Beurteilung der Zelllebensfähigkeit und des Todes in 3D-Sphäroidkulturen von Krebszellen

Michala  G. Rolver; Line  O. Elingaard-Larsen; Stine F. Pedersen

doi:10.3791/59714

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Methodenartikel

Beurteilung der Zelllebensfähigkeit und des Todes in 3D-Sphäroidkulturen von Krebszellen

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DOI:

10.3791/59714

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16. Juni 2019

Michala G. Rolver¹ , Line O. Elingaard-Larsen¹ , Stine F. Pedersen¹

¹Section for Cell Biology and Physiology, Department of Biology, Faculty of Science, University of Copenhagen

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier stellen wir mehrere einfache Methoden zur Beurteilung der Lebensfähigkeit und des Todes in 3D-Krebszellsphäroiden vor, die die physikalisch-chemischen Gradienten von In-vivo-Tumoren viel besser imitieren als die 2D-Kultur. Das Sphäroid-Modell ermöglicht daher die Bewertung der Wirksamkeit des Krebsmedikaments mit verbesserter Übersetzung in In-vivo-Bedingungen.

Zusammenfassung

Dreidimensionale Sphäroide von Krebszellen sind wichtige Werkzeuge sowohl für Krebsmedikamenten-Screens als auch für den Gewinn mechanistischer Einblicke in die Krebszellbiologie. Die Kraft dieses Präparats liegt in seiner Fähigkeit, viele Aspekte der In-vivo-Bedingungen von Tumoren zu imitieren, während es schnell, billig und vielseitig genug ist, um ein relativ hohes Durchsatzscreening zu ermöglichen. Die Sphäroid-Kulturbedingungen können die physikalisch-chemischen Gradienten in einem Tumor rekapitulieren, einschließlich der zunehmenden extrazellulären Säure, erhöhtem Laktat und abnehmender Glukose- und Sauerstoffverfügbarkeit, von der Sphäroid-Peripherie bis zu ihrem Kern. Auch die mechanischen Eigenschaften und Zell-Zell-Wechselwirkungen von In-vivo-Tumoren werden teilweise von diesem Modell nachgeahmt. Die spezifischen Eigenschaften und damit die optimalen Wachstumsbedingungen von 3D-Sphäroiden unterscheiden sich stark zwischen den verschiedenen Arten von Krebszellen. Darüber hinaus erfordert die Beurteilung der Zelllebensfähigkeit und des Todes in 3D-Sphäroiden Methoden, die sich zum Teil von denen unterscheiden, die für 2D-Kulturen verwendet werden. Hier beschreiben wir mehrere Protokolle zur Herstellung von 3D-Sphäroiden von Krebszellen und für die Verwendung solcher Kulturen zur Bewertung der Zelllebensfähigkeit und des Todes im Zusammenhang mit der Bewertung der Wirksamkeit von Krebsmedikamenten.

Einleitung

Die Verwendung von mehrzelligen Sphäroid-Modellen in der Krebsbiologie ist mehrere Jahrzehnte alt¹^,², hat aber in den letzten Jahren erhebliche Dynamik gewonnen. Dies spiegelt zum großen Teil das erhöhte Bewusstsein dafür wider, wie stark der Phänotyp von Krebszellen von ihrer Mikroumgebung und spezifischen Wachstumsbedingungen abhängig ist. Die Mikroumgebung bei soliden Tumoren unterscheidet sich grundlegend von der in entsprechenden normalen Geweben. Dazu gehören physikalisch-chemische Bedingungen wie pH, Sauerstoffspannung, sowie interstitielle Druck, Konzentrationsgradienten von löslichen Faktoren wie Nähr....