“Zellbiologie tierischer Zellen”, von Prof. Wolfgang Mikulits

Ausgearbeitete Prüfungsfragen zur Vorlesung “Zellbiologie tierischer
Zellen”, von Prof. Wolfgang Mikulits
Diese hier vorliegende Fragenausarbeitung (Juni 2014) basiert auf einer älteren Ausarbeitung aus dem September 2012. Neuere Fragen,
also Fragen nach dem Jahr 2012 bis 2014, wurden inkludiert. Ich versuchte auch die alten Fragen etwas aufzuarbeiten, zu verbessern und
zu erweitern, zum Teil über Wikipedia, und über andere WWW-Ressourcen.
Natürlich ist das alles nicht komplett vollständig, und kann auch den Rahmen der gesamten Vorlesung nur sehr unvollständig und eher
auszugsweise abdecken. Es ist auch gar nicht dazu gedacht, den Besuch der Vorlesung zu ersetzen und eine Garantie auf eine
Vollständigkeit gibt es selbstverständlich ebensowenig, da sich das Stoffgebiet von Vorlesung zu Vorlesung sicherlich leicht ändern kann –
es ist lediglich als eine Lernhilfe gedacht.
Die Sprache der Wahl für diese Ausarbeitung ist primär Deutsch - zum Teil werden die englischen Fachbegriffe in Klammer genannt,
seltener gibt es auch direkt englische Originalzitate. Ich persönlich fand es einfacher, mir den Stoff in der deutschen Sprache zu merken,
daher habe ich versucht, diese Ausarbeitung in einem verständlichen Deutsch zu verfassen.
1) Welche Vorteile hat eine 3D-Zellkultur?
Eine 3D Zellkultur simuliert natürliche Gewebe, sprich – Gewebestrukturen, die auch in einem menschlichen (oder in einem
tierischen) Körper zu finden wären. Alleine das ist bereits ein bedeutender Vorteil verglichen mit einer 2D Zellkultur.
Zum Vergleich: eine 2D Zellkultur wird meistens in kleinen, flachen Schalen (zum Beispiel in Petrischalen / “petri dishes”) gestartet;
die Aussenstruktur in so einer Schale ist zumeist Polystyren-Plastik, also eine harte, künstliche Struktur, die im natürlichen Zustand nicht
zu finden ist. Dies beeinflusst natürlich auch die Zellen in dieser Schale wenn sie sich an den Schalenrand und die Schalenoberfläche
anheften (“Adhäsion”) und verbreiten wollen. Die Folge davon sind unnatürliche, abgeflachte Wachstumserscheinungen (“aberrant
flattened morphologies”), die natürlich nicht dem natürlichen in-vivo Zustand entsprechen. Meistens bildet sich ein reiner “Monolayer”
aus, also nur eine einzellige Schicht. Die Kontaktpunkte der Zellen mit der Petrischale werden “focal adhesions” genannt.
Rechts sehen wir ein Bild einer Petrischale:
Und noch ein XKCD Bild zur Unterhaltung:
In einer 3D Zellkultur hingegen sind die Zellen miteinander verbunden (“cell-to-cell attachment”) und bilden so ein makromolekules
Netzwerk das auch ihrer natürlichen Position in einem menschlichen oder tierischem Körper eher entspricht. Zudem sind diese Zellen so
gut wie immer von einer flexiblen, extrazellulären Matrix (ECM) verbunden, mit Adhäsionsproteinen wie Fibronectin oder Laminin, und
Faserproteinen wie Kollagenen und Elastin. Auch sogenannte “gap junctions” sind zu finden, und dienen der Verbindungen zwischen 2
Zellen. Diese ECM ist auch bei der Herstellung der 3D Zellkulturen wichtig, denn man beschichtet trägergestützte 3D Zellkulturmodelle
zuerst mit der ECM.
Ein weiterer Vorteil von 3D Zellkulturen verglichen mit 2D Zellkulturen bietet sich an, wenn man komplexe pathologische Zustände wie
Krebs (“cancer”) untersuchen möchte. Nehmen wir Brustkrebszellen als Beispiel, die in einer 2D Zellkultur wachsen. Diese Krebszellen
können bereits mit einer geringen Strahlenmenge oder einer niedrigen Dosis an chemotherapeutischen Wirkstoffen bekämpft werden.
Wachsen diese Zellen jedoch in einer 3D Zellkultur so werden sie zugleich viel widerstandsfähiger – und das spiegelt den natürlichen
Zustand im Körper auch viel besser wieder als eine 2D Zellkultur.
Zellen in einer 3D Zellkultur sind somit besser geeignet um Therapieformen zu erproben und neue Wirkstoffe zu testen (“drugdiscovery approaches” → 3D-Cell Culture System in Tumor Biology and Drug Screening).
Man kann sich diesen Unterschied übrigens wie folgt merken:
→ Testet man einen Wirkstoff in einer 2D Zellkultur, so muss dieser Wirkstoff nur eine sehr geringe Distanz zu den anderen Zellen hin
überwinden; zum Beispiel fehlt die Zelltiefe nach oben und unten hin. In einer 3D Zellkultur hingegen ist die räumliche Ausdehnung viel
realistischer, und inkludiert viel mehr Zellen die aneinander “gereiht” sind, eben in einem dreidimensionalen Arrangement (ein “multilayers of cells”).
Allgemein formuliert: 3D Zellkulturen erschweren das Diffundieren von Wirkstoffen, und sind somit viel realistischer einzustufen als
2D Zellkulturen.
Weitere Vorteile sind folgende hier:
→ Antikörper können genauer in ihrer in-vivo Rolle untersucht werden
→ Apoptose-auslösende Wirkstoffe können besser untersucht werden
→ Chemotherapeutische Wirkstoffe können wirkungsvoller untersucht werden (wie auch bereits oben beschrieben)
→ Die extrazelluläre Matrix (ECM) kann viel besser untersucht werden
→ auch das Muster der Genexpression unterscheidet sich leicht zwischen einer 3D Zellkultur und einer 2D Zellkultur
→ Signalmoleküle mögen realistischer wirken in einer komplexeren 3D Umgebung
Vor allem die Entstehung von Krebs als komplexe Krankheit kann dank 3D Zellkulturen genauer untersucht werden.
Man sollte auch noch anmerken das 3D Zellkulturen nicht nur in der Forschung und in der Medizin Anwendung finden sondern auch als
Testsystem für die Kosmetikindustrie.
Slogans:
“Much of how cells behaved in a Petri dish was an artifact of the 2-D environment.”
Links:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20659006
http://www.ddw-online.com/drug-discovery/p142796-3d-cell-culture:easier-said-than-done!-summer-10.html
https://www.youtube.com/watch?v=_dOUc-ZfMfM
2) Welches Material mag man für eine 3D-Zellkultur verwenden?
→ Collagen Typ I, Rat tail Collagen I-co-culture verschiedener Zellen
→ Matrigel basement matrix (von, zum Beispiel, "BD Biosciences"; http://www.bdbiosciences.com/nvCategory.jsp?
action=SELECT&form=formTree_catBean&item=775674)
Bei Matrigel handelt es sich um eine Matrix mit biologischer Aktivität und einer sehr dünnen, extrazellulären Matrix. Es wird vor
allem zur Untersuchung von Tumorzellen verwendet (siehe folgenden Link, 2005→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15975825)
Der Vorteil von Matrigel ist, das er die Zelldifferenzierung fördern kann und so dienlich ist, die Expansion von Tumorzellen (deren
“invasiveness”) zu untersuchen.
Ein anderes Beispiel sind sogenannte Kollagenschwämme. Dieser eignet sich sowohl für statische als auch für dynamische System
(=Rollerkultur), oder bioreaktorgestützter Zellkulturen.
3) Welche Eigenschaften haben sogenannte “Tumorstammzellen”? Gibt es Therapiemöglichkeiten gegen
Tumorstammzellen?
1997 wurde die Theorie aufgestellt, das Tumorstammzellen (“cancer stem cells” → http://de.wikipedia.org/wiki/Krebsstammzelle)
wichtig sind für die Entstehung von Krebs.
Diese Zellen sollen in Tumoren vorkommen und typische Stammzelleigenschaften wie Selbsterneuerung und Differenzierungspotenzial
besitzen.
Diese Theorie ist besonders stark fundiert in bestimmten Blutkrebsarten (Leukämien) – hier sollen bereits einige wenige Krebszellen,
eben diese sogenannten Krebsstammzellen, für das Wachstum hauptverantwortlich sein.
Interessant ist, dass einige Krebsstammzellen gebräuchlichen Chemotherapien widerstehen (= Resistenz und Resilienz).
Diese Resistenz könnte erklären, warum nach einer solchen Therapie Tumore zuerst verschwinden, jedoch später oft erneut auftreten
(Rezidiv). Eine Therapie, die speziell auf Krebsstammzellen zielt, könnte die Heilungschancen verbessern.
Folgende Eigenschaften mögen wir bei Tumorstammzellen erkennen:
- die Fähigkeit zur Selbst-Erneuerung (self-renewal)
- die Fähigkeit dieser Zellen auch andere Zelltypen hervorzubringen die ein eingeschränktes Proliferations-Potential haben
(eben so wie auch normale Stammzellen, die sich ja asymmetrisch teilen können)
- die Fähigkeit zur Entstehung von Krebs massgeblich beizutragen (=tumorigenic)
Es gibt hier nun mehrere Arbeitshypothesen zu den Tumorstammzellen:
Hypothese 1:
→ Tumorstammzellen können in einem Organismus überdauern und somit zu Metastasen oder Rezidiven (“replases”) führen, indem
einfach neue Tumore, auch an anderer Stelle im Körper, entstehen.
Modell 1:
→ Die Tumorzellen sind heterogen, viele von ihnen können proliferieren und so zur Entstehung von neuen Tumoren führen.
Modell 2:
→ Die Tumorzellen sind heterogen, nur die Tumorstammzellen (“cancer stem cell = CSC”) können extensiv proliferieren und neue
Tumore bilden.
Der Ursprung von Tumorstammzellen – hierbei gibt es zwei Hypothesen:
(1) Normale Stammzellen mutierten, oder
(2) Bereits bestehende Vorläuferzellen oder auch reife Zellen mutieren und erlangen so Tummorstammzellen-Eigenschaften
(“CSC properties”). Der Effekt: Krebsvorläufer-Stammzellen entstehen. Es mag zu einer klonalen Evolution dieser Zellen kommen und
schliesslich zu Krebs.
Therapiemöglichkeiten:
Hier sei angemerkt das, wenn man non-tumorigene Krebszellen tötet, der Tumor praktisch regenerieren kann sofern man nicht auch die
Tumorstammzellen eliminiert. Dies mag man an Tumorstammzellen der Brust sehen, die metastasieren können und sogenannte
“micrometastases” ausbilden können. Daher sollten Therapiestrategien vor allem gegen diese Tumorstammzellen (cancer stem cells)
gerichtet werden.
Gegen Darm-Tumorstammzellen (=colon) mag man in 2 Schritten vorgehen.
Phase I: wenig Beta-catenin: nicht ausreichende Aktivierung der Proliferation und Differenzierung
Phase II: EMT+ Verbreitung
4) Was ist ein Proto-Onkogen bzw. ein Onkogen? Wie können sie aktiviert werden? Gib Beispiele hierzu an.
Ein Onkogen ist ein Gen, das für ein Protein kodiert, das Zellwachstum und die Zellzeilung (und somit die Tumorentstehung) fördert.
Ein Protoonkogen ist die normale Version des Gens, also praktisch der Vorläufer, der in der Zelle vorhanden ist.
Mutation/ Überexpression:
Onkogen
Aktivierung:
Mutation: zB in ras; die Aminosäure-Sequenz ist derart verändert, dass ein molekularer Schalter wie Ras immer eingeschalten ist. Dies
führt dazu, das Ras permanent wachstumsstimulierende Signale an die Zelle weitergibt, mit dem Effekt das sich diese Zelle ungehemmt
vermehrt.
Chromosome rearrangement: zB abl (Chr 9) und bcr (Chr 22) in CML, also ein Translokationsereigns.
Die beiden Gene bcr-abl fusionieren → es entsteht ein fusionierte Oncoprotein, das für das „Philadelphia chromosome“ charakteristisch
ist.
Genamplifikation: zB myc Region ist mehrfach kopiert → erhöhte Proliferation
5) Was meinen wir mit der Bezeichnung ”Oncogene Addiction”?
Als Oncogene addiction bezeichnen wir das Phänomen, das eine Tumorzelle nur von einem einzigen Onkogen abhängig sein mag, dem
sogenannten “critical oncogene”. Dies ist quasi eine Schwachstelle des Tumors, seine Achillesferse (im Englischen wird dies “achilles
heel”).
Tumore sind normalerweise genomisch betrachtet sehr heterogen – sie haben meistens mehrere abnorme Onkogene oder
Tumorsuppressorgene, die alle zu der Progression des Tumor beitragen können. Aber: das Ausschalten eines einzigen Onkogens in einer
Tumorzelle kann die Entwicklung in eine differenzierte Zelle oder Apoptose auslösen! Sprich, das Tumorwachstum kann gestoppt werden
oder der Tumor kann sogar schrumpfen (“tumor regression”). Dies ist ein sehr wichtiger Therapieansatz. Die Idee dahinter ist, das
bestimmte Onkogene für den Tumor viel wichtiger sind als andere, und das diese Gene für den Tumor auch weiterhin wichtig sind –
interferieren Medikamente nun mit diesen Genen, so kann man den Tumor therapeutisch wirksam bekämpfen.
Ein konkretes Beispiel hierzu: ein Tumor kann durch zwei Onkogene (Myc und mutiertes K-Ras) induziert werden - wenn jedoch nur
eines dieser beiden Gene unterdrückt wird, so bildet sich ein Tumor zurück – im englischen Sprachgebrauch sagt man “the tumor may
regress if at least one of these oncogenes is repessred or inhibited”. Beide Onkogene sind für die Tumorfähigkeit notwendig, fällt einer
aus so ist die Zelle keine funktionelle Tumorzelle mehr. Man sieht also sofort welche praktische Bedeutung dies für die TumorTherapie hat – und es ist die Grundlage für Therapieformen, die nur ein singuläres Ziel haben.
Links: http://cancerres.aacrjournals.org/content/68/9/3077
5) Beschreiben Sie den sequenziellen Ablauf der Fern-Metastasierung; nennen Sie einen molekularen Faktor, der für
Metastasierung wichtig ist!
Metastasis, also die Ausbreitung eines Tumors von seinem Ursprungsort, ist oft ein Grund an Krebs zu sterben, vor allem bei
Brustkrebs-Patienten. Die Tumorzellen kommunizieren oft mit ihrer nahen Umgebung (“microenvironment”) und dies beeinflusst wie
der Tumor voranschreiten wird.
Die Fern-Metastasierung läuft nach folgendem allgemeinen Schema ab:
(1) Invasion des Primärtumors: einzelne Zellen lösen sich ab (dies ist abhängig von Integrinen, Matrix-degrading-Enzymes, und
Adhäsionsmolekülen) und migrieren über mesenchymale oder amöboide Bewegung bzw mehrere Zellen zusammen über kollektive
Migration Chemotaxis der metastasierenden Zellen oft durch EGF sekretiert von Mph oder Leukozyten.
(2) Intravasation: hämatogene (Tumorangiogenese funktioniert nicht so gut; cc können eher passiv durch) oder lymphatische (zB
Brustkrebszellen „durchbrechen“ die Gefäßwand direkt)
(3) Überleben im Kreislauf
(4) Extravasation: „docking“ an Endothelzellen, „locking“ über Cell Adhesion Molecules; Zerstören der Endothelzellen und
durchwandern.
(5) Proliferation / Kolonisierung des Organs
(6) Angiogenese: anders als normal! VEGF/-R regulieren Lymphangiogenese und induzieren Metastasen in Lk.
Tumor sekretiert VEGF-A und initiert Angiogenese → sekretiert auch Signale, die Immunzellen und Fibroblasten rekrutieren: synth
Signale, die die Angiogenese aufrechterhalten. Neue Blutgefäße entstehen aus bestehenden Kapillaren im Tumor.
Man bedenke: die späten Schritte sind oft sehr ineffizient!
Molekulare Faktoren für Metastasierung: Ia der metastatischen Tumorzellen mit distalem Organ → Chemokine, miRNA, LOX erhöht
Invasion und wirkt wechselseitig auf ECM, TGFb. Das LOX-Genprodukt ist normalerweise wichtig, um die strukturelle Integrität von
Gewebe aufrecht zu erhalten. Erhöhte LOX Aktivität ist assoziiert mit erhöhter Invasions-Fähigkeit, vor allem bei Brustkrebs und unter
Bedingungen ohne Sauerstoff in der nahen Umgebung (“hypoxic conditions”). Andere Genprodukte wie Pdcd4 können die LOX
Expression verhindern.
Links:
http://home.ccr.cancer.gov/inthejournals/santhanam.asp
6) Welche Faktoren sind für die organspezifische Metastasierung verantwortlich?
(a) „seed“ = Tumorzelle, „soil“ = kolonisiertes Organ → beeinflussen Spezifität
Was bedeutet seed und soil?
Manche Tumore zeigen eine Vorliebe in bestimmte Organen zu metastasieren, der sogenannte “seed”. Dies wurde von Stephen Paget in
der sogenannten data "seed and soil" Hypothese im Jahre 1889 ausgeführt. Dieses Verhalten nennt man “organotropism”. Diese
Hypothese besagt, das die organspezifische Wanderung von metastasierenden Tumoren das Produkt einer Interaktion zwischen diesen
metastasierenden Tumorzellen (dem “seed”) und der nahen Umgebung des Zielorgans (des “soil” ist, genauer: der Mikroumgebung dieses
Organs). Ein Beispiel sei hier genannt: Prostata-Tumore metastasieren häufig in die Knochen hinein.
Ferner meint diese Theorie, das es für diese Tumorzellen dann schwierig ist, in anderen Regionen zu überleben – sie benötigen daher die
richtige Umgebung, also das korrekt “soil”.
Die “seed-and-soil” Hypothese findet auch bei Therapie-Ansätzen eine Rolle:
→ manche Wirkstoffe zielen auf die “seeds” ab, also die klassische Chemotherapie gegen die Tumorzelle
→ manch anderer Wirkstoff hingegen zielt auf das “soil” ab, also vor allem die Mikroumgebung eines Tumors; dies lässt sich zum
Beispiel durch “antiangiogenic therapy” erreichen, also Wirkstoffe die die Gefässneubildung (Angiogenese) erschweren oder verhindern.
(b) Mechanische Faktoren sind auch mitverantwortlich:
„hematogenous dissemination“ wird oft bestimmt durch die Durchblutung: die Größe der Tumorzellen und Kapillaren bestimmt, wie
sehr eine Tumorzelle in den Blutgefäßen zurückgehalten wird; Tumorzellen erwerben weitere Mutationen während dieser Verbreiten
(=dissemination). Zurückgehaltene Tumorzellen liegt oft in „tumor dormancy“; es erfolgt hierbei also keine Tumorprogression.
Tumorzellen die im Körper zirkulieren nennt man auch “circulating tumor cells” (CTCs).
(c) Die molekulare Interaktion zwischen metastasierenden Tumorzellen und dem distalem Organ bestimmt die Proliferation der
Tumorzellen. Aber: die Metastasierung verläuft allgemein ineffizient!
(d) Organspezifische Barrieren:
Der Aufbau der Kapillarwände ist unterschiedlich in den Zielgewebe (“target tissues”, zum Beispiel von Brustkrebszellen.
So sind zum Beispiel die gefensterte BM Kapillare durchlässiger als die zusammenhängenden Lungenkapillarwände.
Auch das Gehirn stellt normalerweise eine schwierige Barriere dar, vor allem aufgrund der Blut-Hirn-Schranke.
→ Es lässt sich aus dem Ableitem das Tumorzellen eine spezielle „extravasation function“ benötigen. Diese “tumor cell extravasation” ist
für die Metastasierung eines Tumors wichtig, und somit natürlich auch für Therapieansätze. Anmerkung: eine Möglichkeit “tumor cell
extravasation” zu studieren ist es “microfluidic platforms” zu verwenden.
Organspezifische Metastasen können durch Chemokin-Interaktion erfolgen:
Chemokinrezeptor in „seed“ und korrespondierende Chemokine von „soil“.
o Brustkrebszelle in der Lunge: dort werden passende Chemokine produziert, zB Pseudopodenbildung, Migration und
Gewebsinvasion, Aktin-Polymerisierung wird in der Krebszelle ausgelöst
o Brustkrebszelle in der Haut: keine passenden Chemokine, somit auch keine Metastasierung
1928 wurde die Theorie von James Ewing attackiert, der gemeint hat das die Metastasierung primär über anatomische und mechanische
Wege stattfindet.
Links:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21365651
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23995847
6) Welche Barrieren muss eine abwandernde Karzinomzelle überwinden, um Metastasen zu bilden?
- Organspezifische Barrieren
- Endothel-Barrieren bei Intra- und Extravasation
7) Erklären und Skizzieren Sie einen TGF-Signalweg!
TGF-Beta steht für “transforming growth factor beta”. Dieser Signalweg ist beteiligt bei der Gewebshomöostase und kontrolliert des
weiteren die Proliferation von Epithel-, Endothel-, Immunzellen und stromal Fibroblasts, und deren Interaktion mit dem umliegendem
Gewebe. Die Liganden der TGF-Beta Superfamilie binden an einen Typ II Rezeptor, der wiederum einen Typ I Rezeptor rekrutiert und
phosphoryliert. Dieser Typ I Rezeptor phosphoryliert danach R-SMADs (receptor-regulated SMADs), der dadurch an SMAD4 binden
kann. Diese R-SMAD/coSMAD Komplexe akkumulieren im Zellkern, wo sie als Transkriptionsfaktoren wirken können.
TGFb Signaling:
TGFb bindet TypII Rezeptor und rektrutiert Typ I Rez → TypII phosph TypI→ phosph assoziierte SMAD2/3= R-SMADs: werden befreit
von anchor Protein (ua SARA), wandern in Zk, binden an SMAD4 und akkumulieren im Zk → ia mit anderen Proteinen und Bindung als
Komplex an DNA R-SMAD und SMAD4 werden konstant in und aus dem Kern geshuttelt.
Links:
http://en.wikipedia.org/wiki/TGF_beta_signaling_pathway
8) Was bewirkt TGF-Beta in Fibroblasten, Epithelzellen, Endothelzellen und wie wirkt es auf das Immunsystem?
Fibroblasten:
→ ECM Produktion
→ Proliferation
→ Cytokin Sekretion
Epithelzellen:
→ Cc Arrest
→ Apoptose
→ Adhäsion
→ ECM Produktion
→ Cytokin Produktion
Endothelzellen:
→ Migration
→ Morphogenese
→ Wachstumskontrolle
Immunzellen:
→ Inhibierung der T-Zell Proliferation
→ Inhibierung der NK Zellen Funktion
→ Inhibierung der Antigenpräsentation
TGFb beeinflusst Differenzierung und induziert EMT:
TGFb
kann ID1 runterregulieren  Diff in weniger proliferative Epithelzellen
kann über TF (SNAIL, SLUG) EMT auslösen
stimuliert Diff von mesenchymal progenitor cells in (Myo-)Fibroblasten
Karzinomzellen können ID1 Antwort auf TGFb von Repression auf Aktivierung switchen: TGFb 
EMT: invasive, metastatische Zellen
9) Definieren Sie “Differenzierung” sowie “Transdifferenzierung” und geben Sie jeweils ein Beispiel an.
Differenzierung:
Dies ist eine Spezialisierung von Zellen; aus pluripotenten Stammzellen entstehen differenzierte Zellen, mit speziellen, begrenzten
Aufgabenbereichen und Genexpression.
HSC → CLP (common lymphoid progenitor)→ Dendritic cell
Transdifferenzierung:
Dies ist die Umwandlung eines differenzierten Zelltyps in einen anderen differenzierten Zelltyp.
zB Barrett-Ösophagus (→ http://en.wikipedia.org/wiki/Barrett's_esophagus): Epithelzellen→ Darmzellen→ Adenokarzinom kann
entstehen.
Die Transdifferenzierung gehört zur Metaplasie (→ http://de.wikipedia.org/wiki/Metaplasie).
Unter Metaplasie versteht man eine Umwandlung einer differenzierten Gewebeart (epithelial oder mesenchymal) oder Zellart in eine
andere. Metaplasie ist zum Teil reversibel; wenn sich der Reizzustand beseitigen lässt.
Grundsätzlich kann die Metaplasie in allen Geweben vorkommen, hat in der praktischen Medizin aber vor allem für die Epithelzellen
besondere Bedeutung. Eine irreversible Zellumwandlung wird als Anaplasie bezeichnet; Übergang höher differenzierter Zellen in
weniger differenzierte Zellen.
10) Warum können Fibroblasten der Maus leichter unsterblich gemacht werden als jene des Menschen?
Viele Signalwege funktionieren unterschiedlich in Menschen und Nagern.
Immortalisierung im Menschen: es gilt hier 2 Barrieren zu überwinden (Seneszenz und zelluläre Krise); diese werden reguliert durch
Telomerverkürzung sowie durch die Wirkung des RB + p53 Tumor-suppressor pathway.
Immortalisierung in Maus: das Ausschalten des ARF-p53 pathway reicht aus.
Maus: Telomere sind länger und Telomerase ist aktiv (analog dazu: Transformation im Menschen durch Onkogene braucht mehr
zusätzlich eingeführte Gene als bei Maus).
Anmerkung: Fibrobblasten der Maus nennt man auch “murine Fibroblasten”.
11) Wie kann die TGF-Beta-Signalübertragung durch Vesikel verstärkt bzw. gehemmt werden?
Die TGF-Beta Rezeptoren werden internalisiert → dies ist wichtig für Regulation des TGFb Signaling.
Die Endozytose erfolgt via Clathrin-coated vesicles, die die TGFb induzierte Smad Aktivierung fördern.
Eintritt in die Zelle erfolgt via Cavaeolae = sackförmige Einbuchtungen der PM mit Caveolin als Strukturelement.
Erleichtert TGFb Rezeptor Abbau→ TGFb Signalweg OFF
12) Nenne Komponenten des Tumorstroma. Wie kann es die Tumor-Progression beeinflussen?
Das Tumorstroma ist unterschiedlich bei Primär, invasivem und metastatischen Tumor.
Das Tumorstroma beschreibt die Mikroumgebung des Tumors, bestehend aus:
o Endothelzellen
o Pericyten
o Immunzellen
o Krebs-assoziierten Fibroblasten
o neben differenzierten auch stromale Stamm- und Progenitorzellen
o (invasiven) Krebszellen und Krebsstammzellen
...haben Chemokinrezeptor → dies errhöht in Krebszellen die Metastasierungsrate.
Einfluss des Tumor-Stroma auf die Tumorentwicklung:
auf die Tumorentwicklung:
(a) Tumorzellen produzieren inflammatorische Cytokine und Chemokine → rekrutiert Leukozyten: produzieren GF, MMPs und
angiogene Faktoren → fördern Tumorentwicklung+Migration
(b) auf Metastasierung: Auslöser zB Hypoxie (O2 Mangel) → Chemokin Rezeptoren expr → Migration+ Invasion → andere Chemound Cytokine in neuem Organ → fördern Wachstum der metastatischen Zellen
(c) auf Angiogenese: Tumorzellen expr Signale, die Fibroblasten und Immunzellen anziehen, die die Angiogenese durch sekretierte
Signale weiter fördern
13) Wozu wird Trypsin bei adhärenten Zellen verwendet? Wieso wird Trypsin in der Zellkultur verwendet?
Trypsin ist eine Protease, die adhärente Zellen von einer Zellkultur-Oberfläche entfernen kann (“cell dissociation”). Manchmal wird
nicht nur Trypsin alleine sondern auch noch EDTA verwendet.
zB Primärkultur: Gewebe + Trypsin: Proteine für Aufrechterhaltung des Zellverbands aufgelöst und Zellen vereinzelt.
Anmerkung: Zellen sollten nicht zu lange einer hohen Trypsin-Konzentration ausgesetzt sein, da dies auch die Zellmembran schädigt und
so zum Tod der Zelle führen kann. Der pH Wert der Trypsin-Lösung sollte etwa 7.4 bis 7.6 sein.
14) Was sind Chemokine und wie tragen sie zur Invasion und Migration von Tumoren bei?
Chemokine gehören zu den Cytokinen; sie bilden einen Gradient entlang dessen sich Zellen bewegen können.
Tumore: Chemokine, die Prolif., Überleben, Migration und Angiogenese regeln
Chemokinrezeptoren auf IS-, Endothel- und Tumorzellen (va CXCR4 auf Tumorzellen → dies erhöht die Metastasierung)
Tumorzellen produzieren inflammatorische Cytokine und Chemokine → ziehen Leukozyten an, die GF, MMPs und angiogene Faktoren
produzieren.
Chemokine in bestimmten Organen können mit CCR auf Tumorzellen ww → Metastasierung
15) Was ist “FACS”?
FACS ist Flow cytometry.
FACS allows a single cell to be measured for a variety of characteristics as they flow in liquid. Flow cytometers gather information about
cells by measuring visible and/or fluorescent light emissions. This allows to sort cells based on physical, biochemical and antigenic traits.
Flow cytometry is used for applications in immunology, pathology and medicine, and basic research.
Todos:
Letztze prüfungsfragen... Stmg... cancer im darm
intravasation was is des