Die Bedeutung der Nachbildung von In-vivo-Bedingungen

Können Krebsforscher von der Nachahmung des Körpers in Ihren Labors profitieren?

Die Mikroumgebung des Tumors, die durch einen niedrigen Sauerstoffgehalt (Hypoxie) gekennzeichnet ist, hat nachweislich Auswirkungen auf zelluläre Prozesse, einschließlich der Funktionalität von Maschinen, der Lebensfähigkeit und der Expression von Genen und Proteinen. Das Verständnis des Einflusses der Hypoxie, die oft als „Tumorphysioxie“ bezeichnet wird, ist von entscheidender Bedeutung für die Erforschung, Entdeckung und Entwicklung von Onkologiebehandlungen. Die Assoziation von Hypoxie mit Arzneimittelresistenz und therapeutischer Unwirksamkeit unterstreicht ihre Bedeutung als zentraler Faktor, der in onkologischen Studien und Behandlungsstrategien berücksichtigt werden muss.

Solide Tumore, die für ihre Anpassungsfähigkeit berüchtigt sind, gedeihen in hypoxischen Mikroumgebungen, was die zelluläre Widerstandsfähigkeit und Therapieresistenz begünstigt.  Dies erfordert ein tieferes Verständnis der zellulären Reaktionen auf Sauerstoffmangel, um onkologische Behandlungsmethoden zu verbessern. Wir decken die tiefgreifenden Auswirkungen der Nachbildung physioxischer Invivo-Bedingungen in der Laborumgebung auf.

Studie 1: Der Einfluss von Hypoxie auf die Tumorbiologie

Van de Schootbrugge et al. untersuchten die Auswirkungen von Hypoxie auf die Expression von αB-Crystallin in Plattenepithelkarzinomen des Kopfes und Halses (HNSCC) und deckten seine Rolle bei der Förderung des Zellüberlebens unter Physioxie auf. αB-Crystallin war in hypoxischen Bereichen von HNSCC-Biopsien häufiger vorhanden als in normoxischen Bereichen, während verringerte αB-Crystallin-Spiegel das Zellüberleben unter hypoxischen Bedingungen reduzierten. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig es ist, die Mikroumgebung des Tumors nachzuahmen, um die wichtigsten Überlebensmechanismen von Krebszellen aufzudecken.

Studie 2: Hypoxie und Behandlungsresistenz

Alam et al. untersuchten den Beitrag von HIF2α zur Antiöstrogen-Resistenz bei Brustkrebszellen. Es wurde ermittelt, ob es einen Zusammenhang zwischen Hypoxie und therapeutischen Ergebnissen gibt. Ihre Ergebnisse zeigten, dass Hypoxie die Wirksamkeit von Antiöstrogen-Behandlungen (Tamoxifen und Fulvestrant) in ERα-positiven Brustkrebszellen verringert, was mit einer erhöhten HIF2α-Expression und einer erhöhten Therapieresistenz einhergeht. Die Untersuchung von Zellen unter physiologisch relevanten Sauerstoffbedingungen zur Entschlüsselung von Mechanismen der Therapieresistenz ist ein wichtiger Aspekt für Forschungsdesign, Arzneimittelentwicklung und genaue pharmakodynamische Studien.

Studie 3: Modulierung der Aggressivität von Tumoren

Campbell et al. untersuchten die Auswirkungen der Verfügbarkeit von Ascorbat auf das Verhalten von Tumoren unter hypoxischen Bedingungen und stellten fest, dass Ascorbat die HIF1-Aktivität und die Tumoraggression beeinflusst. Ihre Studie zeigte eine negative Korrelation zwischen der Verfügbarkeit von Ascorbat und der HIF1-Reaktion in LL/2-Zellen, was auf eine mögliche Rolle von Ascorbat bei der Modulation der Tumoraggression hinweist. Die Ergebnisse dieser Studie sprechen dafür, dass frühere, gegenwärtige und künftige Therapien unter hypoxischen Bedingungen geprüft werden sollten, um das Verständnis und die potenzielle Wirksamkeit von Krebstherapien zu verbessern und so die Ergebnisse für die Patienten zu verbessern.

Studie 4: Überlegungen zur genauen Forschung unter Hypoxie

Carreau et al. stellten die kritische Rolle des Sauerstoffpartialdrucks (pO2) in menschlichen Geweben und seine Bedeutung für die Aufrechterhaltung des physiologischen Gleichgewichts vor. Sie konzentrierten sich dabei auf die Auswirkungen von Hypoxie auf verschiedene Organe und Gewebe. Insbesondere bei pathologischen Zuständen wie Krebs. Die Forscher betonten 5 Schlüsselaspekte für die Durchführung präziser Forschung unter Hypoxie:

• Physioxie Bedeutung: Die Untersuchung von Zellen unter physiologisch relevanten Sauerstoffkonzentrationen ist von entscheidender Bedeutung, um zelluläre Verhaltensweisen und Reaktionen in verschiedenen Geweben und Organen genau wiederzugeben.
• Tumorbiologie: Das Verständnis der Rolle der Hypoxie in der Mikroumgebung von Tumoren ist für die Bewertung der Wirksamkeit von Therapien und die Entwicklung gezielter Behandlungsstrategien von wesentlicher Bedeutung.
• Experimentelle Relevanz: Durch die Nachahmung des Sauerstoffgehalts in bestimmten Organen können Forscher die Auswirkungen von Sauerstoff auf die Genexpression, die Proteomregulierung und die allgemeine Zellaktivität besser verstehen.
• Experimentelle Exaktheit: Das Verständnis der Auswirkungen des Sauerstoffgehalts auf die zellulären Aktivitäten ist für die genaue Interpretation von Versuchsergebnissen und die Übertragung von Ergebnissen aus In-vitro-Studien auf reale klinische Situationen von wesentlicher Bedeutung.
• Klinische Übertragung: Die Verwendung physiologisch relevanter Sauerstoffbedingungen in Versuchsumgebungen kann die Übertragung von In-vitro-Ergebnissen auf reale klinische Szenarien verbessern und so die Relevanz und Anwendbarkeit von Forschungsergebnissen erhöhen.

Während die Forscher die Komplexität von Krebs erforschen, wird immer deutlicher, dass die Nachahmung der Mikroumgebung des Tumors im Labor nicht nur von Vorteil, sondern unerlässlich ist. Durch die Einbeziehung physioxischer Bedingungen können neue Erkenntnisse über die Tumorbiologie, die Mechanismen der Therapieresistenz und die therapeutischen Strategien gewonnen werden.

 

Referenzen

1. Alam, M., Persson, C., Reinbothe, S., Kazi, J., Rönnstrand, L., Wigerup, C., . . . Jögi, A. (2016). HIF2α contributes to antiestrogen resistance via positive bilateral crosstalk with EGFR in breast cancer cells. Oncotarget, 7(10), 11238-11250. doi:10.18632/oncotarget.7167
2. Campbell, E., Vissers, M., & Dachs, G. (n.d.). Ascorbate availability affects tumor implantation-take rate and increases tumor rejection in Gulo-/- mice. Hypoxia (Auckl)., 8(4), 41-52. doi:10.2147/HP.S103088
3. Carreau, A., El Hafny-Rahbi, B., Matejuk, A., Grillon, C., & Kieda, C. (2011). Why is the partial oxygen pressure of human tissues a crucial parameter? Small molecules and hypoxia. Journal of Cellular and Molecular Medicine, 15(6), 1239-1253. doi:10.1111/j.1582-4934.2011.01258.x
4. van de Schootbrugge, C., Schults, E., Bussink, J., Span, P., Grénman, R., Pruijn, G., . . . Boelens, W. (2014). Effect of hypoxia on the expression of αB-crystallin in head and neck squamous cell carcinoma. BMC Cancer, 14(252). doi:10.1186/1471-2407-14-252