Charakterisierung des gliomassoziierten Migrationsverhaltens neuraler Stammzellen in vitro

Abstract

Die Migrationsfähigkeit neuraler Stammzellen zu Glioblastomen konnten bereits in mehreren in vivo-Studien gezeigt werden. Dies macht diese Zellen zu einem geeigneten Träger therapeutischer Gene für disseminierte Gliomzellen, die mit herkömmlichen Methoden nicht oder nur unter Inkaufnahme von Nebenwirkungen behandelt werden können.

Wir untersuchten in unserer Studie, durch welche Faktoren die Migration und Invasion neuraler Stammzellen in vitro bestimmt werden. Konditionierte Medien von zehn verschiedenen menschlichen Gliomzelllinien, sowie dreizehn verschiedene, tumor-assoziierte Wachstumsfaktoren wurden auf ihren chemotaktischen Effekt auf murine C17.2 Zellen getestet. Im Anschluss analysierten wir den Rezeptorstatus für diese Wachstumsfaktoren mit Hilfe der RT-PCR. Durch konditionierte Medien konnte ein fünfacher chemotaktische Effekt im Vergleich zu Negativ-Kontrollen beobachtet werden. Unter den dreizehn getesteten Wachstumsfaktoren hatte SF/HGF den stärksten chemotaktischen Effekt mit einer 2,5-fachen Stimulation. Antikörper gegen SF/HGF verminderten den stimulatorischen Effekt von konditioniertem Medium.

Die Invasion der Stammzellen in Sphäroide von zehn Gliomzelllinien wurde mit Hilfe des Sphäroid-Kokultur-Assays quantifiziert. Neurale Stammzellen zeigten ein heterogenes Migrationsmuster zu Gliomsphäroiden sowie zu konditioniertem Medium. Im Kokultur-Assay unterschied sich das Invasionsverhalten von kompletter Durchsetzung durch Stammzellen bis zu geringgradiger Invasion.

NSC können in ihrer Migration ähnlich wie Glioblastomzellen durch verschiedene Wachstumsfaktoren stimuliert werden. In welchem Ausmaß Stammzellen jedoch dreidimensionale Gliome infiltrieren, scheint von zusätzlichen Faktoren abzuhängen. Hierbei spielen vermutlich Zell-Zell-Kontakte und die Interaktion mit extrazellulären Matrix-Proteinen eine entscheidende Rolle.

Various in vivo studies demonstrated a migration tendency of neural stem cells (NSC) toward gliomas, making these cells a potential carrier for delivery of therapeutic genes to disseminated glioma cells. We analyzed which factors determine NSC migration and invasion in vitro. Conditioned media prepared from 10 different human glioma cell lines, as well as 13 different tumor-associated growth factors, were analyzed for their chemotactic effects on murine C17.2 NSCs. The growth factor receptor status was analyzed by reverse transcriptase-polymerase chain reaction. Invasion of NSCs into multicellular tumor spheroids generated from 10 glioma cell lines was quantified. NSCs displayed a heterogeneous migration pattern toward glioma spheroids as well as toward glioma-cell-conditioned medium. Chemotactic migration was stimulated up to fivefold by conditioned medium as compared to controls. In coculture assays, NSC invasion varied from single cell invasion into glioma spheroids to complete dissemination of NSCs into glioma spheroids of different cell lines. Among 13 different growth factor, scatter factor/hepatocyte growth factor (SF/HGF) was the most powerful chemoattractand for NSCs, inducing a 2.5-fold migration stimulation. An antibody against SF/HGF inhibited migratory stimulation induced by conditioned media. NSC migration can be stimulated by various growth factors, similar to glioma cell migration. The extent to which NSCs infiltrate three-dimensional glioma cell aggregates appears to depend on additional factors, which are likely to include cell-to-cell contacts and interaction with extracellular matrix proteins.