Titelaufnahme

Titel
Untersuchung des Einflusses von differenzierenden Wirkstoffen auf ein stammzellreiches Glioblastom
Weitere Titel
The Influence of Differentiation Enhancing Agents on Stem Cell Enriched Glioblastoma
AutorInnenBosak, Viktoria
Erschienen2012
Datum der AbgabeJuli 2012
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Glioblastoma multiforme (GBM) / Tumorstammzellen / Dibutyryl-zyklisches Adenosinmonophosphat (db-cAMP) / Differenzierung / CD133
Schlagwörter (EN)Glioblastoma multiforme (GBM) / Cancer Stem Cells / dibutyryl-cyclic adenosine monophosphate (db-cAMP) / differentiation / CD133
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

ZUSAMMENFASSUNG

"THE INFLUENCE OF DIFFERENTIATION ENHANCING AGENTS ON STEM CELL ENRICHED GLIOBLASTOMA"

Trotz jahrelanger Forschung bleibt Glioblastoma multiforme (GBM) der b”sartigste und aggressivste Tumor des menschlichen Zentralnervensystems. Kombination aus chirurgischer Entfernung, Chemo- und Strahlentherapie k”nnen eine durchschnittliche Lebenserwartung von 12-15 Monaten erreichen. Es besteht daher dringender Bedarf derzeitige Therapien zu verbessern und neue Strategien zu finden, um Gehirntumore effizienter zu bek„mpfen und letztlich die Lebensqualit„t der Patienten zu steigern.

Tumorstammzellen stehen unter dem Verdacht einen erheblichen Beitrag zum Wiederauftritt, sowie der Therapieresistenz in Gehirntumoren zu leisten. Aus diesem Grund sind jene Stammzellen besonders in den letzten Jahren ein attraktives Zielobjekt in der Tumorforschung geworden. Dibutyryl-zyklisches Adenosin Monophopsphat (db-cAMP) und Theophyllin sind bekannt fr die Eigenschaft Differenzierung in Glioma Zellen zu induzieren.

IN699, eine nicht-etablierte aus einer GBM Biopsie stammende humane Zelllinie wurde mit 1 mM db-cAMP und 1 mM Theophyllin unter normoxischen (25% O2, 5% CO2) und hypoxischen (3% O2, 5% CO2) Bedingungen kultiviert. SNB19, eine etablierte humane GBM Zelllinie wurde ebenso behandelt und diente als Kontrolle.

Žnderungen auf zellul„rer und molekularer Ebene wurden mit Phasen-Kontrast Mikroskopie und Western Blotting analysiert. Proliferation wurde durch kolorimetrische BrdU Assays ermittelt.

Es konnten signifikante Ver„nderungen in der Morphologie der Zellen hin zu einem differenzierteren Erscheinungsbild beobachtet werden. Die Zellen hatten l„ngere, dnnere Forts„tze nachdem sie mit db-cAMP und Theophyllin behandelt wurden.

Die Proliferationsraten im Vergleich zwischen normoxischen und hypoxischen Bedingungen zeigten keinerlei signifikante Ver„nderungen. Hingegen hatte die Zugabe von db-cAMP und Theophyllin einen proliferationssteigernden Effekt auf IN699 unter normoxischen Bedingungen.

Des Weiteren nahm die Expression von CD133 ? einem m”glichen Marker zur Identifizierung von Tumorstammzellen - ab, ebenso wie jene von ?-III-tubulin. Der neutrale Stamm- bzw. Progenitorzellmarker Musashi-1 nahm in SNB19 nach Behandlung mit db-cAMP und Theophyllin ab, wohingegen bei IN699 ein unerwarteter, leichter Anstieg in der Expression beobachtet wurde.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass IN699 in der Lage sind unter bestimmten Bedingungen in vitro zu differenzieren, was sich sowohl auf morphologischer als auch molekularer Ebene beobachten l„sst. Weitere Forschung ist notwendig, um eine m”gliche Effektivit„tssteigerung derzeitiger Therapien durch den Einsatz von db-cAMP und Theophylline zu untersuchen. Temozolomid und Clomipramin sollen in weitere Folge getestet werden. Es wird vermutet, dass das Herbeifhren einer Differenzierungsreaktion zu einer Effektivit„tssteigerung verschiedener Therapeutika fhren k”nnte, da dies eine Abnahme der CD133 Expression bewirkt, welche wiederum ein wichtiger Faktor in der Entstehung von Therapieresistenzen ist.

Zusammenfassung (Englisch)

SUMMARY

"THE INFLUENCE OF DIFFERENTIATION ENHANCING AGENTS ON STEM CELL ENRICHED GLIOBLASTOMA"

Despite many years of brain tumour research, glioblastoma multiforme (GBM) remains the most malignant and aggressive human Central Nervous System tumour. Even with combined treatment of surgical resection, chemo- and radiotherapy the average life expectancy following diagnosis is approximately 12-15 months. There is an urgent need to improve current therapies and establish novel targets to fight brain tumours more effectively and enhance the patient's quality of life.

As cancer stem cells are accused of being involved not only in tumour recurrence but also resistance against therapy, they have more recently become an attractive target in brain tumour research. Dibutyryl-cyclic adenosine monophosphate (db-cAMP) and Theophylline have been reported before of being potent inducers of cellular differentiation in glioma cells.

IN699, a human glioblastoma multiforme biopsy derived non-established cell line was cultured under different oxygen microenvironments (normoxia: 25% O2, 5% CO2, hypoxia 3 % O2, 5% CO2) and received subsequent treatment with 1 mM db-cAMP and 1 mM Theophylline.

SNB19, an established human glioblastoma multiforme cell line was also cultured under different oxygen microenvironments, received subsequent treatment with 1 mM db-cAMP and 1 mM Theophylline and was used as a control in this study.

Alterations following treatment were examined on a cellular as well as a molecular level using phase-contrast microscopy and Western Blotting. Proliferation rates were determined using colorimetric BrdU assays.

Significant changes in cellular morphology towards a more differentiated appearance could be reported. Cells had longer and thinner processes when treated with differentiation promoting agents. Proliferation rates did not change in either cell line under hypoxic and normoxic culture conditions. However, when treated with 1 mM db-cAMP and Theophylline cells cultured under normoxia exhibited an increase in proliferation compared to native cells.

Furthermore a decrease of the putative cancer stem cell marker CD133, as well as a decrease in ?-III-tubulin expression was observed. The neural stem and progenitor cell marker Musashi-1 was decreased in SNB19 cells following treatment whereas in IN699 cells an unexpected slight increase could be reported.

Taken together, these results do not only show IN699?s capability to differentiate in vitro under specific culture conditions but also imply the need to further investigate possible enhanced efficacy of current GBM treatment regimens downstream of inducing cellular and molecular differentiation. Further experiments are planned aiming to assess downstream response to therapeutic agents such as Temozolomide and Clomipramine. Effectiveness of these cytotoxic agents could possibly be enhanced due to a decrease of CD133 expression upon differentiation, which has previously been identified to be an important factor in chemotherapy resistance of glioblastoma.