DE102016104212A1 - Method for suitable therapy and detection methods in lung cancer - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von geeigneten Therapie- und/oder Erkennungsmethoden und/oder -stoffen für oder gegen die Krebsentstehung, wobei
• Migrierende Krebszellen aus Patienten- oder Zellkulturproben selektioniert und angereichert werden oder
• gesundes Gewebe bzw. Zellen einem krebszellenerzeugenden Medium (chemisch/physikalisch) ausgesetzt wird und/oder Tumorzellen veranlasst werden, in gesundes Gewebe zu migrieren, um dort neue prä- oder neoplastische Zellen/Zellcluster zu bilden- als Nachweis für das neoplastische Potential der Zellen,
• dieses „infiltrierte“ Gewebe verschiedenen Therapie- und/oder Erkennungsmethoden und/oder -stoffen ausgesetzt und
• ermittelt wird, welche Behandlungs- und/oder Erkennungsmethode und/oder -stoff am geeignetsten zur Therapie und/oder Erkennung dieses Krebses ist. The invention relates to a method for determining suitable therapy and / or detection methods and / or substances for or against the onset of cancer, wherein
• Migrating cancer cells are selected and enriched from patient or cell culture samples or
• exposing healthy tissue (s) to a cancer cell-producing medium (chemical / physical) and / or causing tumor cells to migrate into healthy tissue to form new pre- or neoplastic cells / clusters - as evidence of the neoplastic potential of the cells .
• exposing this "infiltrated" tissue to various therapeutic and / or detection methods and / or materials; and
• determining which treatment and / or detection method and / or substance is most suitable for the therapy and / or detection of this cancer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von geeigneten Therapie- und Erkennungsmethoden und/oder -stoffen gegen Krebs. The invention relates to a method for determining suitable therapy and detection methods and / or substances against cancer.
Stand der Technik State of the art
In der Medizin wird Krebs als eine bösartige Gewebeneubildung (Neoplasie) bzw. ein maligner (bösartiger) Tumor (Krebsgeschwulst, syn. Malignom) bezeichnet. Im engeren Sinn sind damit sowohl die malignen epithelialen Tumoren (Karzinome), als auch die malignen mesenchymalen Neubildungen (Sarkome) gemeint. Weiter werden bösartige Hämoblastosen als Krebs bezeichnet, wie beispielsweise die Leukämien als „Blutkrebs“. Die benignen (gutartigen) Neoplasien, sind kein Krebs; hier handelt es sich um eine Gewebevermehrung oder Raumforderung im Körper, die keine Metastasen bilden. Demnach sind gutartige Neoplasien z.B. Neubildungen von Körpergewebe durch Fehlregulation des Zellwachstums. In medicine, cancer is referred to as a malignant tissue neoplasm (neoplasia) or a malignant (malignant) tumor (cancerous tumor, syn. Malignant). In the narrower sense, this means both the malignant epithelial tumors (carcinomas) and the malignant mesenchymal neoplasms (sarcomas). Furthermore, malignant hemoblastoses are referred to as cancer, such as leukemia as "blood cancer". Benign (benign) neoplasms are not cancerous; This is a tissue proliferation or mass in the body that does not form metastases. Thus, benign neoplasms are e.g. Neoplasms of body tissue due to dysregulation of cell growth.
Gutartige Gewebeneubildungen, wie Papillome und Fettgeschwülste (Lipome), werden in der Fachsprache nicht als Krebs bezeichnet, obwohl sie entarten können, so dass die Funktion lebenswichtiger Organe gestört wird. In der allgemeinen Fachsprache ist Krebs der Sammelbegriff für Körperzellen die unkontrolliert wachsen, sich teilen, gesundes Gewebe verdrängen und dabei zerstören. Krebs hat unterschiedliche Auslöser, die letztlich zur Störung des genetisch geregelten Gleichgewichts hinsichtlich Zellzyklus (Wachstum und Teilung) und Zelltod (Apoptose) führen (Wikipedia). Benign tissue neoplasms, such as papillomas and lipomas, are not referred to in the jargon as cancer, although they may degenerate, disrupting the function of vital organs. In general jargon, cancer is the collective term for body cells that grow uncontrollably, divide, displace and destroy healthy tissue. Cancer has different triggers that ultimately lead to disruption of the genetically regulated balance in terms of cell cycle (growth and division) and cell death (apoptosis) (Wikipedia).
Unter dem Begriff Krebs soll, gemäß der vorliegenden Erfindung, jede Form von unkontrolliertem Wachstum der Körperzellen verstanden werden, wenn diese spontan durch genetische Transformation, durch einen beliebigen Wirkstoff oder äußere nachvollziehbare Einflüsse ausgelöst wird. The term cancer, according to the present invention, is to be understood as meaning any form of uncontrolled growth of the cells of the body when it is triggered spontaneously by genetic transformation, by any active substance or by external, comprehensible influences.
Beispielhaft bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Plattenepithel- und Adenokarzinom der Lunge und insbesondere auf den nicht-kleinzelligen Lungenkrebs – abgekürzt NSCLC (non small cell lung carcinom). 80 % aller Patienten mit diesem nachgewiesenem Lungenkarzinom haben eine Überlebensrate von nur 5 Jahren. By way of example, the present invention relates to squamous cell and adenocarcinoma of the lung, and more particularly to non-small cell lung cancer (NSCLC, non-small cell lung carcinoma). 80% of all patients with this proven lung carcinoma have a survival rate of only 5 years.
Wenn möglich, wird nach chirurgischer Entfernung der Geschwulst die prä- und postoperative Chemotherapie zur Behandlung von Rezidiven heute häufig angewendet. Das heißt, die Chemotherapie dient hier zur Vorbeugung eines Rückfalls. Damit will man verhindern, dass mögliche nicht entfernte oder ausgewanderte Tumorzellen erneut einen Tumor ausbilden. Whenever possible, pre-operative and post-operative chemotherapy for the treatment of recurrence is commonly used today after surgical removal of the tumor. That is, chemotherapy is used here to prevent a relapse. This is to prevent possible non-distant or emigrated tumor cells from re-forming a tumor.
Das Progressionsmodell für diese Erkrankung ist die schrittweise Umwandlung unspezifischer Veränderungen über Meta- und Dysplasien in ein Carcinoma in situ (CIS), das zur invasiven Krebserkrankung führen kann. Als Carcinoma in situ wird das Frühstadium eines epithelialen Tumors noch ohne invasives Wachstum beschrieben. Mit dem Begriff Metaplasie wird die Umwandlung einer differenzierten Gewebeart und mit Dysplasie die Veränderung von Zellen durch atypische Wachstumsvorgänge bezeichnet. The progression model for this disease is the gradual transformation of non-specific metastatic and dysplastic changes into carcinoma in situ (CIS), which can lead to invasive cancer. As carcinoma in situ, the early stage of an epithelial tumor is described without invasive growth. The term metaplasia refers to the transformation of a differentiated tissue type and dysplasia to the change of cells through atypical growth processes.
Untersuchungen von
Der Nachweis solcher Zellen, auch „Schläferzellen“ genannt, und ihre selektive Anreicherung kann die Grundlage für individuelle Behandlungsmethoden werden. Das Zell-basierte Monitoring am Patientenmaterial hinsichtlich solcher Zellen wäre dann die Basis für die Entwicklung eines Prädiktionstestes zur Abschätzung des Risikos der Rezidivbildung. Ein derartiger Test könnte dann als diagnostische Dienstleistung (z.B. in Kliniken) zur gezielten Behandlung des betreffenden Patienten mit vorab geprüften Chemotherapeutika angeboten werden. Dieser Ansatz wäre auch ein Weg zur Entwicklung neuer Medikamente zur Behandlung migrierender neoplastischer Zellen. The detection of such cells, also called "sleeper cells", and their selective enrichment can become the basis for individual treatment methods. Cell-based monitoring of patient material for such cells would then be the basis for developing a prediction test to estimate the risk of recurrence. Such a test could then be offered as a diagnostic service (e.g., in clinics) for targeted treatment of the subject patient with pre-tested chemotherapeutic agents. This approach would also be a way to develop new drugs to treat migrating neoplastic cells.
Bisher mussten die Krebszellen erst isoliert werden, um mit ihnen entsprechende Tests durchzuführen, wie die Prüfung der Reaktion auf bestimmte Chemotherapeutika zur Änderung des Therapiekonzeptes oder aber auch der Medikamente. Der Nachteil bei einer solchen Vorgehensweise besteht darin, dass man zuerst die Zellen des ursprünglichen Tumors des Patienten untersuchen muss, nicht jedoch die ausgewanderten Krebszellen, die für das Rezidiv verantwortlich sind. So far, the cancer cells had to be isolated first in order to carry out appropriate tests with them, such as the examination of the reaction to certain chemotherapeutic agents to change the therapy concept or even the medication. The disadvantage of such an approach is that one must first examine the cells of the patient's original tumor, but not the emigrated cancer cells responsible for the recurrence.
Die Methode der Selektion und Anreicherung von Krebszellen kann darüberhinaus auch auf entartete Zellen angewendet werden, die durch chemische oder physikalische Einwirkung entstanden sind. In addition, the method of selection and accumulation of cancer cells can also be applied to degenerate cells that have arisen through chemical or physical action.
Aufgabe task
Die Etablierung eines solchen innovativen Screening-Verfahrens für Krebs-Patienten (insbesondere NSCLC Patienten), als diagnostische Dienstleistung zur Unterstützung der prä- und postoperativen Chemotherapie bei einem Rezidiv ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. The establishment of such an innovative screening method for cancer patients (especially NSCLC patients), as a diagnostic service to support the pre- and postoperative chemotherapy in a recurrence is the object of the present invention.
Weiterhin ist die Selektion und Anreicherung von Zellen, die durch chemische und/oder physikalische Behandlung entstanden sind, eine wichtige Aufgabe, um das krebserzeugende Potential des wirksamen Mediums zu erkennen. Furthermore, the selection and accumulation of cells, which have arisen by chemical and / or physical treatment, an important task to detect the carcinogenic potential of the active medium.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Zur Lösung dieser Aufgaben dienen 2 Ansätze:
- • Zum einen wird gesundes Gewebe einem Medium (chemisch/physikalisch) das Krebszellen erzeugt (Induktion von Tumorzellen) ausgesetzt, um dessen krebserzeugendes Potential zu erkennen.
- • Zum anderen wird weiterhin geprüft, ob die Tumorzellen in gesundes Gewebe migrieren und dort neue prä- oder neoplastische Zellen/Zellcluster bilden.
- • Anhand dieser Zell-basierten Ansätze wird ermittelt, welche Therapie- und Erkennungsmethoden sich für das jeweilige Medium beziehungsweise für das betroffene Patientenmaterial zur Behandlung und Erkennung des vorliegenden Tumortyps am besten eignen.
- • On the one hand, healthy tissue is exposed to a medium (chemical / physical) that causes cancer cells (induction of tumor cells) to recognize its carcinogenic potential.
- • On the other hand, it is still being examined whether the tumor cells migrate into healthy tissue and form new pre- or neoplastic cells / cell clusters there.
- • These cell-based approaches are used to determine which therapy and detection methods are most suitable for the respective medium or patient material for the treatment and detection of the tumor type.
Ein Zell-basiertes Monitoring am Patientenmaterial hinsichtlich solcher Tumorzellen ist die Basis für die Entwicklung eines Prädiktionstestes zur Abschätzung des Rezidivrisikos. Ein solcher Test kann dann als diagnostische Dienstleistung (z.B. in Kliniken) zur möglichen Verbesserung der Chemotherapie angeboten werden. Die Pharmaindustrie könnte dann den vorgeschlagenen Ansatz zur Entwicklung neuer Chemotherapeutika für die Behandlung migrierender neoplastischer Zellen nutzen. Cell-based monitoring of patient material for such tumor cells is the basis for the development of a prediction test to estimate the risk of recurrence. Such a test may then be offered as a diagnostic service (e.g., in clinics) for the potential improvement of chemotherapy. The pharmaceutical industry could then use the proposed approach to the development of new chemotherapeutic agents for the treatment of migrating neoplastic cells.
Es wurde gezeigt, dass man die Tumorzellen in einem neuen in vitro-Langzeitkulturverfahren selektiv in den Gewebekulturen anreichern, erfassen und die Wirksamkeit verschiedener Chemotherapeutika oder spezieller Erkennungsverfahren an ihnen prüfen kann. Die Bestimmung des wirksamen individuellen Chemotherapie-Spektrums, als Dienstleistung für Kliniken, dient der Optimierung einer erfolgreichen Behandlung der betroffenen Patienten. Die Anreicherung der Tumorzellen in einem Computer-gesteuerten Langzeitkultivierungssystem, (CULTEX®LTC Modul) bietet die Möglichkeit, ein standardisiertes Kulturverfahren routinemäßig für die Diagnostik und Behandlung einzusetzen. It has been demonstrated that the tumor cells can be selectively enriched in tissue culture in a new in vitro long-term culture procedure and can test for the efficacy of various chemotherapeutic agents or specific detection methods on them. The determination of the effective individual chemotherapy spectrum, as a service for clinics, serves to optimize a successful treatment of the affected patients. The enrichment of tumor cells in a computer-controlled long-term cultivation system (Cultex ® LTC module) provides the opportunity to use a standardized culture method routinely used for diagnosis and treatment.
Für die Pharmaindustrie dürfte das beschriebene Vorgehen von großem Interesse sein, insbesondere dann wenn die Entwicklung neuer Chemotherapeutika für genetisch veränderten Tumorzellen erforderlich wird. Ein neuer innovativer Anwendungsbereich wäre mit diesem experimentellen Ansatz möglich, auch für chemisch und/oder physikalisch induzierte Tumorzellen. For the pharmaceutical industry, the described procedure is likely to be of great interest, especially if the development of new chemotherapeutic agents for genetically modified tumor cells is required. A new innovative application would be possible with this experimental approach, even for chemically and / or physically induced tumor cells.
Es werden nun verschiedene Lösungswege der vorgelegten Erfindung beispielhaft anhand der Verwendung von Bronchialepithelzellen beschrieben:
Am Anfang steht die Isolierung von Bronchialepithelzellen verschiedener NSCLC Patienten und die Etablierung von 2D Kulturen aus diesen isolierten Zellen. Die Isolierung von Bronchialepithelzellen bzw. deren Vorläuferzellen erfolgt aus Klinikproben, die sowohl aus Tumor-nahem als auch „gesunden“ Gewebeanteilen stammen (Operationsmaterial von Tumorpatienten). Various solutions of the present invention will now be described by way of example with reference to the use of bronchial epithelial cells:
Initially, the isolation of bronchial epithelial cells from various NSCLC patients and the establishment of 2D cultures from these isolated cells. The isolation of bronchial epithelial cells or their progenitor cells takes place from clinical samples which originate both from tumor-related as well as "healthy" tissue portions (surgical material of tumor patients).
Das Verfahren wird unter Verwendung etablierter Isolierungskontrolle (Standardarbeitsanweisungen – SAAs) angewendet. In der Regel sind drei Wochen für die Isolierung nötig, wobei die angelegten Zellkulturen täglich hinsichtlich ihres Zellwachsums geprüft und Fortschritte dokumentiert werden. Die Zellpopulationen werden dann charakterisiert (immunhistochemische Charakterisierung und genetische Untersuchungen der isolierten Zellen). The procedure is applied using established isolation control (standard operating procedures - SAAs). As a rule, three weeks are required for the isolation, whereby the applied cell cultures are checked daily for their cell growth and progress is documented. The cell populations are then characterized (immunohistochemical characterization and genetic studies of the isolated cells).
Ein zweiter Verfahrensschritt ist die Erstellung differenzierter 3D Kulturen aus isolierten Bronchialepithelzellen. Aus diesen werden sogenannte ALI(Air liquid Interface)-Kulturen hergestellt, die auf mikroporösen Membranen wachsen und basal über die Membranporen mit Nährstoffen versorgt werden. Apikal stehen sie – in Analogie zur Lunge – mit der umgebenden Atmosphäre bzw. Atemluft in Kontakt. ALI-Kulturen bedeutet, dass solche Zellen unmittelbar an der Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht kultiviert werden. Enthalten die Zellproben neoplastische Zellen oder Zellklone, so finden sich diese meist nur in geringer Anzahl in einer Gesamtpopulation und entgehen deshalb routinemäßigen Zellkontrollen. Dies gilt auch für Zellkulturen, die einem chemischen oder physikalischen Medium ausgesetzt wurden. A second process step is the creation of differentiated 3D cultures from isolated bronchial epithelial cells. From these, so-called ALI (Air Liquid Interface) cultures are produced, which grow on microporous membranes and are supplied basally via the membrane pores with nutrients. Apical they are - in analogy to the lungs - in contact with the surrounding atmosphere or respiratory air. ALI cultures means that such cells are cultured directly at the air-liquid interface. If the cell samples contain neoplastic cells or cell clones, they are usually found only in small numbers in a total population and therefore escape routine cell controls. This also applies to cell cultures that have been exposed to a chemical or physical medium.
Insbesondere unter den ALI-Bedingungen bilden die Zellen nach einer Inkubationszeit von ca. 28 Tagen pseudostratifizierte, differenzierte 3D Konstrukte, d.h., die Kulturen zeigen jetzt Zilien-tragende sowie Mucus-produzierende Zellen, vergleichbar mit dem in vivo Zustand hinsichtlich Organisation und Struktur. In vivo bedeutet: die Morphologie und Physiologie der Zellen ist mit den Befunden im lebenden Organismus vergleichbar. Especially under the ALI conditions, after an incubation period of about 28 days, the cells form pseudostratified, differentiated 3D constructs, i.e., the cultures now show cilia-bearing as well as mucus-producing cells, comparable to the in vivo state of organization and structure. In vivo means: the morphology and physiology of the cells is comparable to the findings in the living organism.
Im dritten Schritt erfolgt die Selektion und Anreicherung von neoplastischen Zellen/Zellclustern mit einem speziell für diese Fragen geeigneten Langzeitkulturverfahren. Nach einer Inkubationsphase von 14 Tagen, d.h., nach vollständiger Anlage der differenzierten Zellen, werden die Zellkulturen für mindestens weitere 14 Tage in das CULTEX®LTC Modul für eine Computer-gesteuerte Langzeitkultivierung bei optimaler Nährstoffversorgung gebracht. Unter solchen Bedingungen kommt es dann zur Selektion und Anreicherung möglicher neoplastischer Zellen. Dies beruht darauf, dass sich normale epitheliale Zellen aufgrund ihrer fortgeschrittenen Differenzierung nicht weiter vermehren, während omnipotente neoplastische Zellen bei entsprechender Nährstoffversorgung eine rege Teilungsaktivität zeigen und sich in den basalen und mittleren Zellschichten anreichern. Für Zellen, die mit einem chemischen und/oder physikalischen Medium behandelt wurden, bedeutet dies, dass man für das Wirkmedium ein krebserzeugendes Potential nachweisen kann. In the third step, the selection and enrichment of neoplastic cells / cell clusters is carried out with a long-term culture method that is especially suitable for these questions. After an incubation period of 14 days, that is, after the complete installation of the differentiated cells, the cell cultures can be brought at the optimum nutrient supply for at least another 14 days in the Cultex ® LTC module for a computer-controlled long-term cultivation. Under such conditions, then, selection and accumulation of possible neoplastic cells occurs. This is due to the fact that normal epithelial cells do not proliferate due to their advanced differentiation, whereas omnipotent neoplastic cells, with appropriate nutrient supply, show an active division activity and accumulate in the basal and middle cell layers. For cells that have been treated with a chemical and / or physical medium, this means that one can detect a carcinogenic potential for the active medium.
In einem CULTEX®LTC Modul lassen sich maximal 24 ALI-Kulturen unterbringen und maximal 4 Module in einem dazugehörenden Brutschrank. Der Einsatz dieser Technik erlaubt sowohl den Nachweis von migrierenden Tumorzellen als auch eine gezielte Prüfung an angereicherten Tumorzellen auf ihre Sensitivität gegenüber ausgewählten Chemotherapeutika. A maximum of 24 ALI cultures can be accommodated in a CULTEX ® LTC module and a maximum of 4 modules in a corresponding incubator. The use of this technique allows both the detection of migrating tumor cells as well as a targeted examination of enriched tumor cells for their sensitivity to selected chemotherapeutic agents.
Der vierte und nunmehr letzte Verfahrensschritt ist das Screening von Chemotherapeutika. 3D Kulturen von den Patientenproben werden nun unter der Voraussetzung der Anreicherung von neoplastischen Zellen, in Anlehnung an das Patienten-spezifische Therapiekonzept mit Chemotherapeutika behandelt. Die Zellkulturen werden schließlich histologisch beurteilt und Veränderungen photographisch dokumentiert. The fourth and now final procedural step is the screening of chemotherapeutic agents. 3D cultures of the patient samples are now treated with the prerequisite of enrichment of neoplastic cells, based on the patient-specific treatment concept with chemotherapeutic agents. The cell cultures are finally assessed histologically and changes are documented photographically.
Solche Studien geben Aufschluss, ob die eingesetzten Therapeutika an den Zellen Wirkungen zeigen, oder ob für den Patienten eine neue Behandlungsstrategie entwickelt werden muss, um das Risiko hinsichtlich der Bildung eines Rezidivs zu minimieren. Such studies provide insight into whether the therapeutics used on the cells are effective, or whether a new treatment strategy needs to be developed for the patient to minimize the risk of recurrence.
In gleicher Weise gilt dies für chemisch/physikalisch induzierte Tumorzellen, d.h. ihre Empfindlichkeit gegen entsprechende Erkennungs- und Therapiemethoden kann auch hier überprüft beziehungsweise bestimmt werden. Similarly, this applies to chemically / physically induced tumor cells, i. their sensitivity to appropriate detection and therapy methods can also be checked or determined here.
Erfindungsgemäß sollte das beschriebene Verfahren natürlich nicht nur bei Bronchialepithelzellen Anwendung finden, sondern bei möglichst allen Zell- und Gewebestrukturen eines Lebewesens, bei dem unkontrolliertes Wachstum von Zellen stattfindet. According to the invention, the method described should, of course, be used not only in bronchial epithelial cells, but in as far as possible all cell and tissue structures of a living being in which uncontrolled growth of cells takes place.
Figurenbeschreibung figure description
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Abbildungen; diese zeigen in Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings; these show in
Gemäss
Die Kulturen wurden hierzu unter konventionellen Bedingungen im Brutschrank, auch abgekürzt IC genannt, und parallel unter Langzeitkulturbedingungen in einem CULTEX®LTC Modul für 28 beziehungsweise 38 Tagen kultiviert, als Voraussetzung für eine in vivo vergleichbare Differenzierung. Die Vergrößerung der Abbildung hat den Faktor 630. The cultures were for this under conventional conditions in the incubator, also abbreviated IC called, and parallel under Long-term culture conditions, cultured in a Cultex ® LTC module for 28 or 38 days, as a condition for a comparable in vivo differentiation. The enlargement of the figure has the factor 630.
Mittels der oben beschriebenen Technologie zur Langzeitkultivierung an der Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht, sprich ALI-Kulturen, können sowohl normale als auch genetisch veränderte Zellen des Respirationstraktes vom Menschen wie z.B. Bronchialzellen in der Art gezüchtet werden, dass sie histologisch als auch immunhistologisch sehr große Homologie mit der natürlichen Bronchialschleimhaut aufweisen. By means of the above-described technology for long-term cultivation at the air-liquid boundary layer, ie ALI cultures, both normal and genetically modified cells of the respiratory tract of humans, such as e.g. Bronchial cells are bred in such a way that they have histologically as well as immunohistologically very high homology with the natural bronchial mucosa.
In der
In Abbildungsteil A wird ein Hämatoxylin/Eosin gefärbter Schnitt der Kultur dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die oberste Zellschicht aus Zilien-tragenden und Mukus-produzierenden Zellen besteht, die vergleichbar sind mit normalem Bronchialepithel der Lunge. In Figure A, a hematoxylin / eosin stained section of the culture is shown. It can be clearly seen that the upper cell layer consists of cilia-bearing and mucus-producing cells that are comparable to normal bronchial epithelium of the lung.
Die Abbildungsteile B und C sind immunhistochemische Markierungen von Cylokeratin 13, weiterhin mit CK13 abgekürzt, positive Zellen als Marker für präneoplastische Zellen. Die Kulturen zeigen, neben unauffälligen Epithelabschnitten gemäss Abbildungsteil B, in den unteren und mittleren Zelllagen CK13 positive Zellen
Diese Untersuchungen mit isolierten Bronchialepithelzellen, also Primärzellen, aus Resektionsmaterial von NSCLC- Patienten ergaben, dass selbst im Bereich klinisch "gesunder" Gewebeanteile mit präneoplastischen Zellen zu rechnen ist, welche
In
Differenzierte Zellkulturen, d.h., Zilien-tragende und Mukus-produzierende Zellen, die aus solchen Gewebeproben im sogenannten Langzeitverfahren im CULTEX®LTC Modul kultiviert wurden, zeigen mit fortschreitender Kultivierung innerhalb von vier Wochen an der Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht die Anreicherung von präneoplastischen Zellen in den basalen und mittleren Zellschichten. Diese Befunde deuten darauf hin, dass diese Patienten ein erhöhtes Risiko zur Bildung von Rezidiven aufweisen und hinsichtlich einer wirksamen Chemotherapie speziell eingestellt werden müssen. Differentiated cell cultures, ie, cilia-bearing and mucus producing cells that have been cultured from such tissue samples in the so-called long-term process in Cultex ® LTC module, show progresses cultivation within four weeks at the air-liquid interface, the enrichment of pre-neoplastic cells in the basal and middle cell layers. These findings indicate that these patients are at increased risk of relapsing and need to be specifically hired for effective chemotherapy.
Dieser technologische und experimentelle Ansatz ist von Bedeutung sowohl für die grundlagenorientierte als auch anwenderorientierte Forschung, da sie vergleichbare toxikologische Untersuchungen von Wirkstoffen (z.B. Pharmazeutika, Wachstumsfaktoren, Zytokine) und Schadstoffen (Zigarettenrauch, Partikel, Aerosole) auf spezifische Zellpopulationen innerhalb des Epithelzellverbandes zur Risikoabschätzung und zur Herstellung von Ausgangsmaterial für zell- bzw. molekularbiologische Anschlussuntersuchungen erlaubt. This technological and experimental approach is relevant for both basic and user-oriented research, as it involves comparable toxicological studies of drugs (eg pharmaceuticals, growth factors, cytokines) and pollutants (cigarette smoke, particles, aerosols) on specific cell populations within the epithelial cell association for risk assessment and for the preparation of starting material for cell or molecular biological follow-up examinations allowed.
Gemäss
Weiterhin sagt
Eine Limitierung dieser Zellmodelle besteht in der hohen Variabilität zwischen den Spendern und der Verfügbarkeit der Zellkulturen, da sie nach wenigen Passagen ihre in vivo Eigenschaften verlieren. Hier bietet eine immortalisierte Zelllinie (z.B. CL-1548; Cultex Laboratories GmbH), die im Vergleich zu den normalen Ausgangszellen einen vergleichbaren Phenotyp aufweist, jederzeit verfügbar ist und ihre Differenzierungseigenschaften über einen langen Kultivierungszeitraum behält, die einzigartige Möglichkeit ein reproduzierbares und jederzeit verfügbares Tumormodell zu etablieren. A limitation of these cell models is the high variability between the donors and the availability of the cell cultures, since they lose their in vivo properties after a few passages. Here, an immortalized cell line (eg, CL-1548, Cultex Laboratories GmbH), which has a comparable phenotype compared to the normal parent cells, is readily available, and retains its differentiation characteristics over a long culture period, providing the unique opportunity for a reproducible and readily available tumor model establish.
Speziell die Langzeitkultivierung von derartigen 3D-Zellmodellen über mehrere Wochen führt zu einer Anreicherung von transformierten Zellen (Tumorzellen), die sich in einem voll differenzierten 3D-Bronchialepithel vermehren und ausbreiten können, während das Epithel an sich seinen Phenotyp beibehält. Diese Kombination gestattet die Etablierung eines 3D-Tumormodels, welches in folgender Hinsicht zur gesundheitlichen Vorsorge des Verbrauchers und Patienten eingesetzt werden kann:
- 1. Toxikologische Untersuchung von Wirk- und Schadstoffen zur Risikoabschätzung
- 2. Testung des kanzerogenen (krebserzeugenden) Potentials von Wirkstoffen (Expositionspellets) an artifizieller Bronchialschleimhaut zur lokal begrenzten Induktion transformierter Zellen.
- 3. Überprüfung der Wirksamkeit von Chemotherapeutika auf derart induzierte neoplastische Läsionen oder migrierende Tumorzellen/-cluster aus Patientenproben.
- 4. Plattform für die Entwicklung neuer Behandlungsansätze, insbesondere chemotherapeutischer Ansätze.
- 1. Toxicological study of active substances and pollutants for risk assessment
- 2. Testing of the carcinogenic (carcinogenic) potential of active substances (exposure pellets) on artificial bronchial mucosa for the localized induction of transformed cells.
- 3. Review of the efficacy of chemotherapeutic agents on such induced neoplastic lesions or migrating tumor cells / clusters from patient samples.
- 4. Platform for the development of new treatment approaches, especially chemotherapeutic approaches.
Eine kurze Erklärung zum CULTEX®LTC Modul, wie dies in der
Die Selektion und Anreicherung von Tumorzellen in einem Computergesteuerten Langzeitkultivierungssystem (CULTEX®LTC Modul) bietet die Möglichkeit ein solches standardisiertes Kulturverfahren routinemäßig für die Diagnostik einzusetzen, um die Wirksamkeit verschiedener Chemotherapeutika an den Tumorzellen zu prüfen. Die Bestimmung des wirksamen individuellen Chemotherapiespektrums, als Dienstleistung für Kliniken, dient der Optimierung für eine erfolgreiche Behandlung der Patienten. The selection and enrichment of tumor cells in a computer-controlled long-term cultivation system (Cultex ® LTC module) allows such a standardized culture methods use routinely for the diagnosis to test the efficacy of various chemotherapeutic agents to the tumor cells. The determination of effective individual chemotherapy spectrum, as a service to clinics, serves to optimize for successful treatment of patients.
Für die Pharmaindustrie müssten die beschriebenen Zellmodelle von großem Interesse sein, da diese für die Entwicklung von neuen Chemotherapeutika vor allem bei genetisch veränderten Tumorzellen herangezogen werden könnten. Bezugszeichenliste
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- Pipinikas et al. (2014) sowie Baccelli und Trump (2014) [0008] Pipinikas et al. (2014) and Baccelli and Trump (2014) [0008]
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102016104212.9A Active DE102016104212B4 (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | Method for suitable therapy and detection methods in lung cancer |
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DE (1) | DE102016104212B4 (en) |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
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-
2016
- 2016-03-08 DE DE102016104212.9A patent/DE102016104212B4/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014086412A1 (en) | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Mohr, Ulrich | Device and procedure for the long-term supply of cell cultures with medium |
Non-Patent Citations (2)
Title |
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AUFDERHEIDE, M. [u.a.]: A new computer-controlled air-liquid interface cultivation system for the generation of differentiated cell cultures of the airway epithelium. Exp. Toxicol. Pathol. (Januar 2016; elektronisch veröffentlicht 24.10.2015) 68 (1) 77-87 * |
Pipinikas et al. (2014) sowie Baccelli und Trump (2014) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016104212B4 (en) | 2019-08-29 |
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