Etablierung und Anwendung eines dreidimensionalen (3-D) Zellkulturmodells klinischer zirkulierender Tumorzellen (CTCs)

Es wird davon ausgegangen, dass zirkulierende Tumorzellen (CTCs), die im Blut vorkommenden seltenen Zellarten, hauptsächlich zur Metastasierung oder zum Rückfall von Krebs beitragen. Daher wird der Nachweis von CTCs als ein wesentliches klinisches Instrument zum Nachweis von metastasierendem Krebs angesehen. Darüber hinaus können CTCs das therapeutische Ziel der Behandlung von metastasierendem Krebs sein. Daher ist die Verwendung lebensfähiger CTCs als Biopsie zur Auswahl therapeutischer Schemata (z. CTCs-basierte Anti-Krebs-Medikamententests) eröffnet einen vielversprechenden Weg zur Realisierung einer personalisierten Krebstherapie. Mit den jüngsten Fortschritten bei Zellisolations- oder Nachweistechniken wurden verschiedene neue Ansätze aktiv vorgeschlagen, um CTCs zu isolieren/nachzuweisen. Dennoch sind die meisten aktuellen Methoden möglicherweise nicht in der Lage, alle möglichen, lebensfähigen und markierungsfreien CTCs mit angemessener Zellreinheit und Zellzahl für die nachfolgenden CTCs-basierten Anti-Krebs-Medikamententests oder andere Bioassays zu erhalten. Um die oben genannten technischen Hürden zu überwinden, schlägt das Forschungsprojekt die Verwendung einer spezifischen 3-D-Zellkulturtechnik für die Isolierung/Reinigung und Zellzahlerweiterung von CTCs vor.

Das Arbeitsprinzip basiert auf unseren vorläufigen Erkenntnissen, die zeigen, dass die menschlichen Leukozyten in 3-D-Zellkulturbedingungen absterben, während die CTCs dazu neigen, sich in einer solchen Umgebung zu aggregieren und zu vermehren. Basierend auf diesem Phänomen kann die 3-D-CTC-Zellkultur verwendet werden, um die lebensfähigen CTCs aus dem Leukozytenhintergrund in einer negativen Selektions- und markierungsfreien Weise zu isolieren und zu reinigen, wodurch die Ernte aller möglichen CTCs in einer Blutprobe ermöglicht wird. Darüber hinaus kann die Proliferation von CTCs in einer solchen 3-D-Zellkultur die Zellzahl von CTCs für die nachfolgenden Anwendungen ausreichend erweitern, was mit den bestehenden Methoden derzeit nicht möglich ist.

Im Rahmen des Forschungsprojekts im ersten Jahr werden die Forscher die klinische Durchführbarkeit der Verwendung eines 3-D-Zellkulturmodells für die Isolierung/Reinigung von CTCs und ihre Zellzahlexpansion weiter validieren und bewerten. Im Forschungsprojekt des 2. und 3. Jahres werden die Forscher das 3-D-Zellkulturmodell optimieren, um die Leistungen der CTC-Isolierung/-Reinigung und -Proliferation zu steigern. Im Optimierungsprozess untersuchen die Forscher die Wirkung des Zellkulturmodells (z. statische oder Perfusionszellkultur und 3-D-Zellkultur unter Verwendung verschiedener 3-D-Gerüstmaterialien) oder biochemischer Faktoren (z. Glukosekonzentration, Serumkonzentration, pH-Wert oder Ergänzungen von Wachstumsfaktoren/Zytokinen) auf die Leistungen der CTC-Sollation/-Reinigung und -Proliferation. Insgesamt hoffen die Forscher, dass das vorgeschlagene Forschungsprojekt einen effizienten und effektiven Ansatz finden kann, um klinische CTCs auf praktikable, markierungsfreie und hochreine Weise zu isolieren/reinigen/vermehren. Diese geernteten CTCs sind wertvoll für die nachfolgenden analytischen Aufgaben.