In-vitro Untersuchungen zum Glioblastom-induzierten Tropismus und zur Migrationsfähigkeit humaner mesenchymaler Progenitorzellen des Knochenmarks

Das Glioblastoma multiforme ist ein maligner hirneigener Tumor mit
einer bislang infausten Prognose. Humane mesenchymale
Progenitorzellen des Knochenmarks (hMSC) zeigen in-vitro und
in-vivo einen ausgeprägten glioblastom¬induzierten Tropismus. Sie
sind einfach in der Handhabung, weil sie leicht zu gewinnen, in
Kultur zu vervielfältigen und anschließend autolog zu
transplantieren sind. Diese Eigenschaften machen hMSC zu
vielversprechenden Kandidaten für eine zellbasierte Gentherapie des
Glioblastoms. Die molekularen Mechanismen, welche zu der
gerichteten Migration der hMSC hin zu den Glioblastomzellen führen
und die biologischen Wechselwirkungen zwischen Stammzellen und
Tumorzellen sind bisher kaum verstanden. Um erste Einblicke in
diese Wechselwirkungen zu erlangen, wurden im Rahmen des
vorliegenden Promotionsvorhabens in-vitro Untersuchungen zu den
Grundlagen des glioblastominduzierten Tropismus von hMSC
durchgeführt. Die Fragestellung befasste sich insbesondere damit,
welche Chemokine an der Vermittlung der glioblastomgerichteten
Migration von hMSC beteiligt sind. Hierzu wurden Migrationsversuche
mit einer modifizierten Boyden Kammer durchgeführt, wobei zunächst
einige bekannte glioblastomassoziierte Chemokin-kandidaten (IL-8,
NT-3, TGF-ß1, EGF, CNTF, GDNF, PDGF und BDNF) getestet wurden. Eine
signifikante chemotaktische Eigenschaft auf hMSC wurde hierbei für
IL-8, TGF-ß1 und NT-3 beobachtet. Die promigratorische Wirkung
dieser drei Chemokine erwies sich hierbei als
konzentrationsabhängig. Im Weiteren wurde nachgewiesen, dass die
bekannte chemotaktische Wirkung von glioblastom-konditioniertem
Medium auf hMSC durch die Zugabe von IL-8, TGF-ß, beziehungs¬weise
NT-3 neutralisierenden Antikörpern signifikant reduziert wird.
Somit konnte funktionell nachgewiesen werden, dass diese Chemokine
tatsächlich eine Rolle beim glioblastominduziertem Tropismus der
hMSC spielen. Ergänzend wurde mittels Immunfluoreszenzfärbung die
Expression der entsprechenden Chemokin¬rezeptoren auf den hMSC
nachgewiesen und die Sekretion der Chemokine durch die
Glioblastomzellen mittels ELISA quantifiziert. Aus Vorarbeiten
unserer Arbeitsgruppe ist bekannt, dass auch VEGF-A eine
chemotaktische Wirkung auf hMSC besitzt. Wie VEGF-A werden auch
IL-8, TGF-ß1 und NT-3 von Glioblastomen überexprimiert. Zudem wird
über diese Chemokine die Neoangiogenese jener Tumore vermittelt.
Dies führt zu der Hypo-these, dass Glioblastome die Migration der
hMSC aus dem peripheren Blut in das Tumorgebiet über
angiogenetische Signalwege vermitteln. Damit könnten hMSC an dem
Prozess der Angiogenese des Glioblastoms beteiligt sein. Ein
genaues Verständnis des möglichen Beitrages von hMSC zum
Glioblastomwachstum ist eine unabdingbare Voraussetzung für ihre
mögliche klinische Anwendung als gentherapeutische Vektoren beim
Menschen. Deshalb müssen zukünftig neben weiteren in-vitro vor
allem in-vivo Studien mit Langzeit-beobachtungen im Tiermodell
durchgeführt werden. In diesen Studien sollten die Auswirkungen
einer Transplantation nativer hMSC einerseits und genetisch
modifizierter therapeutischer hMSC andererseits auf das
Glioblastomwachstum untersucht werden. Die vielversprechenden
Ergebnisse der bisher vorliegenden Arbeiten lassen hoffen, dass in
nicht allzu ferner Zukunft eine bessere Therapie für Patienten mit
Glioblastom gefunden werden kann.