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Die Bedeutung von Ascorbinsäure als „Krebsschutzfaktor“ wird auch weiterhin kontrovers diskutiert. Seit einiger Zeit wird vermutet, dass Ascorbinsäure oxidativen Stress auslöst. In der vorliegenden Untersuchung wurde die Wirkung von Ascorbinsäure auf 12 maligne und 3 benigne Zelllinien in vitro untersucht. Die Zellen wurden für 2 bzw. 14 Stunden mit unterschiedlichen Konzentrationen von Ascorbinsäure (5 bis 100 mmol/L) inkubiert und 24, 48 und 72 Stunden nach Versuchsbeginn der Anteil vitaler Zellen bestimmt. Die hierfür verwendeten Assays, WST-8 und Kristallviolett-Assay, ließen zudem Aussagen über die Stoffwechselaktivität (WST-8) und Zellvitalität (Kristallviolett) zu. Die schädigende Wirkung von Ascorbinsäure wurde als EC50-Wert angegeben, bei dieser Ascorbinsäure-Konzentration sind 50 % der Zellen zerstört. Ascorbinsäure wirkte nach 2 Stunden Inkubation kaum zelltoxisch, während nach 14 Stunden Inkubation eindeutige zelltoxische Effekte bei 6 der 12 malignen Zelllinien zu beobachten waren. So waren die drei getesteten Glioblastomzelllinien allesamt bereits bei einer Ascorbinsäure-Konzentrationen von 5 mmol/L nahezu vollkommen zerstört (EC50: 2,6-5,5 mmol/L). Die Mammakarzinomzelllinie BT-20 hingegen war am widerstandsfähigsten gegenüber dem zelltoxischen Effekt der Ascorbinsäure (EC50: 95 mmol/L). Als wesentliches Effektormolekül der zelltoxischen Wirkung der Ascorbinsäure wurde Wasserstoffperoxid identifiziert. Die Zugabe von Katalase schützt Ascorbinsäure- sensitive Zellen, in dem es Wasserstoffperoxid abbaut. Ein weiteres Indiz hierfür ist, dass Zelllinien, die gegenüber dem Ascorbinsäure-vermittelten Effekt unempfindlich waren, dies auch gegenüber Wasserstoffperoxid waren. Umgekehrt waren Zelllinien, die empfindlich gegenüber dem Ascorbinsäurevermittelten zelltoxischen Effekt reagierten, auch empfindlich gegenüber Wasserstoffperoxid. 45 Eine wesentliche sich aus den Daten dieser Arbeit ergebende Frage ist die, worin sich Ascorbinsäure-resistente Tumorzellen von Ascorbinsäure-empfindlichen Tumorzellen unterscheiden. Da Ascorbinsäure-empfindliche Zellen durch Zugabe von Katalase vor der zelltoxischen Wirkung der Ascorbinsäure geschützt werden, liegt die Vermutung nahe, dass eine wesentliche Ursache hierfür in der zelleigenen Katalase begründet liegt. Somit sollten Ascorbinsäureresistente Zellen mehr bzw. aktivere Katalase aufweisen, als Ascorbinsäureempfindliche Zellen. Diese Vermutung ist in weiteren Experimenten zu überprüfen.
Simple Summary
Despite significant strides in multimodal therapy, cancers still rank within the first three causes of death especially in industrial nations. A lack of individualized approaches and accurate preclinical models are amongst the major barriers that limit the development of novel therapeutic options and drugs. Recently, the 3D culture system of organoids was developed which stably retains the genetic and phenotypic characteristics of the original tissue, healthy as well as diseased. In this review, we summarize current data and evidence on the relevance and reliability of such organoid culture systems in cancer research, focusing on their role in drug investigations (in a personalized manner).
Abstract
Organoids are a new 3D ex vivo culture system that have been applied in various fields of biomedical research. First isolated from the murine small intestine, they have since been established from a wide range of organs and tissues, both in healthy and diseased states. Organoids genetically, functionally and phenotypically retain the characteristics of their tissue of origin even after multiple passages, making them a valuable tool in studying various physiologic and pathophysiologic processes. The finding that organoids can also be established from tumor tissue or can be engineered to recapitulate tumor tissue has dramatically increased their use in cancer research. In this review, we discuss the potential of organoids to close the gap between preclinical in vitro and in vivo models as well as clinical trials in cancer research focusing on drug investigation and development.
In vitro evidence for senescent multinucleated melanocytes as a source for tumor-initiating cells
(2015)
Oncogenic signaling in melanocytes results in oncogene-induced senescence (OIS), a stable cell-cycle arrest frequently characterized by a bi-or multinuclear phenotype that is considered as a barrier to cancer progression. However, the long-sustained conviction that senescence is a truly irreversible process has recently been challenged. Still, it is not known whether cells driven into OIS can progress to cancer and thereby pose a potential threat. Here, we show that prolonged expression of the melanoma oncogene N-RAS\(^{61K}\) in pigment cells overcomes OIS by triggering the emergence of tumor-initiating mononucleated stem-like cells from senescent cells. This progeny is dedifferentiated, highly proliferative, anoikis-resistant and induces fast growing, metastatic tumors. Our data describe that differentiated cells, which are driven into senescence by an oncogene, use this senescence state as trigger for tumor transformation, giving rise to highly aggressive tumor-initiating cells. These observations provide the first experimental in vitro evidence for the evasion of OIS on the cellular level and ensuing transformation.