Im Rahmen der Dissertationsarbeit wurden Untersuchungen zur Wirkung von cis-Diammin-[(bis(phosphonatomethyl)amino)acetato(2-)-O1,N1]platin(II) (KP 735) auf das klonogene Wachstum maligner frisch explantierter humaner Tumorzellen in vitro durchgeführt.
KP 735 ist eine technisch synthetisierte, phosphonsäure-gekoppelte Platinverbindung. Die antiproliferative Wirkung von KP 735 auf die Kolonienbildung von 74 frisch explantierten humanen Primärtumoren wurde mittels eines für klonogene Zellen selektiven kapillären Weichagarklonierungsverfahrens untersucht. Die Endkonzentrationen von KP 735 betrugen 10,0 µg/ml, 1,0 µg/ml und 0,1 µg/ml in der Langzeitexposition, sowie 100,0 µg/ml, 10,0 µg/ml, 1,0 µg/ml, 0,4 µg/ml, 0,32 µg/ml, und 0,1 µg/ml in der 1h-Exposition. In der kontinuierlichen Exposition waren 53 von 74 (72%) auswertbaren Proben ausreichend gewachsen, in der Kurzzeitexposition 51 von 74 (69%). KP 735 hemmte das klonogene Wachstum der Tumorzellen Konzentrations- und Expositionszeit-abhängig. In der Langzeitexposition wurden 32 von 53 Proben (60%) bei 10,0 µg/ml, 10 von 53 (19%) bei 1,0 µg/ml und 1 von 53 (2%) bei 0,1 µg/ml KP 735 gehemmt. In der Kurzzeitexposition hemmte KP 735 in einer Konzentration von 100,0 µg/ml 30 von 51 (59%), bei 10,0 µg/ml 15 von 51 (29%), bei 1,0 µg/ml 6 von 51 (12%), bei 0,40 µg/ml 3 von 51 (6%), bei 0,32 µg/ml 0 von 51 (0%), bei 0,10 µg/ml 1 von 51 (2%) der Proben.
Cis-Diammin-[(bis(phosphonatomethyl)amino)acetato(2-)-O1,N1]platin(II), (KP 735) is a new platinum based agent wich has shown antitumor activity in established tumor cell lines. We have studied the effects of KP 735 on soft agar colony formation of freshly explanted human tumors in vitro and found antineoplastic activity.
Inhaltsübersicht
1. EINLEITUNG
2. GRUNDLAGEN
2.1. Die Stammzellhypothese
2.2. Entwicklungsgeschichte der Tumorklonierung
2.2.1. Klonierungsverfahren in Petrischalen
2.2.2. Weichagarklonierung in Glaskapillaren
2.2.3. Anwendungsbereiche der Weichagarklonierung und Perspektiven
2.3. Cisplatin
2.3.1. Strukturformel und Wirkungsmechanismus
2.3.2. Wirkungsspektrum, Nebenwirkungen und Pharmakokinetik
2.4. Carboplatin
2.4.1. Chemische Struktur, Wirkmechanismus und Pharmakokinetik
2.4.2. Klinische Wirksamkeit und Nebenwirkungen
2.5. cis-Diammin-[(bis(phosphonatomethyl)amino)acetato(2-)-O1,N1]platin(II) (KP 735)
2.5.1. Chemische Struktur und Physikalisch-chemische Eigenschaften
2.5.2. Herstellung
2.5.3. Untersuchungen zur Interaktion von Platinverbindungen mit Biomolekülen
2.5.4. Hypothesen zum antitumoralen Wirkungsmechanismus
2.5.5. Präklinische Untersuchungen zur Wirksamkeit von KP 735
2.5.6. Toxikologische Daten
3. FRAGESTELLUNG DER DISSERTATION
4. EIGENE UNTERSUCHUNGEN
4.1. Material
4.1.1. Arbeitsgeräte und Labormaterial
4.1.2. Flüssigmaterialien und Medien
4.1.3. Klinisch eingesetzte Zytostatika
4.1.4. Die Platinverbindung KP 735
4.2. Durchführung der Kapillären Weichagarklonierung
4.2.1. Probenentnahme und Transport
4.2.2. Aufarbeitung des Tumormaterials bis zur Einzelzellsuspension
4.2.2.1. Vorgehen bei Punktaten
4.2.2.2. Bearbeitung solider Proben
4.2.2.3. Einfrieren von Tumorzellen und Wiederauftauen
4.2.3. Zellzahlbestimmung und Vitalitätsbeurteilung
4.2.4. Kontinuierliche Exposition
4.2.5. Kurzzeitexposition
4.2.6. Auswertung des klonogenen Wachstums
4.2.6.1. Lichtmikroskopische Zählkriterien
4.2.6.2. Statistische Methoden
5. ERGEBNISSE
5.1. Charakterisierung des untersuchten Tumormaterials
5.1.1. Auswertbare Proben
5.1.1.1. Kontinuierliche Exposition
5.1.1.2. Kurzzeitexposition
5.2. Beeinflussung des klonogenen Wachstums durch KP 735
5.2.1. Antitumorale Aktivität bei Langzeitexposition
5.2.2. Antitumorale Aktivität bei der Kurzzeitexposition
5.3. Antitumorale Wirksamkeit von KP 735 in Abhängigkeit von der Expositionsdauer
5.4. Individuelle Konzentrations-Wirkungskurven
5.5. Wirkungsvergleich zwischen KP 735 und klinisch eingesetzten Zytostatika in vitro
5.5.1. Kontinuierliche Exposition
5.5.2. Kurzzeitexposition
5.6. Tumortypen mit besonderer Sensitivität oder Resistenz gegenüber KP 735
5.7. Morphologie einzelner Tumorkolonien
6. DISKUSSION
7. ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht das antineoplastische Potenzial der neuen, Phosphonsäure-gekoppelten Platinverbindung KP 735 auf das klonogene Wachstum frisch explantierter humaner Tumorzellen in vitro. Ziel ist es, die Wirksamkeit unter verschiedenen Expositionsbedingungen (Langzeit- vs. Kurzzeitexposition) zu evaluieren und mit etablierten Zytostatika wie Cisplatin und Carboplatin zu vergleichen.
- Untersuchung der konzentrationsabhängigen Wirkung von KP 735 auf Tumorzellkolonien.
- Vergleich der antiproliferativen Aktivität in der Langzeit- und Kurzzeitexposition.
- Evaluation der Sensitivität verschiedener Tumorentitäten gegenüber KP 735.
- Vergleichende Analyse der Wirksamkeit von KP 735 mit klinisch eingesetzten Zytostatika.
Auszug aus dem Buch
2.2. Entwicklungsgeschichte der Tumorklonierung
Im Jahre 1955/56 gelang es Puck et al. ein in vitro-Klonierungsverfahren zu entwickeln. Dabei verwendeten sie die etablierte Zellinie (HeLa) in Monolayerkulturen, deren Einzelzellen im Agar derartige Lebensbedingungen vorfanden, daß aus einigen von ihnen Zellansammlungen, sog. Kolonien bzw. Klone entstanden [71]. In den sechziger Jahren führten Till und McCulloch, Pluznik und Sachs sowie Bradley und Metcalf, sowie Metcalf und Mitarbeiter Kultivierungsversuche mit hämatopoietischen Progenitorzellen (Granulozyten-, Makrophagenvorstufen) durch und brachten damit die Erforschung der normalen und gestörten Hämatopoese einen wichtigen Schritt weiter [83], [12], [58], [68], [59]. Park et al. entwickelten 1971 schließlich ein System, das eine Klonierung von transplantierbaren Myelomen (von Mäusen mit BALB/c-Abstammung) in vitro ermöglichte [63]. Erstmals wurde dabei auch das Verhalten von Myelomlinien gegenüber verschiedenen Zytostatika untersucht [60]. Tumorzellinien stellen ein experimentelles Modell dar, deren Wachstumscharakteristika jedoch von denen solider Tumoren in vivo abweichen können. In vitro-Systeme mit frisch explantiertem Material besitzen einen engeren Bezug zur Klinik und können damit als Bindeglied zwischen Grundlagenforschung und klinischer Forschung dienen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Darstellung der Problematik solider Tumoren und der Notwendigkeit für neue, wirksamere und nebenwirkungsärmere Chemotherapeutika, sowie die Einführung der untersuchten Substanz KP 735.
2. GRUNDLAGEN: Erläuterung der Stammzellhypothese, der historischen Entwicklung von Klonierungsverfahren wie dem Human Tumor Cloning Assay (HTCA) sowie physikalisch-chemische und pharmakologische Details zu Cisplatin, Carboplatin und KP 735.
3. FRAGESTELLUNG DER DISSERTATION: Formulierung der wissenschaftlichen Forschungsziele und spezifischen Fragestellungen zur Wirksamkeit von KP 735.
4. EIGENE UNTERSUCHUNGEN: Beschreibung der verwendeten Materialien, der Laborausrüstung und der methodischen Durchführung der kapillären Weichagarklonierung einschließlich der Auswertungskriterien.
5. ERGEBNISSE: Detaillierte Präsentation der Daten zur Charakterisierung des Tumormaterials sowie der inhibitorischen Effekte von KP 735 in Langzeit- und Kurzzeitexpositionen inklusive Vergleichen mit Standardzytostatika.
6. DISKUSSION: Interpretation der erzielten Ergebnisse hinsichtlich der antitumoralen Aktivität von KP 735, der Bedeutung der Expositionsdauer und der klinischen Perspektiven für die Therapie schwer behandelbarer Tumoren.
7. ZUSAMMENFASSUNG: Zusammenfassende Beantwortung der Forschungsfragen und Fazit zur Wirksamkeit und zukünftigen Anwendbarkeit von KP 735.
Schlüsselwörter
KP 735, Platinverbindung, Weichagarklonierung, Humane Tumorzellen, Chemosensitivität, Antitumorale Wirkung, Cisplatin, Carboplatin, Zellkultur, Klonogenes Wachstum, In vitro Testung, Antiproliferative Wirkung, Onkologie, Zytostatika, Stammzellhypothese.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Dissertation im Kern?
Die Arbeit untersucht die antineoplastische Wirksamkeit einer neuen, Phosphonsäure-gekoppelten Platinverbindung namens KP 735 auf das klonogene Wachstum von frisch explantierten humanen Tumorzellen im Rahmen eines speziellen in-vitro-Klonierungsverfahrens.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Themen sind die Entwicklung und Evaluierung von in-vitro-Methoden zur Testung neuer Chemotherapeutika, die Bedeutung der Expositionsdauer für die antitumorale Wirkung sowie die vergleichende Wirksamkeit zwischen experimentellen Platinverbindungen und klinisch etablierten Zytostatika.
Was ist die primäre Forschungsfrage?
Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, ob die Substanz KP 735 einen antiproliferativen Effekt auf klonogenes Tumorwachstum in vitro zeigt und wie sich dieser Effekt in Abhängigkeit von der Konzentration und Expositionsdauer im Vergleich zu bekannten Medikamenten wie Cisplatin und Carboplatin darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird das kapilläre Weichagarklonierungsverfahren verwendet, bei dem Tumorzell-Suspensionen in Glaskapillaren unter definierten Bedingungen inkubiert werden, um das klonogene Wachstum zu quantifizieren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Beschreibung des Materials und der experimentellen Abläufe sowie die umfangreiche Analyse und statistische Auswertung der erzielten Ergebnisse, unterteilt in Charakterisierung des Tumormaterials, Wirkung von KP 735 und den Wirkungsvergleich mit anderen Zytostatika.
Welche Eigenschaften charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit zeichnet sich durch die umfangreiche Verwendung von klinischem Primärtumormaterial, eine präzise statistische Auswertung mittels Mc Nemar’s-Test und die direkte Korrelation von in-vitro-Daten mit klinischen Anforderungen an die Chemosensitivitätstestung aus.
Zeigt KP 735 eine bessere Wirksamkeit als Cisplatin?
Ja, in bestimmten Konzentrationen und Expositionsbedingungen konnte für KP 735 eine signifikant höhere antitumorale Aktivität gegenüber Cisplatin nachgewiesen werden, während sie in äquimolaren Vergleichsdosen unterlegen war.
Welche Bedeutung hat die Expositionsdauer für die Wirkung?
Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die inhibitorische Wirkung von KP 735 von der Dauer der Exposition beeinflusst wird, wobei längere Expositionszeiten tendenziell zu einer ausgeprägteren Hemmung des klonogenen Wachstums führen.
Gibt es Tumortypen, die besonders auf KP 735 reagieren?
Die Arbeit deutet darauf hin, dass insbesondere Mammakarzinome, Mesotheliome und Nierenkarzinome in den höchsten getesteten Konzentrationsstufen eine ausgeprägte Sensitivität gegenüber der Behandlung mit KP 735 aufwiesen.
- Quote paper
- Raimund Dr. Bauer (Author), 1997, Untersuchungen zur Wirkung von KP 735 auf das klonogene Wachstum maligner frisch explantierter humaner Tumorzellen in vitro, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/125333
