Účinnost chemoterapeutik v 3D modelech nádorové tkáně

Bc. Kamila Říhová

Master's thesis

The efficacy of chemotherapeutics in 3D tumor model

Abstract:

Účinnost chemoterapeutik bývá tradičně zkoumána na jednovrstevných kulturách nádorových buněk. 3D kultury, tzv. sféroidy, však představují vhodnější experimentální model, neboť se svými vlastnostmi více podobají nádorům in vivo. Tato diplomová práce se věnuje porovnání účinnosti potenciálního chemoterapeutika disulfiramu v kombinaci s měďnatými ionty na jednovrstevných kulturách a sféroidech z buněčné linie kolorektálního karcinomu HT-29. V jednovrstevných kulturách je cytotoxicita ovlivněna specifickým nádorovým mikroprostředím – acidóza cytotoxicitu disulfiramu s mědí zvyšuje, hypoxie snižuje. U sféroidů je k dosažení stejné cytotoxicity jako u jednovrstevných kultur zapotřebí přibližně stonásobné koncentrace tohoto chemoterapeutika. Na sféroidech byla srovnána také účinnost této látky s 5-fluorouracilem, který je při léčbě kolorektálního karcinomu klinicky využíván. Působení disulfiramu s mědí vede k výraznějšímu poklesu metabolické aktivity buněk, hladiny ATP a přežívání buněk než působení 5-fluorouracilu. 5-fluorouracil však v buňkách způsobuje apoptózu ve větší míře než disulfiram s mědí. Kombinace těchto dvou chemoterapeutik vede ke zvýšení jejich cytotoxicity v případě společného působení a při předindukci 5-fluorouracilem. Výsledky naší práce potvrzují význam využití 3D modelů v nádorovém výzkumu při testování účinnosti chemoterapeutik.

Abstract:

The efficacy of chemotherapeutics has traditionally been investigated in monolayer cultures of tumor cells. However, 3D cultures (spheroids) represent a more suitable experimental model because of their similarity to tumors in vivo. This diploma thesis deals with the comparison of the efficacy of the potential anticancer drug disulfiram in combination with copper ions on monolayers and spheroids from HT-29 colorectal carcinoma cell line. In monolayers, the cytotoxicity is influenced by specific tumor microenvironment - acidosis increases the cytotoxicity of disulfiram/copper, hypoxia decreases its cytotoxicity. To achieve similar cytotoxicity as in monolayers, approximately a hundred times higher concentration of this drug is required on spheroids. Moreover, the efficacy of this drug on spheroids was compared to the efficacy of 5-fluorouracil which is clinically used to treat colorectal cancer. Disulfiram/copper treatment results in a marked decrease of the cell metabolic activity, the ATP level and the cell survival in comparison with 5-fluorouracil treatment. However, 5-fluorouracil causes greater apoptosis in cells than disulfiram/copper. The combination of these chemotherapeutics leads to an increase in their cytotoxicity in the case of concurrent activity and in the case of pre-induction by 5-fluorouracil. The results of our work confirm the importance of using 3D models in tumor research to test the efficacy of chemotherapeutic agents.

Keywords

sféroidy, cytotoxicita chemoterapeutik, disulfiram, 5-fluorouracil, kolorektální karcinom, spheroids, cytotoxicity of chemotherapeutics, colorectal carcinoma

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2019
• Supervisor: Mgr. Jarmila Navrátilová, Ph.D.
• Reader: Mgr. Pavlína Janovská, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Medical Genetics and Molecular Diagnostics