Towards a Functional Analysis of Human Carcinoma Disseminating Tumor Cells

Metastasierung ist die Hauptursache für krebsbedingte Todesfälle. Aktuelle Metastasierungsmodelle schlagen vor, dass Metastasen von einer Subpopulation der “disseminierenden Tumorzellen” (DgTCs) abstammen, welche auch als “Metastaseninitiierende Zellen” (MetICs) agieren können. DgTCs sind in mehreren mesenchymalen Kompartimenten des Körpers zu finden: in den Blutgefäßen (zirkulierende Tumorzellen, CTCs), in den Lymphgefäßen (Lymphknoten Tumorzellen LNTCs) oder im Knochenmark (disseminierte Tumorzellen, DTC). Außerdem korreliert das Auftreten von DgTCs in Karzinompatienten mit dem Auftreten von Metastasen und dem Auftreten von Rezidiven. Allerdings konnte die Tumorigenität von DgTCs nie gezeigt werden, da keine geeigneten in vivo Modelle existieren. Das Knochenmark ist eine dynamische Umgebung mit hoher Konzentration von Wachstumsfaktoren und Zytokinen, die es zu einer idealen Nische für das Einnisten und Überleben von Krebszellen macht. Zudem verdichten sich die Hinweise, dass das Knochenmark als ein vorübergehendes Reservoir für DgTCs dienen kann. Ein neuartiges funktionelles Xenograftmodell wurde etabliert, um das metastatische Potential von DgTCs zu analysieren. Menschliche Tumorzellen wurden mit einem lentiviralen Vektor Konstrukt, welches Luciferase als Reportergen exprimiert (LUC), transduziert und in das Knochenmark von NOD/SCID/gamma c-/- immundefizienten Mäusen transplantiert. Das Anwachsen und die Expansion dieser Tumorzellen wurde nicht-invasiv mit Hilfe des Xenogen Imaging-System und des CT-scan analysiert. Die ersten Versuche wurden mit der metastasierenden MDA-MB-231 Brustkreb-Zelllinie durchgeführt. Dabei wurde das etablierte in vivo Model zur Charakterisierung des Knochenmarks als potentielle metastatische Nische herangezogen. Zusätzlich wurden Proben von primären DgTC Brustund Prostatakrebs-Patienten analysiert. Die DgTCs waren in der Lage, die hämatopoetische Stammzellnische im Knochenmark zu nutzen, wobei das Anwachsen der Tumorzellen CXCR4-abhängig war. Außerdem konnte gezeigt werden, dass CTCs aufgrund eines Zellzyklusarrests weniger tumorigen sind als die Tumorzellen der parentalen Zelllinie. Quiescence war mit der Expression von CD26 assoziiert, wohingegen die Expression von C-MET mit einem aktivierten Zellstatus in Verbindung gebracht werden konnte. CTCs scheinen aus einer heterogenen Population von Zellen zu bestehen. Eine aktivierte zirkulierende Krebsstammzell Subpopulation wurde in Brustkrebspatientinnen detektiert, vor allem unter den C-MET positiven CTCs