Innovative bildgebende Methoden zur Analyse des Umbaus Extrazellulärer Matrix als Merkmal neoplastischer Pathologien
Final Report Abstract
Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes sollte eine methodische Plattform zur Darstellung und Analyse der komplexen dermalen EZM etabliert und standardisiert werden, um zukünftig generelle Effekte unterschiedlicher Matrix-Steifigkeiten sowie verschiedener Zusammensetzungen der EZM in ihrer ganzen Komplexität auf TumorzelIinvasivität und Zellmotilität mittels moderner bildgebender Verfahren untersuchen zu können. Als Modell stand Haut von DDR2-defizienten- und Wildtyp-Mäusen zur Verfügung. Basierend auf der Arbeitshypothese, dass DDR2-defiziente Haut sich in seiner EZM-Komposition und Steifigkeit von Wildtyp-Haut unterscheidet, wurden zur Prüfung der Steifigkeit physikalische Methoden wie die Atomic Force Mikroskopie und die Rheometrie etabliert und eingesetzt. Bildgebende Methoden wie die 2Photonen-und Fluoreszenz-Mikroskopie zur Darstellung von Matrixkomponenten wie Kollagen wurden angewendet und die resultierenden Bilddaten zur Quantifizierung analysiert. Molekularbiologische und immunhistochemische Verfahren dienten der Untersuchung von unterschiedlichen Matrixkompositionen auf Gen- und Protein-Niveau. Weiterhin wurden Haut-Organkulturen von DDR2-defizienten Mäusen und Wildtyp-Kontrollen etabliert, um langfristig mechanobiologische Effekte, wie eine veränderte Steifigkeit der Tumorumgebung auf die Tumorprogression, zu untersuchen. Die AFM Analysen zeigten eine punktuell steifere dermale Matrix in DDR2-defizienten Mäusen. Weiterhin führten die Untersuchungen zur Charakterisierung DDR2-defizienter Dermis neben der Identifizierung differentiell geringer exprimierter Gene wie Sparc und Fcer1g, zu folgenden Erkenntnissen: DDR2-defiziente Haut enthält (I) mehr Kollagen als Wildtyp-Haut, (II), das Kollagen weist eine alternierende Fasermorphologie auf und ist (III) darüber hinaus stärker vernetzt als Haut der Wildtypgruppe. In einem weiteren Teilprojekt wurden Protokolle zur Kultivierung von Haut-Organkulturen von Hautproben beider Gruppen etabliert. Diese wurden als native dermale Matrix dafür genutzt, fluoreszierende Tumorzellen aufzusetzen, um das invasive Verhalten dieser Tumorzellen in die Haut zu analysieren. Dieser experimentelle Ansatz wird zurzeit methodisch weiter optimiert und die noch nicht fertiggestellten Versuche werden abgeschlossen. Ausgehend von den im Antrag formulierten Arbeitszielen liegt der wesentliche, im Projekt geleistete wissenschaftliche Beitrag, (I) in der Etablierung und Nutzung von bildgebenden Methoden und biomechanische Methoden zur Messung der Hautsteifigkeit und zur Darstellung der dermalen Matrix, (II) in dem verbesserten Verständnis von der Kollagenmorphologie, EZM-Zusammensetzung und Steifigkeit DDR2-defizienter Mäuse im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollen und (III) in der Entwicklung eines Protokolls für Hautorgankulturen am Beispiel von DDR2-defizienter Haut und Wildtyphaut mit der Perspektive der weiterführenden Analyse von Tumorzell-EZM-Interaktionen mit unterschiedlicher EZM-Steifigkeit.
