Diese Arbeit beinhaltet Ergebnisse der ersten klinischen Studie zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Zellen in einem Tumor mit der dafür notwendigen Probengröße. Dies ermöglichte die Erstellung eines umfassenden Bildes von Subpopulationen innerhalb eines Tumors mit großem diagnostischem Potential. Die Änderung der Einzelzellmechanik von Tumorzellen wird durch Veränderung des Zytoskeletts, einem komplexes Polymernetzwerk in Zellen, hervorgerufen. Mit Hilfe von Zellgiften wurde das Zytoskelett gezielt manipuliert, um den Einfluss einzelner Faktoren auf die Biomechanik zu bestimmen.
Aus Gewebeproben von Brustkrebspatienten wurden Zellen mit Hilfe enzymatischer Aufspaltung des extrazellulären Kollagennetzwerkes isoliert. Als Kontrollsystem wurden Primärzellen aus Brustreduktionsgewebe und aus Fibroadenomen, gutartigen Gewebeneubildungen der Brustdrüse, verwendet. Unter Einsatz des Optischen Stretchers, einer Zweistrahl-Laserfalle, wurden suspendierte Zellen für zwei Sekunden einer konstanten Zugspannung ausgesetzt und das Deformations- wie auch das anschließende Relaxationsverhalten beobachtet.
Dabei ergaben sich wesentliche Unterschiede zwischen Tumor- und Kontrollproben. Neben Zellen mit ähnlichen Steifigkeiten, enthielten Tumorproben Subpopulationen sehr weicher Zellen, wie sie in Normalgewebe nicht zu finden sind. Desweiteren war das Relaxationsverhalten der Tumorzellen stärker elastisch dominiert. Einzelne Zellen kontrahierten sogar aktiv gegen die Zugspannung. Versuche, das Zytoskelett mittels Zellgiften künstlich in einem Zustand zu bringen, der in Krebszellen beobachtet wurde, ergaben zwar ebenfalls die Zunahme weicherer Zellen, jedoch war das Relaxationsverhalten eher viskos dominiert. Fluoreszenzaufnahmen des Aktin-Zytoskeletts sowie der fokalen Adhäsionen, die das Aktin-Netzwerk der Zelle mit dem Substrat verankern, zeigten Veränderungen bei Krebszellen im Vergleich zu Kontrollen.
Darüber hinaus wurden Einflussfaktoren auf die Zellmechanik untersucht. Neben Kulturbedingungen, beeinflussen auch Alter und Medikation das biomechanische Verhalten. Die Steifigkeit der Krebszellen scheint vom Ursprungsgewebe beeinflusst zu werden, sodass Zellen verschiedener Krebsarten Steifigkeiten in unterschiedlichen Regimes zeigen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern wichtige Informationen für unser Verständnis der Karzinogenese und bilden die Grundlage für eine neue diagnostische Methode zur Bestimmung der Tumoraggressivität. Eine gezielte Untersuchung der gefundenen Subpopulationen in einem Tumor könnte dabei helfen, neue Therapieansätze zu entwickeln und damit die hohen Rezidivraten aggressiver Tumore zu vermindern.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:15-qucosa-144866 |
| Date | 30 June 2014 |
| Creators | Wetzel, Franziska |
| Contributors | Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Prof. Dr. Josef A. Käs, Prof. Dr. Josef A. Käs, Prof. Dr. Ben Fabry |
| Publisher | Universitätsbibliothek Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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