Dokument: Metabolisierung und Effizienz der 5-Aminolävulinsäurebasierten photodynamischen Therapie in Zellen des Medulloblastoms
| Titel: | Metabolisierung und Effizienz der 5-Aminolävulinsäurebasierten photodynamischen Therapie in Zellen des Medulloblastoms | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54841 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20201130-080350-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Briel-Pump, Anna [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | PD Dr. rer. nat. Sorg, Rüdiger [Gutachter] Prof. Dr. Reifenberger, Guido [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Medulloblastome (MB) sind die häufigsten bösartigen Hirntumoren im Kindesalter. Patienten mit hohem Risiko haben eine schlechte Prognose und vor allem jung erkrankte Patienten leiden auch nach Remission unter den Langzeitfolgen der Therapie. Aufgrund dessen müssen weitere Therapieoptionen eruiert werden. Bei Glioblastomen (GBM), den häufigsten bösartigen Hirntumoren im Erwachsenenalter, führt die Verabreichung von 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) zur Anreicherung von Protoporphyrin IX (PPIX) in den Tumorzellen. In der fluoreszenzgesteuerten Chirurgie wird dieses Phänomen genutzt, um den Tumor intraoperativ zu identifizieren und hierdurch das Ausmaß der Tumorresektion zu verbessern. Zudem ist PPIX ein Photosensitizer und seine Anregung während der photodynamischen Therapie (PDT) führt zu einer phototoxischen Reaktion, in deren Verlauf die Tumorzellen absterben. Ob MB-Zellen PPIX anreichern und dies zu einer Sensitivität der Zellen für die PDT führt, und ob ggf. das Enzym Ferrochelatase sowie das ABCG2 Transporterprotein (CD338) daran beteiligt sind, wird in dieser Arbeit beleuchtet.
Humane MB-Zelllinien mit (Med8A und D283) bzw. ohne Amplifikation des MYC-Gens (UW228-2 und ONS76) wurden mit steigenden Konzentrationen von 5-ALA inkubiert und nach unterschiedlichen Zeitpunkten wurde die PPIX-Anreicherung durchflusszytometrisch gemessen. Um die Sensitivität der Tumorzellen für die PDT zu ermitteln, wurden sie anschließend mit Laserlicht der Wellenlänge 635 nm bestrahlt (18.75 J/cm2) und nach 24 Stunden die Zellvitalität mittels des WST-1-Tests quantifiziert. Die Expression der Ferrochelatase wurde mittels quantitativer Polymerasekettenreaktion gemessen, die Aktivität durch die enzymatische Umsetzung von PPIX zu Zink-Protoporphyrin, während die Expression von CD338 durchfluss-zytometrisch ermittelt wurde. Alle MB-Zelllinien akkumulierten zeit- und dosisabhängig PPIX nach 5-ALA-Applikation und wurden sensitiv für die PDT-induzierte Phototoxizität. Nicht alle Zellen innerhalb der MB-Zelllinien wurden PPIX positiv, und die PPIX-Akkumulation insbesondere nach kürzeren Inkubationsperioden und bei niedrigen 5-ALA-Konzentrationen war im Vergleich zu U373 GBM-Zellen reduziert. Insgesamt war die Phototoxizität bei MB-Zellen mit amplifiziertem MYC-Gen mehr ausgeprägt jedoch geringer als bei U373 GBM-Zellen. Unterschiede in der Ferrochelatase-Expression konnten nicht festgestellt werden, aber die enzymatische Aktivität war in MB-Zellen geringer als in GBM-Zellen, während CD338 nur auf den MB-Zelllinien exprimiert wurde. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass MB-Zellen eine niedrige Ferrochelatase-Expression und -Aktivität besitzen, PPIX nach 5-ALA-Applikation akkumulieren und auf eine anschließende PDT sensitiv reagieren. Diese Photosensitivität war bei MB-Zellen mit amplifiziertem MYC-Gen besonders ausgeprägt. Im Vergleich zu GBM-Zellen war die PPIX-Akkumulation in MB-Zellen reduziert, auf eine Subpopulation der Zellen begrenzt und resultierte in einer geringeren Photosensitivität, wofür die Expression des ABCG2 Transporterproteins auf den MB-Zellen verantwortlich sein könnte.Medulloblastoma (MB) is the most common malignant primary brain tumor of childhood. High risk patients still have a poor outcome, and especially young patients suffer even after remission from standard therapy induced sequelae. Therefore, other therapeutic options need to be explored. In glioblastoma (GBM), the most frequent malignant brain tumor in adults, application of 5-aminolaevulinic acid (5-ALA) results in selective accumulation of protoporphyrin IX (PPIX) in the tumor cells. This can be exploited during fluorescence-guided surgery to identify tumor tissue intraoperatively, allowing to increase the extent of tumor resection. Moreover, PPIX is a photosensitizer, which upon excitation during photodynamic therapy (PDT) initiates a phototoxic reaction, killing the tumor cells. It is not entirely clear, whether MB cells also accumulate PPIX, become sensitive to PDT-induced phototoxicity and whether ferrochelatase as well as the ABCG2 transporter protein (CD338) are possibly involved. Human MYC-amplified (Med8A and D283) and non-amplified (UW228-2 and ONS76) MB cell lines were incubated for 2 - 6 h with increasing doses of 5-ALA, and PPIX accumulation was determined by flow cytometry. To assess sensitivity to PDT, cells were subsequently exposed to laser light of 635 nm wavelength (18.75 J/cm2), and after an additional 24 h culture period, viability of cells was quantified using the WST-1 assay. Expression of ferrochelatase was detected by quantitative polymerase chain reaction. Ferrochelatase activity was quantified by measuring the enzymatic conversion of PPIX to zinc-protoporphyrin. Expression of CD338 was detected by flow cytometry. All MB cell lines showed a time- and dose-dependent accumulation of PPIX after exposure to exogenous 5-ALA and became sensitive to PDT-induced phototoxicity. Not all cells within the MB cell lines became PPIX positive, and PPIX accumulation was reduced compared to U373 GBM cells at shorter incubation periods and limiting 5-ALA doses. Overall, photosensitivity was more pronounced in MYC-amplified MB cells, but always lower compared to GBM cells. There was no difference in expression of ferrochelatase, but enzymatic activity appeared to be reduced in the MB cells compared to U373 GBM cells, whereas CD338 was expressed on the MB cells only. In summary, MB cells show low expression and enzymatic activity of ferrochelatase, accumulate PPIX after application of 5-ALA and become sensitive to subsequent PDT. Photosensitivity is more pronounced in MYC-amplified cells. In contrast to GBM cells, however, PPIX accumulation appears to be reduced, restricted to a subset of cells and associated with lower photosensitivity of the MB cells, possibly due to expression of the ABCG2 transporter protein on MB cells. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 30.11.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 30.11.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 22.04.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.10.2020 |
