5-Aminolävulinsäure-vermittelte photodynamische Therapie an primären Knochentumor- und Knochenmetastasenzelllinien

Saskia Magdalen Sachsenmaier; Christian Walter; Chen Liang; Rosa Riester; Nikolaus Wülker; Marina Danalache

doi:10.3791/63644

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Methodenartikel

5-Aminolävulinsäure-vermittelte photodynamische Therapie an primären Knochentumor- und Knochenmetastasenzelllinien

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DOI:

10.3791/63644

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10. Mai 2022

Saskia Magdalen Sachsenmaier^*¹^,² , Christian Walter^*² , Chen Liang¹^,² , Rosa Riester¹ , Nikolaus Wülker¹^,² , Marina Danalache¹

¹Laboratory of Cell Biology, Department of Orthopaedic Surgery, University Hospital of Tübingen, ²Department of Orthopaedic Surgery, University Hospital of Tübingen

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll stellt einen schrittweisen methodischen Ansatz vor, um knochenmetastasierende Zelllinien und primäre Knochentumoren einer 5-Aminolävulinsäure-vermittelten photodynamischen Therapie (PDT) auszusetzen. Die Auswirkungen auf das Zellmigrationspotenzial/die Invasivität, die Lebensfähigkeit, die Apoptose und das Seneszenzpotenzial werden ebenfalls nach PDT-Exposition analysiert.

Zusammenfassung

Knochenmetastasen sind mit einer schlechten Prognose und einer geringen Lebensqualität der betroffenen Patienten verbunden. Die photodynamische Therapie (PDT) entwickelt sich zu einer nicht-invasiven Therapie, die auf lokale metastasierende Knochenläsionen abzielen kann. In dieser Arbeit wird eine in vitro Methode vorgestellt, um den PDT-Effekt in adhärenten Zelllinien zu untersuchen. Zu diesem Zweck demonstrieren wir einen Schritt-für-Schritt-Ansatz, um sowohl primäre (Riesenzellknochentumor) als auch humane knochenmetastasierende Krebszelllinien (abgeleitet von einem primären invasiven duktalen Mammakarzinom und Nierenkarzinom) einer 5-Aminolävulinsäure (5-ALA)-vermittelten PDT zu unterziehen.

Nach 24 Stunden nach 5-ALA-PDT-Bestrahlung (blaues Licht, Wellenlänge 436 nm) wurde der therapeutische Effekt in Bezug auf das Zellmigrationspotenzial, die Lebensfähigkeit, die apoptotischen Eigenschaften und den zellulären Wachstumsstillstand (Seneszenz) untersucht. Nach der 5-ALA-PDT-Bestrahlung reagieren muskuloskelettale Zelllinien unterschiedlich auf die gleichen Dosen und die gleiche Exposition wie bei der PDT. Abhängig vom Ausmaß der zellulären Schädigung, die durch die PDT-Exposition ausgelöst wurde, wurden zwei unterschiedliche Zellschicksale - Apoptose und Seneszenz - festgestellt. Die unterschiedliche Empfindlichkeit der PDT-Therapie bei verschiedenen Knochenkrebszelllinien liefert nützliche Informationen für die Auswahl geeigneter PDT-Einstellungen im klinischen Umfeld. Dieses Protokoll soll beispielhaft für die Anwendung der PDT im Zusammenhang mit muskuloskelettalen neoplastischen Zelllinien stehen. Es kann angepasst werden, um die therapeutische Wirkung der PDT auf verschiedene Krebszelllinien und verschiedene Photosensibilisatoren und Lichtquellen zu untersuchen.

Einleitung

Die Therapiemöglichkeiten für Knochenmetastasen sind trotz der Weiterentwicklung der onkologischen Behandlung nach wie vor begrenzt und herausfordernd. Die derzeitige Standardmethode ist die Strahlentherapie, die mit Komplikationen wie lokalem Erythem, Toxizität für die inneren Organe¹ und unzureichenden Frakturen² verbunden ist. Es besteht ein Bedarf an alternativen antineoplastischen Therapien, da Patienten mit Knochenmetastasen häufig unter Schmerzen, Hyperkalzämie und neurologischen Symptomen leiden, die zu einer eingeschränkten Mobilität und einer verminderten Lebensqualität führen<....