Etablierung einer primären ösophagealen Tumorzellkultur anhand von endoskopischen Biopsien – Vom Patienten ins Labor!

Einleitung: In jüngster Vergangenheit haben sich individuelle Therapiekonzepte in Wissenschaft und Patientenversorgung etabliert. Für das Ösophaguskarzinom mit seiner steigenden Inzidenz ist dies infolge der immer noch hohen Mortalität besonders wichtig. Unglücklicherweise ist die individuelle Analyse der biologischen Tumoreigenschaften erst nach der operativen Resektion möglich, da vorher adäquates Material oft fehlt.

Ziel: Ziel dieser Studie war die Generierung einer Primärzellkultur aus Biopsaten von Ösophaguskarzinom-Patienten, die im Rahmen der Staging-Endoskopie gewonnen wurden. Dieses in-vitro Modell sollte anschließend für weitere tumorbiologische Untersuchungen genutzt werden.

Methodik: Seit Januar 2015 wurden 16 Patienten mit ösophagealem Plattenepithelkarzinom (ESCC) und Adenokarzinom (EAC) während der Routineendoskopie Gewebebiopsien entnommen und in die Primärkultur überführt (Verdauung über Nacht im CO2-Inkubator unter Zusatz von Amphotericin B). Wachsende Zellen wurden Formalin-fixiert, Paraffin-eingebettet und mittels HE-Färbung/Immunhistochemie als Tumorzellen identifiziert. Anschließend erfolgte die genetische Charakterisierung mittels Next Generation Sequencing (NGS). Zudem wurden Bestrahlungsexperimente mit 9 Gy, 25 Gy und 50 Gy initiiert.

Ergebnis: Es konnten 10 Tumorproben (ESCC und EAC) dauerhaft aus der Biopsie in die Zellkultur überführt werden. In-vitro bildeten sich adhärente einschichtige Verbände aus runden oder spindelförmigen Zellen. Durch die immunhistochemische Detektion von Zytokeratin konnten diese als Tumorzellen identifiziert werden. Weder der Zusatz von Fungiziden, noch die Kryoasservierung bei -80 °C (mit DSMO) beeinträchtigten das Zellwachstum. Mittels NGS konnten Mutationen im in-vitro Modell identifiziert werden. In den Bestrahlungsexperimenten zeigte sich normales Wachstum nach 9 Gy, eine verminderte Zellteilung nach 25 Gy und ein Stillstand des Zellwachstums nach 50 Gy.

Schlussfolgerung: Die Generierung von stabilen Zellkulturmodellen aus endoskopischen Biopsien ösophagealer Tumoren ist technisch möglich. Basierend hierauf konnten erste funktionelle Untersuchungen durchgeführt werden. Zukünftig können individuelle Resistenzmechanismen des Tumors gegenüber Bestrahlung/Chemotherapie am in-vitro Modell analysiert werden.