title: Einfluss von Citrat-stabilisierten superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln auf Kopf-Hals-Tumor-Zelllinien bei einer Kombinationstherapie mit ionisierender Strahlung
Creators: name: Schreiber, Christoph
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023
Subjects: subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 610 Medizin und Gesundheit

description: 1 Hintergrund Kopf-Hals-Tumoren (Head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC) zählen zu den häufigsten Krebsarten weltweit [1]. Die meisten von ihnen werden mit einem erhöhten Alkohol- und Tabakkonsum sowie mit einer Infektion mit humanen Papil- lomaviren (HPV) in Verbindung gebracht [1-3]. Weltweit wird von einem Anstieg der Risikofaktoren ausgegangen, was die Bedeutung bei der Behandlung von Kopf- Hals-Tumoren unterstreicht [4, 5]. Zu den etablierten therapeutischen Möglichkeiten gehören die Radiochemotherapie, chirurgische Resektion oder die alleinige Che- motherapie [6-9]. Eine alternative Therapiemöglichkeit könnte eine Behandlung mit Nanopartikel bie- ten, denn diese gewinnen in der Medizin immer mehr an Bedeutung. Nanopartikel sind kleinste Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometer. Sie können aus unterschiedlichen Bestandteilen bestehen und mit unterschiedlichen Ei- genschaften versehen werden. Daraufhin ergeben sich vielfältige Einsatzmöglich- keiten. [10] So können sie diagnostisch im Rahmen von bildgebenden Verfahren, aber auch therapeutisch zur Behandlung von Krebserkrankungen eingesetzt wer- den [11-18]. Um therapeutische Alternativen für die Behandlung von Patienten mit einem HNSCC zu bieten, wurde die Wirkung von Citrat-beschichteten superparamagneti- schen Eisenoxid-Nanopartikeln (Citrat-SPIONs) und Gold-beschichteten superpa- ramagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Au-SPIONs) in Kombination mit ionisie- render Bestrahlung (IR) auf zwei HPV-positive und zwei HPV-negative HNSCC so- wie gesunde Fibroblasten und Keratinozyten Zelllinien untersucht. 2 Methoden Für die Versuche wurden vier maligne HNSCC Zelllinien (HPV positiv: UM-SCC-47, UD-SCC-2; HPV-negativ: CAL33, HSC-4) sowie gesunde Keratinozyten (HaCAT) und Fibroblasten (SBLF9) genutzt. Zur Behandlung der Zelllinien wurden Citrat-SPI- ONs verwendet. Um die Auswirkung der Kombinationstherapie und alleiniger Be- strahlung auf die Apoptose und Nekrose der Zellen zu untersuchen, nutzten wir 3 durchflusszytometrische Messungen. Zusätzlich wurden Studien zum Zellüberleben mit einem Koloniebildungstest angefertigt. Um ein besseres Verständnis zu erlan- gen, mit welchen Zellkompartimenten die SPIONs interagieren, wurden lichtmikro- skopische Bilder angefertigt sowie Immunfluoreszenzaufnahmen durchgeführt. 3 Ergebnisse Sowohl die malignen als auch die gesunden Zellreihen zeigten einen zytotoxischen Effekt. Dieser viel unterschiedlich stark aus. Die zytotoxischen Wirkungen von SPI- ONs in Kombination mit IR sind abhängig von der Art der SPIONs, der verabreichten Dosis und dem behandelten Zelltyp. Sie sind unabhängig vom HPV-Status. In den lichtmikroskopischen Aufnahmen deutete sich eine vermehrte Anreicherung und Agglomeration der Citrat-SPIONs paramembranär sowie intrazellulär an. Die Im- munfluoreszenzaufnahmen zeigten einen Anstieg der Doppelstrangbrüche während des aktiven Zellzyklus. 4 Zusammenfassung Gründe für die unterschiedliche zytotoxische Wirkung können die unterschiedlichen Zusammensetzungen der SPIONs und die damit verbundene unterschiedliche In- teraktion der SPIONs intrazellulär und paramembranär sein. Ein Anhalt hierfür könn- ten die in den Immunfluoreszenz Aufnahmen gezeigten, unterschiedlich starken Ausbildungen von Doppelstrangbrüchen sein. Insgesamt waren die durch die Kom- bination von SPIONs und IR ausgelösten Effekte klein. In der fraktionierten Strah- lentherapie können aber auch kleine Effekte von etwa 30 Fraktionen am Ende zu einer deutlichen Verbesserung führen, zumal in den gesunden Zelllinien nur sehr geringe Effekte auftraten. So haben die Au-SPIONs und die Citrat-SPIONs das Po- tenzial, zu einer Verbesserung der Strahlentherapie zu führen.