Etablierung und Charakterisierung eines neuen humanen, hochdifferenzierten und funktionell-aktiven Tumormodells eines pankreatischen neuroendokrinen Tumors

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die neu etablierte pankreatische NET-Zelllinie NT-3 zu charakterisieren und ihr Verhalten im direkten Vergleich zu bestehenden Zelllinien (QGP-1 und BON), unter Behandlung mit Therapeutika und im Xenograft-Tiermodell zu untersuchen. Dies geschah mit der Fragestellung, ob es sich um ein repräsentatives, gut differenziertes neuroendokrines Tumormodell handelt, als Grundlage für eine zielgerichtete und aussagekräftige Forschung an dieser Tumorentität. Bisher war die präklinische Erforschung neuer Therapiemöglichkeiten durch das Fehlen eines Modells, das diese Kriterien erfüllt, eingeschränkt. Die neuroendokrine Identität von NT-3 wurde durch den Nachweis der Expression multipler NET-spezifischer Marker bestätigt. NT-3 exprimierte diese in erheblich höherem Maße als BON und QGP-1. Als Zeichen der funktionellen Aktivität konnten wir bei NT-3 die Expression und Sekretion von Insulin nachweisen, entsprechend dem klinischen Insulinom beim Patienten, aus dessen Lymphknotenmetastase unsere neue Zelllinie hervorgegangen ist. Der gut differenzierte Phänotyp der NT-3-Zellen ist über nunmehr 58 Passagen stabil geblieben. Der Ki-67-Index, als Maß für die Proliferationsrate von Zellen, wurde bei 14,6% ± 1,0% in den NT-3- Zellen gemessen. Dies harmoniert mit dem Wert des Ursprungstumors (15-20%) und ist deutlich niedriger als die Werte von BON (80,6% ± 3,3%) und QGP-1 (82,6% ± 1,0%). Zudem zeigte NT-3 eine hohe Expression von Somatostatinrezeptoren (SSTR1, 2, 3, und 5), welche die Zielstrukturen einiger bewährter Therapeutika in der Behandlung von NETs bilden. Das Verhalten von NT-3 in vivo wurde anhand eines Xenograft-Mausmodells untersucht. Nach subkutaner Transplantation von NT-3-Zellen entstanden in 94% der Fälle Tumore mit einer Wachstumsrate von 139% ± 13% innerhalb von vier Wochen. Die Morphologie und die Expression neuroendokriner Marker des Xenografttumors entsprachen dem humanen Ursprungstumor. NT-3 qualifiziert sich durch diese herausragenden Eigenschaften als relevantes NET-Modell für die weitere Erforschung der neuroendokrinen Tumorbiologie und für die Entwicklung neuer Therapien.

The aim of this project was to characterize the newly established pancreatic NET cell line NT-3 and to study its behavior in direct comparison to the existing cell lines (QGP-1 and BON), upon treatment with therapeutics and as a xenograft animal model. This is to evaluate if NT-3 provides a representative, well-differentiated neuroendocrine tumor model for targeted and significant research on this tumor entity. Research on new therapies for pancreatic neuroendocrine tumors (pNET) has been hampered by the absence of a clinically relevant tumor model system. The neuroendocrine identity of NT-3 was verified by the expression of multiple NET-specific markers, which were highly expressed in NT-3 compared with BON and QGP-1. As a sign of functional activity, we were able to detect the expression and secretion of insulin in NT-3, corresponding to the clinical insulinoma of the patient providing the tumor that NT-3 was derived from. Until now, this well-differentiated phenotype is stable since 58 passages. The proliferative labeling index Ki-67 of 14.6% ± 1.0% in NT-3 is akin to the original tumor (15%–20%) and was lower than in BON (80.6% ± 3.3%) and QGP-1 (82.6% ± 1.0%). Moreover, NT-3 showed high expression of somatostatin receptors (SSTRs: 1, 2, 3, and 5), which are targets of therapeutics successfully used in the treatment of pancreatic NETs. In vivo growth was assessed in a xenograft mouse model. Upon subcutaneous transplantation of NT-3 cells, recipient mice developed tumors with an efficient tumor take rate (94%) and growth rate (139% ± 13%) by 4 weeks. Morphology and neuroendocrine marker expression of xenograft tumors resembled the original human tumor. These outstanding characteristics qualify NT-3 as a relevant model to study neuroendocrine tumor biology and to develop new NET treatments.