Biophysical Benchmarks of Malignancy in Primary Breast Tumor Cells

Der Prozess der Invasion von Krebszellen im Gewebe ist derzeit nur teilweise verstanden, zum einen wegen eines unzureichenden mechanistischen Verständnisses der zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge, und zum anderen wegen der begrenzten physiologischen Relevanz derzeit verfügbarer 3-dimensionaler (3D) Invasions-Testsysteme. Dieses Projekt soll systematisch die Hypothese eines mechanistischen Zusammenhanges zwischen den mechanischen Eigenschaften von primären Brusttumorzellen und ihrem metastatischen Potential testen. Zu diesem Zweck werden wir primäre Tumorzellen und normale Zellen aus dem Brustgewebe von Patienten isolieren und die Zellen hinsichtlich ihrer mechanischen Steifigkeit, Form, Morphodynamik, Kontraktilität, Mechano-Sensitivität und ihrem Migrationsverhalten in 2D und 3D charakterisieren. Außerdem werden wir die statistischen Eigenschaften der Zellmigration und Invasion in unterschiedlich steife, poröse bzw. adhäsive extrazelluläre Matrices untersuchen. Derzeit verwendete in-vitro Invasionssysteme und Matrix-Modelle ergeben oft widersprüchliche Resultate hinsichtlich der Invasivität von Tumorzellen; dies wird u.a. damit erklärt, dass existierende Modelle die physiologische Situation bei der Tumorinvasion nur unzureichend widerspiegeln und nur begrenzt reproduzierbar sind. Deshalb werden wir 3D-Zellkultursysteme mit präzise einstellbaren mechanischen, morphologischen und adhäsiven Parametern entwickeln. Die Invasion primärer Brusttumorzellen in diese 3D-Zellkultursysteme wird anschließend mit hochauflösenden bildgebenden und Hochdurchsatzverfahren charakterisiert. Wir erwarten signifikante Unterschiede in den biomechanischen Eigenschaften und dem Invasionsverhalten von primären metastasierenden im Vergleich zu nicht-metastasierenden Tumorzellen. Diese in-vitro-Vorhersagen werden anschließend mit klinischen Befunden von derselben Patientenkohorte korreliert.