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Titel:Die Rolle des SCF/c-Kit-Signalweges für das klonogene Überleben und Invasionsverhalten nach Photonenbestrahlung in humanen nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomzellen
Autor:Saulich, Miriam Farisai
Weitere Beteiligte: Engenhart-Cabillic, Rita (Prof. Dr. med)
Erscheinungsjahr:2019
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2019/0305
DOI: https://doi.org/10.17192/z2019.0305
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2019-03053
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):The role of SCF/c-Kit pathway for clonogenic survival and invasion after x-irradiation in human non-small lung cancer cells

Dokument

Schlagwörter:
3D cell culture, Clonogenic survival, Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom, SCF/c-Kit-Signalweg, Zellbeweglichkeit, X-irradiation, klonogenes Überleben, Invasion, NSCLC, Cancer cell motility, SCF/c-Kit pathway, Stammzellenfaktor, Strahlentherapie, NSCLC, 3D-Zellkultur, Photonenbestrahlung

Zusammenfassung:
Die Metastasierung eines Tumors ist neben der lokalen Tumorkontrolle entscheidend für das Überleben eines Tumorpatienten. Der SCF/c-Kit-Signalweg ist häufig in Tumoren überexprimiert und beeinflusst Tumorentstehung, die Proliferation, die Migration sowie die Therapieresistenz. In dieser Arbeit sollte sowohl für eine 2D- als auch eine 3D-Kultur untersucht werden, welchen Einfluss dieser Signalweg auf die Strahlenempfindlichkeit der NSCLC-Zelllinien H23 und H226 hat und sich damit möglicherweise als Biomarker hierfür eignet. Des Weiteren wurde geprüft, ob ionisierende Strahlung die Invasionsfähigkeit dieser Tumorzellen, von der die Metastasierung ganz wesentlich bestimmt wird, beeinflusst. Methodisch wurde zur Beantwortung dieser beiden Fragestellungen die Strahlenempfindlichkeit mit Hilfe des Koloniebildungstestes ermittelt und die Invasionsfähigkeit mittels BioCoat™ Matrigel™ Assays gemessen. Zwischen den untersuchten Adeno- (H23) und Plattenepithelkarzinom- (H226) Zelllinien bestand eine große Variation bezüglich des SCF- und c-Kit-Gehalts, der weder von Kulturbedingungen noch von ionisierender Strahlung beeinflusst wird. Im Vergleich zu einer 2D-Kultur zeigten die Zelllinien bei einer 3D-Kultivierung in Übereinstimmung mit der Literatur eine deutliche Radioresistenz. Eine Inhibition von SCF mittels spezifischer siRNA führte weder unter 2D noch unter 3D zu einer Radiosensibilisierung. Hingegen konnte in beiden Zelllinien unter 3D-Kultivierung eine signifikant höhere Invasionsfähigkeit als unter 2D-Kultivierung demonstriert werden. Dies kann auf einen EMT-ähnlichen Vorgang zurückgeführt werden, denn die Zellen zeigten unter 3D-Bedingungen eine gesteigerte Expression von Vimentin, N-Cadherin und einen reduzierten Gehalt an E-Cadherin. Demnach nehmen die Zellen in 3D einen eher mesenchymalen Phänotyp an, wodurch ihre Invasionsfähigkeit erheblich gesteigert wird. EMT-unabhängig wurde durch eine Hemmung des SCF/c-Kit-Signalweges eine Abnahme der Invasionsfähigkeit in beiden Zelllinien festgestellt. Ionisierende Strahlen hingegen haben weder einen Einfluss auf die Invasionsfähigkeit der untersuchten Zellen, noch beeinflussen sie die Expression EMT-assoziierter Gene. Meine Daten zeigen, dass generell eine Inhibition des SCF/c-Kit-Signalweges keine Radiosensibilisierung bewirkt. Daher scheint SCF nicht als Biomarker für eine effektive Strahlensensibilisierung beim NSCLC empfehlenswert. Weitere NSCLC-Zelllinien sollten dahingehend untersucht werden, um meine Vermutungen zu bestätigen. Ionisierende Strahlen haben bei den untersuchten NSCLC-Zellen keinen Einfluss auf die Invasionsfähigkeit, die jedoch durch eine Inhibition des SCF/c-Kit-Signalweges gehemmt werden kann. Daher könnte gerade für metastasierende NSCLC diese Inhibition in Kombination mit Strahlentherapie eine sinnvolle Strategie darstellen, was klinisch zu beweisen wäre. Zusammenfassend legen meine Daten nahe, dass für das NSCLC der SCF/c-Kit-Signalweg für die Metastasierung von großer Bedeutung ist, nicht jedoch für die Ausbildung einer Strahlenresistenz.

Summary:
Survival of cancer patients depents on local tumor controll and metastasis. The SCF/c-Kit pathway is often overexpressed in human tumors leading to an enhanced tumorigenesis, proliferation, migration and therapy resistance. In this work I analysed for the NSCLC cancer cell lines H23 and H226 growing under 2D and 3D culturing conditions whether the pathway influences radiosensitization and may be identified as a respective biomarker. It was also tested whether cancer cell motility determinding metastasis is affected by X-irradiation. Therefor radiosensitization was measured using a colony formation assay. Cell motility was tested with BioCoat™ Matrigel™ Assays. The tested adenocarcinoma (H23) and squamos-cell-carcinoma (H226) cell lines showed a profound variation in the expression of both c-Kit and SCF not being influenced by X-irradiation nor culturing conditions. Comparing 2D with 3D conditions, it was shown that cells grown in 3D were more resistant to X-irradiation as previously reported by others. Knock-down of SCF was generally found to result in no radiosensitization neither under 2D nor 3D conditions. For both cell lines an increase in cell motility was demonstrated when grown in 3D. This can be the result from an EMT-like change as indicated by the enhanced expression of vimentin and N-cadherin and reduction of E-cadherin. This effect was considered to result from a more mesenchymal phenotype under 3D cultural conditions leading to an increase of cell motility. This transition is independent from SCF/c-Kit pathway influencing cell motility. In contrast, X-irradiation did not modulate cell motility or EMT-associated genes. My data show that generally the knockdown of SCF/c-Kit pathway does not result in a radiosensitization. Therefore SCF does not appear to be an effectiv biomarker for radiosensitization in NSCLC. More NSCLC should be characterized to proof my assumptions to be true. In the tested cell lines X-irradiation did not modulate cell motility, which could be harmed by inhibition of SCF/c-Kit pathway. Therefore this inhibition combined with radiotherapy may provide a potential tool in metastatic NSCLC. Summarising my findings indicate that SCF/c-Kit pathway is very important for metastasis of NSCLC, but not for radioresistence.


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