Nicht-invasive Visualisierung von Tumorwachstum in einem humanen kolorektalen Lebermetastasen-Xenograftmodell mittels Biolumineszenz-Imaging

Einleitung: 50% aller Patienten mit einem Kolonkarzinom entwickeln nach initialer Operation des Primärtumors ein Tumorrezidiv, wobei bei 40–80% der Patienten dann Lebermetastasen nachzuweisen sind. Um die Effizienz neuer Ansätze zur Therapie kolorektaler Lebermetastasten im lebenden Organismus zu überprüfen, sind Tiermodelle erforderlich, die die klinische Situation weitestgehend nachstellen.

Ziel: Etablierung eines klinisch relevanten Tiermodells, das das Wachstum kolorektaler Lebermetastasen abbildet.

Methodik: Humane, mit einem Luciferasegen transduzierte Kolonkarzinomzellen werden über die Pfortader in die Leber immundefizienter Mäuse injiziert. Zum nicht-invasiven Nachweis der Zellen werden die tumortragenden Mäuse mit dem Imaging-System NightQWL untersucht.

Ergebnisse: Mit der in vivo Biolumineszenz-Bildgebung kann die relative Größe der Tumoren in der Leber nicht-invasiv nachgewiesen werden. Luciferin, das Substrat der Luciferase, verteilt sich im gesamten Organismus und nur die transduzierten Tumorzellen in der Leber sind in der Lage, das Luciferin umzuwandeln, wobei Energie in Form von Photonen freigesetzt wird. Die emittierte Lichtmenge ist proportional zur Anzahl der Licht-emittierenden Zellen, was eine relative Quantifizierung erlaubt. Die registrierten Lichtintensitäten in Kombination mit einer photographischen Aufnahme vom Tier erlauben die Position der Zellen in der Leber zu erkennen. Mit dieser Methode konnten wir die Dynamik der intrahepatischen Besiedelung nicht-invasiv verfolgen als auch das Wachstum der Lebermetastasen über einen Zeitraum von 4 Wochen. In den ersten vier Tagen nach Tumorzellinjektion verringert sich die emittierte Lichtmenge, was darauf zurückzuführen ist, dass während dieser Zeit ein Großteil der Zellen zugrunde gegangen ist. Zwischen Tag 4 und 7 stabilisiert sich aber der Zelluntergang und die Zellen beginnen sich zu teilen und Tumoren zu bilden, wobei die Tumorlast mit der emittierten Lichtmenge korreliert.

Schlussfolgerungen: Ein kolorektales Lebermetastasen-Xenograftmodell auf Grundlage des Biolumineszenz-In Vivo-Imagings wurde etabliert, um nicht-invasiv Tumorprogression und bei therapeutischen Maßnahmen Tumorregression über Messung des Biolumineszenz-Signals als Maß für die intrahepatische Tumorlast zu bestimmen.