Poröse Cryogele aus Polyethylenglykoldiacrylat mit spezifischer Elastizität zur Anwendung in der Prostatakrebsforschung

Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Mikroumgebung von Tumoren sind entscheidend für das Wachstum, die Differenzierung und die Migration von Krebszellen. Eine solche Mikroumgebung ist jedoch nicht in den geometrischen Ver- hältnissen der zweidimensionalen Zellkultur, die in vielen Krebsstudien verwendet wird, wieder zu finden und vor allem die Prostatakrebsforschung ist noch immer durch den Mangel geeigneter in vitro Modelle limitiert. Um die mechanischen Eigenschaften von Prostatatumoren zu berücksichtigen, wurde in dieser Arbeit ein poröser Zellgerüstträger mit mechanisch stabiler Architektur etabliert und zur Studie des Prostatakrebszellwachstums eingesetzt. ... mehrDieser Zellgerüstträger wurde durch die Cryogelation von Polyethylenglykoldiacrylat hergestellt und auf die spezifische Elastizität von malignen Prostatageweben angepasst. Innerhalb dieses Zellgerüstträgers wurde die Prostatakrebszelllinie LNCaP über einen Zeitraum von 21 Tagen mit einer linearen Wachstumsrate kultiviert. Während dieser Zeit bildeten sich kompakte Sphäroide aus, die über unterschiedliche Kontakte mit den Porenwänden des Zellgerüstträgers in Verbindung standen. Diese LNCaP-Sphäroide wuchsen in Abhängigkeit von Androgen und wiesen eine charakteristische Translokation des Androgenrezeptors vom Zytoplasma in den Zellkern nach Hormonstimulus auf. Verglichen mit der zweidimensionalen Zellkultur war die Expression androgenregulierter und prostatakrebsspezifischer Gene von LNCaP-Zellen im Zellgerüst deutlich erhöht und mit der Expression in LNCaP-Tumoren aus Xenograftmodellen vergleichbar. Dieser Zellgerüstträger wurde weiterhin dazu verwendet, um den antiproliferativen Effekt der tumorinhibierenden Substanz Thio-2 auf LNCaP-Zellen aufzuzeigen. Dadurch ist dieser Zellgerüstträger nicht nur ein geeignetes Zellkulturmodell für die Prostatakrebsforschung, sondern auch für die Analyse neuartiger Therapeutika gegen Prostatakrebs anwendbar.

The physical and mechanical properties of the tumor microenvironment are crucial for the growth, differentiation and migration of cancer cells. However, such microenvironment is not found in the geometric conditions of two-dimensional cell culture systems used in many cancer studies. Prostate cancer research, in particular, suffers from the lack of suitable in vitro models. To consider mechanical conditions given by the prostate tumor, in this work a porous cell culture scaffold in mechanically stable architecture was established and used to study prostate cancer cell growth. ... mehrThis scaffold was formed by the cryogelation of poly(ethylene glycol)diacrylate and adjusted to the specific elasticity of malignant prostate tissues. Lymph node carcinoma of the prostate (LNCaP) cells were cultured in this scaffold and they showed a linear growth for 21 days and formed compact spheroids with divergent attachments to the pore walls. The LNCaP spheroids grew androgen-dependently and showed a characteristic translocation of the androgen receptor from the cytoplasm to the nucleus in the presence of hormone. The expression of androgen-regulated prostate cancer specific genes in LNCaP cells cultured in this scaffold was more pronounced compared to 2D cell cultures but comparable to LNCaP tumors derived from xenograft models. This scaffold was further used to demonstrate the growth repressive effect of the tumor-inhibiting substance Thio-2 on LNCaP cells. Thus, this scaffold is not only a powerful tool for prostate cancer studies but also suitable for the analysis of novel prostate cancer therapeutics.