Abstrakt
Úvod: Karcinóm pľúc patrí v súčasnosti medzi malígne ochorenia s najvyššou mortalitou u nás aj vo svete. Preto je dôležité venovať pozornosť nielen skorej diagnostike, ale aj in vitro výskumným aktivitám zameraným na odhaľovanie nových špecifických markerov a terapeutických cieľov. Karbonická anhydráza IX, nádorovo asociovaný, hypoxiou indukovaný enzým predstavuje dôležitú súčasť nádorového mikroprostredia. Expresia CA IX bola dokázaná aj pri karcinóme pľúc. In vitro analýzy predstavujú nevyhnutnú súčasť predklinického výskumu a je veľmi dôležité, aké modelové systémy sú v takomto výskume používané. 3D modely kokultivačných nádorových sféroidov lepšie reflektujú heterogénne nádorové tkanivo in vitro.
Metódy: Nádorová bunková línia A549 derivovaná z adenokarcinómu pľúc a nádorová bunková línia H1299 odvodená z lymfatickej uzliny nemalobunkového karcinómu pľúc boli kultivované v kultivačnom médiu DMEM pri 37 °C a 5 % CO2 v termostate s kontrolovanou vlhkosťou. Bunky boli kultivované v monovrstve alebo vo forme sféroidov. V prípade kokultivačných modelov sme bunkové línie kultivovali s pľúcnymi fibroblastami MRC5, ako aj s mononukleárnymi bunkami derivovanými z periférnej krvi.
Výsledky: Pripravili sme 3D modely homotypických a heterotypických sféroidov z adenokarcinómových nádorových buniek A549 a pľúcnych fibroblastov MRC5. V heterotypickom modeli A549/MRC5 sme testovali cytotoxické efekty chemoterapeutika Pemetrexed. Dokázali sme retardáciu rastu sféroidov, pokles v hladine proteínu CA IX a aktiváciu apoptózy vplyvom Pemetrexedu. Zaviedli a optimalizovali sme komplexný model kokultivačných sféroidov s imunitnými bunkami izolovanými z periférnej krvi darcov. Potvrdili sme zvýšenie penetrácie imunitných buniek dovnútra sféroidov pôsobením Pemetrexedu, ako aj zvýšenie cytotoxického účinku a stimuláciu apoptotickej signalizácie.
Záver: Kokultivačné modely nádorových bunkových sféroidov s ïalšími zložkami nádorového prostredia – pľúcnymi fibroblastami a s imunitnými bunkami izolovanými z periférnej krvi predstavujú vyšší stupeò modelov vernejšie odzrkadľujúci heterogénne nádorové prostredie. 3D kokultivačné systémy predstavujú vhodnejší systém v predklinickom štádiu testovania inovatívnych liekov alebo v základnom výskume zameranom na odhaľovanie nových markerov nádorových ochorení (obr. 4, lit. 50). Text v PDF www.lekarsky.herba.sk.
KĽÚČOVÉ SLOVÁ: nemalobunkový karcinóm pľúc, karbonická anhydráza IX, hypoxia, sféroidy, nádorové mikroprostredie.
Lek Obz 2025, 74 (5): 184-194
In vitro models of non-small cell lung cancer – a tool for testing hypoxic signaling and preclinical analysis of potential drugs
Abstract
Introduction: Lung cancer is currently one of the malignant diseases with the highest mortality both in our country and in the world. Therefore, it is important to pay attention not only to early diagnosis, but also to in vitro research activities aimed at discovering new specific markers and therapeutic targets. Carbonic anhydrase IX, a tumor-associated, hypoxia-induced enzyme, is an important part of the tumor microenvironment. The expression of CA IX has also been proven in lung cancer. In vitro analyses are an essential part of preclinical research and it is very important what model systems are used in such research. 3D models of co-culture tumor spheroids better reflect heterogeneous tumor tissue in vitro.
Methods: The lung adenocarcinoma-derived A549 tumor cell line and the non-small cell lung carcinoma-derived H1299 tumor cell line were cultured in DMEM culture medium at 37°C and 5% CO2 in a humidity-controlled thermostat. The cells were cultured in monolayers or as spheroids. In the case of co-culture models, we cultured the cancer cell line with MRC5 lung fibroblasts as well as with peripheral blood-derived mononuclear cells.
Results: We prepared 3D models of homo- and heterotypic spheroids from adenocarcinoma tumor cells A549 and lung fibroblasts MRC5. In the heterotypic A549/MRC5 model, we tested the cytotoxic effects of the chemotherapy drug Pemetrexed. We demonstrated retardation of spheroid growth, a decrease in the level of CA IX protein and activation of apoptosis due to Pemetrexed. We introduced and optimized a complex model of co-cultivation of spheroids with immune cells isolated from the peripheral blood of donors. We confirmed the increase in the penetration of immune cells into the spheroids by the action of Pemetrexed, as well as an increase in the cytotoxic effect and stimulation of apoptotic signaling.
Conclusion: Co-cultivation models of tumor spheroids with other components of the tumor microenvironment – lung fibroblasts and with immune cells isolated from peripheral blood represent a higher level of models that faithfully reflect the heterogeneous tumor environment. 3D co-culture model represents a more suitable system in the preclinical stage of testing innovative drugs or in basic research aimed at discovering new markers of cancer diseases (Fíig. 4, Ref. 50). Text in PDF www.lekarsky.herba.sk.
KEY WORDS: non-small cell lung cancer, carbonic anhydrase IX, hypoxia, spheroids, tumor microenvironment
Lek Obz 2025, 74 (5): 184-194
Silvia FEČÍKOVÁ1, Petra BELVONČÍKOVÁ2, Barbora PUZDEROVÁ2, Lucia CSÁDEROVÁ2, Monika BARÁTHOVÁ2
1Národný ústav tuberkulózy, pľúcnych chorôb a hrudnej chirurgie, Vyšné Hágy
2Virologický ústav, Biomedicínske centrum SAV v. v. i., Bratislava
