Die Rolle von Exosomen in der Resistenzentwicklung gegen Tyrosinkinaseinhibitoren (Sunitinib) im Nierenzellkarzinom

Abstract

Diese experimentelle Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, welchen Effekt Exosomen von Sunitinib-resistenten Caki-2 Zellen auf die Zellviabilität von Caki-2 Wildtyp-Zellen unter Sunitinib Behandlung haben. Um die Wirkung von Exosomen auf die Zellviabilität zu testen, habe ich Exosomen von Caki-2 Zellen mit und ohne Sunitinib Resistenz mittels Ultrazentrifugation isoliert und mithilfe von Nanotracking Analyse und Western Blot charakterisiert. Die Inokulation von Exosomen wurde mithilfe von Fluoreszenzmikroskopie nachgewiesen. Ich habe Caki-2 Wildtyp-Zellen mit Exosomen von Sunitinib-resistenten Caki-2 Zellen unter Therapie mit Sunitinib kultiviert und deren Zellviabilität mithilfe des WST-1 Cell Viability Assays bestimmt. Die Partikelgröße und die Proteinbeladung stimmte mit der von Exosomen von Nierenkarzinomzellen überein. Es zeigte sich, dass Caki-2 Wildtyp-Zellen, welche mit Exosomen von Sunitinib-resistenten Zellen inkubiert wurden, eine signifikant höhere Zellviabilität unter Therapie mit Sunitinib aufwiesen als der Wildtyp, welcher Exosomen von Wildtyp-Zellen erhielt. Diese Aussage ist im Einklang mit der aktuellen Forschung, welche eine exosomal-transferierte Long-non-coding RNA als potenziellen Mediator der Sunitinib Resistenz in Nierenzellkarzinomzellen entdeckte. Diese Arbeit bestätigt die Weitergabe einer Medikamentenresistenz über Exosomen. Weitere Experimente sind jedoch nötig, um die genauen Mechanismen der Resistenzentwicklung und ein mögliches therapeutisches Ziel für die Resistenzbekämpfung herauszufinden.

Renal cell carcinoma accounts for 90% of all malignant kidney tumors. The tumor has few symptoms and is mainly diagnosed as an incidental finding on imaging. In this case, up to 20 % already show metastases at diagnosis. Up to 30% develop metachronous metastases. The renal cell carcinoma is resistant to radiation and insensitive to classical chemotherapeutic agents, which necessitates the use of newer agents such as tyrosine kinase inhibitors in the metastatic stage. Under therapy with tyrosine kinase inhibitors, such as sunitinib, resistance can develop after 6 - 12 months, limiting the patient's treatment options. Exosomes are spherical nanoparticles with a size of 30 - 150 nm, which are involved in cell-cell communication via surface molecules and specific loading. However, recent findings show that they also serve as growth stimuli or immunomodulators for tumor cells and enable the transmission of acquired resistance to chemotherapeutic agents. This has already been demonstrated for several tumor entities and therapeutics, for example in breast cancer. This experimental work addresses the question of what effect exosomes from sunitinib-resistant Caki-2 cells have on the cell viability of Caki-2 wild-type cells under sunitinib treatment. To test the effect of exosomes on cell viability, I isolated exosomes from Caki-2 cells with and without sunitinib resistance by ultracentrifugation and characterized them using nanotracking analysis and Western blot. The Inoculation of exosomes was detected using fluorescence microscopy. I cultured Caki-2 wild-type cells with exosomes from sunitinib-resistant Caki-2 cells under therapy with sunitinib and determined their cell viability using the WST-1 cell viability assay. The particle size and protein loading were consistent with that of exosomes from renal carcinoma cells. It was found that Caki-2 wild-type cells incubated with exosomes from sunitinib-resistant cells exhibited significantly higher cell viability under therapy with sunitinib than the wild-type, which received exosomes from wild-type cells. This statement is consistent with recent research that discovered an exosomal-transferred long-non-coding RNA as a potential mediator of sunitinib resistance in renal cell carcinoma cells. This work confirms the transmission of drug resistance via exosomes. However, further experiments are needed to determine the precise mechanisms of resistance development and a potential therapeutic target for resistance.