Radiosensibilisierung von Krebszellen in vitro durch fokussierte Ultraschall-Hyperthermie (FUS-HT)

Zielsetzung:

Fokussierter Ultraschall (FUS/HiFU) bietet neben der bereits klinisch eingesetzten Gewebeablation die Möglichkeit im Zielareal Hyperthermie zu erzeugen, welche in präklinischen Untersuchungen radiosensibilisierende Effekte auf Tumorzellen zeigte. Ziel dieser Studie ist, die Auswirkungen der FUS-HT kombiniert mit Röntgenstrahlung (RT) zu untersuchen und optimale Zeitabläufe zu ermitteln.

Material und Methoden:

Humane Glioblastom- (T98G) und Prostatakarzinomzelllinien (PC-3) wurden in 96-well-Zellkulturplatten (Greiner bio-one GmbH) mit speziellem akustischen Fenster kultiviert. FUS-HT (45 °C, 30 min) erfolgte mit einem 1,14 MHz Wandler bei 214 W/cm2. Die Temperatur wurde mit einer Wärmebildkamera (Optris) überwacht. Kontroll-HT (45 °C, 30 min) wurde in einem Thermocycler (Eppendorf) erzeugt. RT erfolgte als Einzeldosis von 10 Gy (DARPAC 150-MC; 1,275 Gy/min). Um optimale Zeitabläufe für die Kombinationstherapie zu ermitteln, wurde 5 min oder 60 min nach FUS-HT bestrahlt. Die Vitalität der Zellen wurde mittels WST-1 assay (Roche) bestimmt.

Ergebnisse:

Die Kombination von HT und RT führte in beiden Zelllinien zu einer signifikanten Reduktion der Zellvitalität (n = 3, p<= 0.05) verglichen mit RT allein. 72h nach kombinierter HT+RT (60 min Intervall) lag die Zellvitalität bei 27% (T98G) und 59% (PC-3). Die kombinierte FUS-HT+RT verringerte die Zellvitalität auf 52% (T98G) und 45% (PC-3). Im Gegensatz dazu verringerte RT allein die Vitalität der Zelllinien nur auf 64% (T98G) und 75% (PC-3). Mit Hinblick auf die optimale zeitliche Reihenfolge konnte ein Trend in Richtung kürzerer Abstand von nur 5 min ermittelt werden, der allerdings nicht signifikant war.

Schlussfolgerungen:

Unsere in vitro Daten zeigen, dass die Kombination von FUS-HT mit RT die Lebensfähigkeit von Tumorzelllinien gegenüber alleiniger RT reduziert. In zukünftigen in vivo Experimenten soll dies am Mausmodell verifiziert werden.