklung eines invasiven Tumors. Unsere Ergebnisse legen die Entstehung von CAFs in unseren 3D-Tumormodellen nahe und deuten darauf hin, dass auch lösliche, von HCC827 freigesetzte Faktoren, nach Behandlung mit TGFβ ruhende Fibroblasten zu CAFs aktivieren können.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
17. Februar 2022