Funktioneller Beitrag von endogenem und exogenem G-CSF und GM-CSF zu Proteaseexpression und Tumorinvasion von Kopf-Hals-Karzinomen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Hals-Kopf-Karzinome zeichnen sich durch eine große Aggressivität und invasives Wachstum aus. Frühere Arbeiten zeigten eine Korrelation von erhöhter Expression von G-CSF und GM-CSF mit verstärkter Invasivität. Die im Rahmen dieses Projektes durchgeführten weiteren Untersuchungen konzentrierten sich auf die Mechanismen dieser durch G-CSF und GM-CSF erhöhten Invasivität und konnten zeigen dass die Expression und Aktivierung verschiedener MMPs hierbei eine Rolle spielt. Die Analyse verschiedener G-CSF und GM-CSF exprimierender oder negativer Zellen in 2D und 3D Kulturen ergab Effekte auf die Expression von MMP-1, -2, -3, -9, -13, und -14. Im Einzelnen zeigte sich, dass in erhöhte G-CSF Expression in 3D in vitro Kollagenkulturen mit einer erhöhte Invasionsrate in das Stroma sowie mit verminderter Collagen-4 Deposition an der Tumor Stroma Grenze und erhöhter Expression von MMP-14 korrelierte. Neben diesen autokrinen Effekten zeigten Studien in vivo mit G-CSF überexprimierenden Klonen sowie die Stimulation mit G- CSF zudem verstärkte Rekrutiereung von MMP-9 positiven Ly-6G+ Neutrophilen und eine verstärkte Vaskularisierung. Die separate Analyse der Effekte von GM-CSF zeigte weiter die fördernde Wirkung dieses Faktors auf Migration, Invasion und stromale Aktivierung in vitro und in vivo. Dies korrelierte mit einer verstärkten Expression und Aktivierung von MMP-2, -9 und -26. Insbesondere MMP-26 erwies sich dabei als interessanter neuer Kandidat, da es verstärkt in prä- und frühinvasiven Gebieten zu finden war, was auf eine Rolle in der beginnenden Tumorinvasion schließen lässt. Die unerwartete Identifizierung einer der Zelllinien als Coloncarzinom- anstelle einer Kopf-Hals Karzinom Zelllinie brachte außerdem die Erkenntnis, dass Zellen aus anderen Tumoren der Schleimhäute zeigen, dass der tumorfördernde Effekt von G-CSF und GM-CSF nicht auf Tumore des Hals-Kopf- Bereiches beschränkt ist. Neben der Arbeit an den tumorfördernden Effekten von G- und GM-CSF wurde im Rahmen dieses Projektes ein 3D Zellkulturmodell entwickelt, in dem Tumorzellen auf einem Collagen-1-Gel mit eingebetteten Fibroblasten und Makrophagen kultiviert werden. Dieses komplexe 3D in vitro Modell erlaubt es, das Zusammenspiel dieser Zelltypen im Tumorgeschehen zu beobachten und einfach zu manipulieren. Wir konnten dieses Modell in murinem und humanen Hintergrund etablieren, so dass diese Methode auch die Analyse von Patientenmaterial zulässt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Integrating macrophages into organotypic co-cultures: a 3D in vitro model to study tumor-associated macrophages. PLoS One. 2012;7(7):e40058. Epub 2012 Jul 6
Gutschalk CM, Linde N, Hoffmann C, Yilmaz D, Mueller MM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040058)
