@phdthesis{Scherg2023,
  author    = {Scherg, Florian Alexander Rudolf},
  title     = {Entwicklung eines dreidimensionalen Zellkulturmodells zur Untersuchung der Apoptoseinduktion von kolorektalen Tumorzellen durch periphere Blutlymphozyten},
  doi       = {10.25972/OPUS-30037},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-300376},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Das kolorektale Karzinom z{\"a}hlt zu den h{\"a}ufigsten Tumoren in den westlichen Nationen. F{\"u}r die Heilung ist neben der fr{\"u}hen Diagnose und der korrekten Klassifikation in UICC-Stadien, die Auswahl einer effektiven individuellen Therapiestrategie von Bedeutung. Der Schl{\"u}ssel f{\"u}r die erfolgreiche Verbesserung dieser und weiterer Schritte in der Behandlung eines kolorektalen Karzinom ist die Analyse der Interaktion zwischen kolorektalen Karzinomzellen und Immunzellen in einem 3D-Zellkulturmodell, das es erm{\"o}glicht, die in vivo Situation m{\"o}glichst realit{\"a}tsnah zu imitieren. Im Vergleich zwischen einem 2D- und 3D-Zellkulturmodell konnten in dieser Arbeit bedeutende und reproduzierbare Unterschiede sowohl im Wachstumsverhalten und in der Zellmorphologie von Kolonkarzinomzellen (SW480-Zellen), Fibroblasten und Immunzellen (PBMC) als auch in deren Interaktion untereinander aufgezeigt werden. PBMC induzieren im 2D-System sowohl bei der MK der SW480-Zellen als auch bei der KK mit Fibroblasten im Vergleich zum 3D-System deutlich mehr Apoptose. So gibt es bei der MK mit 1, 2 und 3 Millionen PBMC eine durchschnittliche Apoptosezunahme von 88 \% nach 24 h und von 95 \% nach 48 h. Bei der KK mit ebenfalls 1, 2 und 3 Millionen PBMC gibt es mit durchschnittlich 89 \% nach 24 h und 92 \% nach 48 h vergleichbare Apoptosezunahmen. Zellkulturen auf azellularisierter Darmmatrix bieten den Raum f{\"u}r die bereits erw{\"a}hnten wichtigen 3D-Zell-ECM- und Zell-Zellinteraktionen, realit{\"a}tsnahe extrazellul{\"a}re Matrizen und soluble Substanzen, die eine sehr große Bedeutung f{\"u}r die Ausbildung tumorspezifischer Charakteristika haben wie z. B. Karzinogenese, Gewebsdifferenzierung Proliferationsgeschwindigkeit, Metastasierungspotential, Malignit{\"a}t, Angiogeneseeigenschaften und Mikroumgebungsbedingungen wie sie im System Mensch vorkommen. Sie besitzen durch ihre viel komplexere histologische Struktur im Vergleich zu den zweidimensionalen Monolayer-Systemen eine h{\"o}here Aussagekraft, bieten eine bessere Vergleichbarkeit mit Tumorsystemen in lebenden Organismen und mindern die experimentelle Fehlinterpretationsraten im Vergleich zu 2D-Modellen. So ist es auch nicht verwunderlich, dass die Ergebnisse bez{\"u}glich der Apoptoserate der SW480-Zellen in beiden Zellkulturmodellen so unterschiedlich ausfallen. Durch eine gute strategische Planung der Durchf{\"u}hrung weiterer Experimente und der Quantifizierung von weiteren m{\"o}glichen Zytokinen k{\"o}nnte der Pool an m{\"o}glichen Wegen hin zur Apoptose der SW480-Zelle eingeengt werden. Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, auch zuk{\"u}nftig weiter an dieser Thematik zu forschen, um so die Therapie des kolorektalen Karzinoms entscheidend zu verbessern. So w{\"a}re es durchaus vorstellbar, innerhalb dieses 3D-Modells durch Experimente, die beispielsweise die Tumorzellumgebung oder die Immunzelleigenschaften ver{\"a}ndern, dem tumorzellbiologischen Verhalten und der immunologischen Tumor-Wirtsbeziehung in vivo entscheidend n{\"a}her zu kommen.},
  subject      = {kolorektales Karzinom},
  language  = {de}
}
@article{KuehnemundtLeifeldSchergetal.2021,
  author    = {K{\"u}hnemundt, Johanna and Leifeld, Heidi and Scherg, Florian and Schmitt, Matthias and Nelke, Lena C. and Schmitt, Tina and Bauer, Florentin and G{\"o}ttlich, Claudia and Fuchs, Maximilian and Kunz, Meik and Peindl, Matthias and Br{\"a}hler, Caroline and Kronenthaler, Corinna and Wischhusen, J{\"o}rg and Prelog, Martina and Walles, Heike and Dandekar, Thomas and Dandekar, Gudrun and Nietzer, Sarah L.},
  title     = {Modular micro-physiological human tumor/tissue models based on decellularized tissue for improved preclinical testing},
  series = {ALTEX},
  volume    = {38},
  journal   = {ALTEX},
  doi       = {10.14573/altex.2008141},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-231465},
  pages     = {289-306},
  year      = {2021},
  abstract  = {High attrition-rates entailed by drug testing in 2D cell culture and animal models stress the need for improved modeling of human tumor tissues. In previous studies our 3D models on a decellularized tissue matrix have shown better predictivity and higher chemoresistance. A single porcine intestine yields material for 150 3D models of breast, lung, colorectal cancer (CRC) or leukemia. The uniquely preserved structure of the basement membrane enables physiological anchorage of endothelial cells and epithelial-derived carcinoma cells. The matrix provides different niches for cell growth: on top as monolayer, in crypts as aggregates and within deeper layers. Dynamic culture in bioreactors enhances cell growth. Comparing gene expression between 2D and 3D cultures, we observed changes related to proliferation, apoptosis and stemness. For drug target predictions, we utilize tumor-specific sequencing data in our in silico model finding an additive effect of metformin and gefitinib treatment for lung cancer in silico, validated in vitro. To analyze mode-of-action, immune therapies such as trispecific T-cell engagers in leukemia, as well as toxicity on non-cancer cells, the model can be modularly enriched with human endothelial cells (hECs), immune cells and fibroblasts. Upon addition of hECs, transmigration of immune cells through the endothelial barrier can be investigated. In an allogenic CRC model we observe a lower basic apoptosis rate after applying PBMCs in 3D compared to 2D, which offers new options to mirror antigen-specific immunotherapies in vitro. In conclusion, we present modular human 3D tumor models with tissue-like features for preclinical testing to reduce animal experiments.},
  language  = {en}
}