Entschlüsselung neuer therapeutischer Ziele für das knochenmetastasierende Neuroblastom mit Hilfe eines maßgeschneiderten 3D-In-vitro-Modells, das die knochenähnliche Mikroumgebung nachbildet

• Antragstellerin: Dr. Sanja Aveic
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532186603

Metastasierende Krebserkrankungen stellen nach wie vor eine therapeutische Herausforderung dar, da eine beträchtliche Anzahl von Patienten nicht angemessen auf multimodale Therapien anspricht. Beim Neuroblastom (NB), dem häufigsten extrakraniellen soliden Tumor, der sich bei Kindern im Vorschulalter entwickelt, sind einzelne zielgerichtete Therapien nur begrenzt tumorspezifisch, was zu schweren Nebenwirkungen führt, und scheitern häufig an der heterogenen Expression der Zielstrukturen und der Plastizität der Tumorzellen. Aufgrund der Spezifität der Erkrankung, die ihren Ursprung im Embryonalstadium hat und bei Kindern in den ersten Lebensjahren auftritt, ist es oft nicht möglich, ausreichend Tumormaterial für umfassendere molekulare und zellbiologische Analysen zu sammeln. Zu diesem Zweck werden 3D-In-vitro-Modelle benötigt, die die natürliche Struktur des von Tumorzellen infiltrierten Knochenmarks imitieren. Wir haben kürzlich ein solches Modell vorgestellt, das auf einem vereinfachten Gerüstsystem mit maßgeschneiderten, miteinander verbundenen Mikrokanälen basiert, und in einer Vorstudie seine Biokompatibilität mit dem Wachstum von NB-Zellen bestätigt. Hier wird eine komplexere Zusammensetzung der Umgebung des Knochens und des metastatischen Knochenmarks geschaffen, indem Fortschritte in der Biomedizintechnik, bei Biomaterialien und 3D-Drucktechnologien genutzt werden. Ein multizelluläres 3D-Kokulturmodell aus Stroma-, Endothel-, hämatopoetischen Stamm- und NB-Zellen wird dann durch konfokale, Zwei-Photonen- und Elektronenmikroskopie charakterisiert, um seine funktionelle Ähnlichkeit mit dem nativen Knochenmark zu bewerten. Mit molekular- und zellbiologischen Ansätzen wird dann untersucht, wie die metastatische Mikroumgebung das Verhalten der NB-Zellen aufrechterhält. Transkriptomische und epigenetische Analysen werden durchgeführt, um Schlüsselgene zu identifizieren, die von den 3D-Wachstumsbedingungen beeinflusst werden. Die Proteinprodukte werden dann mit Hilfe eines immunzytochemischen Ansatzes validiert, um die Expression und Verteilung in den Gerüsten zu bewerten. Außerdem wird ein immunologisches Profiling durchgeführt, um zu untersuchen, welche Moleküle in der künstlichen Knochenmarksnische bevorzugt werden. Auf der Grundlage der verfügbaren Literatur wird das Potenzial für die Ausrichtung auf pro-tumorigene Effektoren bewertet, und ausgewählte Blocker werden in vitro durch Messung der Zellviabilität und Toxizität getestet. Die Ergebnisse dieses Projekts werden das Wissen darüber verbessern, wie metastasierende NB mit Nicht-Tumorzellen interagieren, und potenzielle neue Arzneimittelziele identifizieren. Dies könnte neue Strategien für wirksamere und maßgeschneiderte Behandlungen von Tumorzellen, die sich im Knochenmark ausgebreitet haben, eröffnen und die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen In-vitro-Modells für die Untersuchung komplexerer tumorbezogener Prozesse definieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen