Zellkommunikation und Tumorinvasion in der Petrischale

Abstract

Wir untersuchten, ob Tumorzellen, die sowohl untereinander als auch mit direkt benachbarten normalen Zellen über feinste Membrankanäle (sogenannte gap junctions) kommunizieren können, gegenüber nicht-kommunizierenden Zellen Vorteile bei der Invasion in normales Gewebe besitzen. Dazu haben wir zunächst fünf Tumorzelllinien histologisch auf das Vorkommen von gap junctions und elektrophysiologisch auf die Fähigkeit zur interzellulären Kommunikation untersucht. Bei den Experimenten zur Tumorinvasion konnten wir durch die Verwendung eines in-vitro-Invasionsmodells auf den Einsatz von Versuchstieren verzichten, kugelförmige Zellaggregate aus normalen und malignen Zellen wurden in der Petrischale miteinander in Kontakt gebracht und über unterschiedlich lange Zeiträume weitergezüchtet. Histologische Dünnschnitte dieser Mischkulturen zeigten, daß nur die Tumorzeilen zu einer aktiven Invasion in normale Zellaggregate fähig waren, die über gap junctions kommunizieren können. Tumorzellen, die keine gap junctions ausbilden können, waren entweder nicht in der Lage, in den normalen Zellverband einzudringen, oder sie zerstörten das normale Gewebe durch einen Mechanismus, der auf die Kulturbedingungen zurückgeführt werden kann.

Malignant tumor cells are characterized by their ability to invade and destroy normal tissues, whereas benign tumor cells grow locally and, therefore, can be treated with more success. Tumor cell invasion preceeds the formation of metastases, which account for the high mortality of cancer patients. We investigated whether tumor cells which communicate via trans-membrane channels (gap junctions) with each other as well as with normal cells can more easily invade normal tissues than non-communicating tumor cells. Five tumor cell lines were cultured as monolayers and investigated with histological methods for gap junction formation and with electrophysiological methods for intercellular communication. Tumor cells were tested with an in-vitro invasion model: spheroidal cell aggregates of normal and of malignant cells were confronted in petri dishes and co-cultured for varying time spans. Thin sections revealed that only tumor cells with gap junctions can actively invade aggregates of normal cells. Tumor cells without gap junctions are unable to invade the normal tissue: they may, however, destroy the normal cells by a completely different mechanism which may be a result of particular culture conditions.