Application of nucleoside analogue labelling to study the cell cycle of xenografted PDAC cell lines in the chorioallantoic membrane model.
Diese Studie zeigt, dass das Chorioallantois-Membran-Modell (CAM) eine wertvolle Plattform für die Analyse der Zellzyklusdynamik von xenotransplantierten Pankreasduktaladenokarzinom-Zellen (PDAC) darstellt, während sie gleichzeitig ein zuvor nicht identifiziertes Störphänomen aufdeckt, bei dem sich nicht-proliferierende Hühnerzellen nach dem 14. Embryonaltag synthetische Nukleoside in ihrem Zytoplasma anreichern.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Um zu verstehen, wie Krebs wächst, müssen Wissenschaftler oft einzelne Zellen beobachten, während sie sich teilen und vermehren. In einem lebenden Körper ist dies ohne invasive Eingriffe schwierig zu sehen, daher wenden sich Forscher häufig an alternative Modelle, die ein Fenster in diesen Prozess bieten. Ein solches Modell ist das Hühnerembryo, speziell eine dünne, blutreiche Membran namens Chorioallantoide Membran, die sich im Ei entwickelt. Diese Membran fungiert als natürlicher Inkubator, in dem Wissenschaftler menschliche Tumorzellen platzieren und beobachten können, wie sie zu kleinen Massen, oder Xenografts, heranwachsen. Da das Embryo transparent und die Membran leicht zugänglich ist, können Forscher Substanzen direkt auf die Oberfläche aufbringen und beobachten, wie die Tumorzellen in Echtzeit darauf reagieren. Um die Zellteilung zu verfolgen, verwenden Wissenschaftler spezielle chemische Markierungen, die wie die Bausteine der DNA aussehen. Wenn eine Zelle sich darauf vorbereitet, ihr genetisches Material zu kopieren, greift sie sich diese Markierungen und baut sie in ihre neue DNA ein, wodurch sie unter einem Mikroskop aufleuchtet. Dies ermöglicht es den Forschern, genau zu zählen, wie viele Zellen in einem gegebenen Moment sich teilen.
Ein Forschungsteam in Belgien setzte sich zum Ziel zu testen, ob dieses Hühnerembryo-Modell verwendet werden kann, um den Zellzyklus von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu untersuchen – einer Krankheit, die für ihr aggressives Wachstum und ihre Therapieresistenz bekannt ist. Sie nahmen drei verschiedene Typen menschlicher Bauchspeicheldrüsenkrebszellen und platzierten sie auf den Membranen sich entwickelnder Hühnereier. Ihr Ziel war es zu sehen, ob sie diese menschlichen Krebszellen erfolgreich mit den chemischen Markierungen kennzeichnen und sie von den sich schnell teilenden Zellen des Hühnerembryos selbst unterscheiden könnten. Das Team stellte fest, dass das Modell gut für das Wachstum der Tumore funktionierte, welche ihre charakteristischen Formen und Verhaltensweisen selbst im Ei beibehielten. Es gelang ihnen nachzuweisen, dass sie die menschlichen Krebszellen bei der Teilung markieren konnten, allerdings mussten sie eine neue Methode entwickeln, um die menschlichen Zellen von den Hühnerzellen zu unterscheiden, da beide Zelltypen die chemischen Markierungen aufnahmen, wenn sie sich teilten. Durch den Einsatz spezifischer Antikörper, die nur an menschliche Proteine binden, und fortschrittlicher Computer-Software zur Bildanalyse konnten sie die menschlichen Tumorzellen präzise vom umliegenden Hühnergewebe trennen.
Doch als die Forscher ihre Experimente weiter vorantrieben, stießen sie auf ein überraschendes und bisher unbekanntes biologisches Ereignis. Als sie die chemischen Markierungen bei älteren Embryonen verwendeten, speziell jenen, die sich bereits seit vierzehn Tagen oder länger in der Entwicklung befanden, bemerkten sie etwas Seltsames. Zusätzlich zu den erwarteten leuchtenden Zellkernen in den sich teilenden Zellen sahen sie helle Cluster der chemischen Markierung, die sich im Zytoplasma – dem geleeartigen Inneren – bestimmter Hühnerzellen ansammelten. Diese Zellen teilten sich nicht; sie nahmen die Markierungen nicht auf, um neue DNA aufzubauen. Stattdessen schienen sich die Markierungen in kleinen, körnchenartigen Strukturen innerhalb des Zellkörpers zu sammeln. Dieses Phänomen trat bei mehreren verschiedenen Arten von chemischen Markierungen auf, was darauf hindeutete, dass es sich um ein konsistentes biologisches Merkmal und nicht um einen Fehler im Experiment handelte. Die Forscher untersuchten sorgfältig, was diese Zellen sein könnten. Sie schlossen die Möglichkeit aus, dass es sich um Immunzellen handelte, die dazu bestimmt sind, fremde Eindringlinge zu präsentieren, da den Zellen die spezifischen Marker für diese Rolle fehlten. Sie schlossen auch aus, dass es sich um Blutplättchen handelte, die dafür bekannt sind, manchmal Fremdpartikel zu sammeln, da die Zellen ebenfalls nicht die Marker für Blutplättchen aufwiesen.
Die Beweise deuteten darauf hin, dass diese Zellen ein Typ von weißen Blutkörperchen ist, der bei Vögeln häufig vorkommt – bekannt als Heterophile, die mit Granula gefüllt sind und eine Rolle im Immunsystem spielen. Die Forscher beobachteten, dass diese Zellen in der Leber und im Membrangewebe der Embryonen auftauchten und dass ihre Zahl mit zunehmendem Alter der Embryonen anstieg. Diese Entdeckung ist signifikant, da sie eine potenzielle Falle für zukünftige Studien aufzeigt. Wenn Wissenschaftler diese chemischen Markierungen bei älteren Embryonen verwenden, könnten die Markierungen in diesen Immunzellen gefangen werden, anstatt in die sich teilenden Tumorzellen zu gelangen. Dies könnte dazu führen, dass Forscher fälschlicherweise annehmen, dass weniger Tumorzellen sich teilen als tatsächlich der Fall ist, oder die Immunzellen mit den Krebszellen verwechseln. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Hühnerembryo-Modell zwar ein leistungsstarkes Werkzeug ist, um das Wachstum von Krebs zu beobachten, Forscher jedoch vorsichtig sein müssen, wann sie es verwenden. Für die genauesten Ergebnisse bezüglich der Zellteilung sollten die Experimente vor der vierzehn-Tage-Marke durchgeführt werden, bevor diese granulär gefüllten Zellen in einem Ausmaß zunehmen, das die Messungen stören könnte. Dieser Befund verfeinert nicht nur, wie Wissenschaftler Krebs in diesem Modell untersuchen, sondern beleuchtet auch eine neue, ungeklärte Art und Weise, wie lebende Zellen mit synthetischen Chemikalien umgehen, was die Tür für weitere Untersuchungen darüber öffnet, wie der Körper diese Substanzen verarbeitet.
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