Dokument: Experimentelle Untersuchungen zur Wirksamkeit der Ciprofloxacin und 5-Aminolävulinsäure gestützten Photodynamischen Therapie an immortalisierten humanen Chordomzelllinien in vitro

Titel:	Experimentelle Untersuchungen zur Wirksamkeit der Ciprofloxacin und 5-Aminolävulinsäure gestützten Photodynamischen Therapie an immortalisierten humanen Chordomzelllinien in vitro
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59384
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220427-082050-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Gull, Hanah [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 11,96 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.04.2022 / geändert 21.04.2022
Beitragende:	Prof. Dr. med. Cornelius, Jan Frederick [Gutachter] PD. Dr. rer. nat. Rüdiger Sorg [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Chordome sind sehr seltene, lokal aggressiv wachsende Tumore, die sich aus Relikten der embryonalen Notachorda entwickeln. Sie kommen typischerweise an der Schädelbasis, dem Sakrum und etwas seltener in der mobilen Wirbelsäule vor. Die Therapie der Wahl besteht aus bestmöglicher Resektion, die jedoch häufig aufgrund von anatomischen Gegebenheiten limitiert ist. Die klassische adjuvante Therapie ist proble- matisch, da Chordome als chemo- bzw. strahlenresistent gelten. Neue Behandlungs- strategien sind daher dringend notwendig. Die 5-Aminolävulinsäure gestützte Photodyamische Therapie (5-ALA PDT), die sich bereits für andere Tumorentitäten als wirksam erwiesen hat, könnte als Alternative infrage kommen. Das Wirkprinzip ist, dass exogenes 5-ALA durch Feedback-Hemmung in der Hämbio- synthese eine Akkumulation von Protoporphyrin (PPIX) in neoplastischen Zellen induziert. Dort fungiert PPIX dann als Photosensibilisator, wenn es mit monochromatischem Licht der geeigneten Wellenlänge (635 nm) bestrahlt wird. Letztlich bilden sich reaktive Sauerstoffradikale, welche dann zum Zelltod führen. Weiter optimiert werden kann eine 5-ALA PDT durch Fluorchinolone, wie z.B. Ciprofloxacin, welche als Chelatbildner Eisen binden. Dies wiederum führt zur gesteigerten Akkumulation des Photosensibilisators PPIX. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss von 5-ALA-PDT auf drei verschiedene immortalisierte humane Chordomzelllinien in vitro untersucht. Weiterhin wurden der Effekt von Ciprofloxacin sowie unterschiedliche 5-ALA Inkubationszeiten getestet. Die Experimente wurden an den drei Chordomzelllinien U-CH2, U-CH2B bzw. U-CH2A durchgeführt. Nach 24-stündiger Vorinkubation mit unterschiedlichen Ciprofloxacin- Konzentrationen wurden die Zellen für weitere 4 oder 6 Stunden mit unterschiedlichen 5- ALA-Dosierungen inkubiert und anschließend der PDT ausgesetzt. Die Zellen wurden mit einem Diodenlaser 625 Sekunden lang bei λ = 635 nm bestrahlt, was einer Bestrahlung von 15.6 J / cm² entspricht. In jeder Zelllinie wurden hauptsächlich zwei Versuchsgruppen untersucht: Zellen, die sowohl mit 5-ALA und Ciprofloxacin behandelt wurden vs. Zellen, die lediglich mit 5-ALA vorinkubiert wurden. Darüber hinaus wurden Negativproben untersucht. Die Vitalität der Zellen nach der PDT wurde durch einen WST-1-Assay quantifiziert.Die 5-ALA-PDT wurde erfolgreich an drei menschlichen immortalisierten Chordomzell- linien durchgeführt. Die Wirkung von 5-ALA-PDT konnte durch die zusätzliche Zufuhr von Ciprofloxacin signifikant gesteigert werden. Unterschiedliche Inkubationszeiten (4h oder 6h) spielten eine untergeordnete Rolle. Alle getesteten Chordomzelllinien zeigten eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber der (Ciprofloxacin-) 5-ALA-basierten PDT. Weitere Experimente sind erforderlich, um diese proof-of-principle Ergebnisse weiter abzusichern. Chordomas are very rare, locally aggressively growing tumors that develop from relics of the notochord. They typically occur in the skull base, the sacrum and more rarely in the mobile spine. The main therapy is a best possible resection, which however is often limited due to anatomical conditions. Classic adjuvant therapy is problematic because chordomas are considered chemo- and radiation-resistant. New effective treatment modalities are therefore urgently needed. 5- aminolaevulinic acid based photodynamic therapy (5-ALA based PDT) could be an alternative as it already proved to be effective for other tumor entities. The mode of action is that exogenous 5-ALA induces an accumulation of protoporphyrin (PPIX) in neoplastic cells through feedback inhibition in the heme biosynthesis pathway. The accumulated PPIX acts as photosensitizer when irradiated with monochromatic light of the wavelength of 635 nm. Ultimately, reactive oxygen radicals are formed, which leads to cell death. 5-ALA PDT can be further optimized by fluoroquinolones such as for example ciprofloxacin, which bind iron ions as a chelating agent. This in turn leads to an increased accumulation of the photosensitizer PPIX. In the present study, the influence of 5-ALA-PDT on three different immortalized human chordoma cell lines was investigated in vitro. Furthermore, the effect of ciprofloxacin and different 5-ALA incubation times were tested. The experiments were carried out on the three chordoma cell lines U-CH2, U-CH2B and U- CH2A, respectively. After preincubation for 24 hours with different concentrations of ciprofloxacin, the cells were incubated for further 4 or 6 hours with different doses of 5- ALA and then exposed to PDT. The cells were irradiated with a diode laser for 625 seconds at λ = 635 nm, which corresponds to an irradiation of 15.6 J / cm². Mainly two experimental groups were examined in each cell line: cells that were treated with both 5-ALA and ciprofloxacin vs. cells that were only preincubated with 5-ALA. In addition, negative controls were examined. The vitality of the cells after PDT was quantified by a WST-1 assay. The 5-ALA-PDT was successfully performed on three human immortalized chordoma cell lines. The effect of 5-ALA-PDT could be significantly increased by the additional intake of ciprofloxacin. Different incubation times (4h or 6h) played a subordinate role. All tested chordoma cell lines showed a different sensitivity to the (ciprofloxacin-) 5-ALA- based PDT. Further experiments are required to further validate these proof-of-principle results.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	27.04.2022
Dateien geändert am:	27.04.2022
Promotionsantrag am:	18.12.2021
Datum der Promotion:	19.04.2022