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Exploring response plasticity induced by shear stress in ovarian cancer cells in vitro
Denise Framke
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Giorgia Del Favero
Mitbetreuer*in
Martina Karasová
DOI
10.25365/thesis.74140
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13775.72393.852481-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eierstockkrebs ist die häufigste Todesursache in der Gruppe der gynäkologischen Krebserkrankungen. Aufgrund einer Vielzahl von molekularen Merkmalen ist Eierstockkrebs eine äußerst heterogene Erkrankung, die eine Vielzahl von Herausforderungen bei der Behandlung mit sich bringt. Obwohl Cisplatin eines der am besten geeigneten Medikamente zur Behandlung von Eierstockkrebs ist, führen der späte Therapiebeginn und die sich entwickelnde Resistenz des Tumors häufig zu einer schlechten Prognose für die Patientin. Die Eierstöcke liegen umgeben von einer Vielzahl an sehr agilen Organen und Strukturen, weshalb physikalische Kräfte als Teil der Mikroumgebung des Tumors nicht außer Acht gelassen werden dürfen. Die extrazelluläre mechanische Stimulation wird durch den mechanotransduzierenden Apparat (Zytoskelett, mechanisch gesteuerte Ionenkanäle, mechanosensitive Proteine) in die entsprechende zelluläre Antwort umgesetzt, zum Beispiel indem die Proteinlokalisierung verändert und/oder mehrere intrazelluläre Signalwege beeinflusst werden. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen von physikalischen Stressoren, insbesondere von Scherspannung, auf Eierstockkrebszellen zu untersuchen. Die Experimente wurden mit den epithelialen nicht-serösen SKOV3- und hochgradig serösen OVCAR3-Eierstockkrebs-Zelllinien durchgeführt. Zunächst wurde der Einfluss von Scherspannung auf die Zytotoxizität von Cisplatin untersucht, dessen Ergebnisse signifikanten Unterschiede in der SKOV3-Zelllinie zwischen statischen und den der Scherspannung ausgesetzten Zellen zeigten, nicht jedoch in der OVCAR3-Zellinie. Des Weiteren wurde eine Immunmarkierung durchgeführt, um die durch Scherspannung aktivierten Signalwege zu untersuchen. Zunächst wurden morphologische Merkmale wie die Fläche des Zellkerns und das Aussehen des Aktin-Zytoskeletts bewertet. Außerdem wurden Strukturproteine wie Caveolin-1, der mechanisch gesteuerte Ionenkanal Piezo1 sowie mechanosensitive Transkriptionsfaktoren und Proteine (YAP1, Ajuba, Nrf2) untersucht. Darüber hinaus wurde eine Reihe von posttranslationalen Modifikationen wie Farnesylierung, Acetylierung und Phosphorylierung evaluiert, um mögliche regulatorische Vorgänge zu identifizieren. Insgesamt zeigten unsere Daten signifikante Unterschiede zwischen den beiden Zelllinien im Hinblick auf die durch Scherspannung ausgelösten zellulären Reaktionen. Im Allgemeinen reagierten die OVCAR3-Zellen schneller als die SKOV3-Zellen, allerdings ohne Auswirkungen auf die Effizienz der Cisplatin-Behandlung. Nach Scherspannung konnte eine Translokalisation von Nrf2 in den Zellkern bei SKOV3 beobachtet werden, was der Hauptgrund für die modulierte Zytotoxizität von Cisplatin in SKOV3 nach Exposition gegenüber Scherspannung sein könnte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass verschiedene Reaktionen durch die Scherspannung ausgelöst werden, an der Pathophysiologie des Ovarialkarzinoms beteiligt sein könnten. Jedoch sind weitere Experimente erforderlich, um Signalwege aufzuklären und die Heterogenität dieser tödlichen Krankheit besser zu verstehen.
Abstract
(Englisch)
Ovarian cancer is the number one cause of death within the group of gynecological cancers. Due to a wide variety of molecular characteristics ovarian cancer is a very heterogenous disease whit a lot of challenges in treatment. Even tough cisplatin is one of the most potential drugs used in ovarian cancer treatment, the late onset of therapy and evolving resistance within the tumor often results in poor prognosis for the patient. Since the ovary is surrounded by a very motile environment within the abdomen, physical forces play a central role in the tumor microenvironment. Extracellular mechanical stimulation is translated through the mechanotransducing apparatus (cytoskeleton, mechanical gated ion channels, mechanosensitive proteins) to appropriate cellular responses via altering protein localization and/or affecting multiple intracellular signaling pathways. The main goal of this thesis was to investigate the effects of physical stressors, especially shear stress, on ovarian cancer cells. Experiments were carried out using the epithelial non-serous SKOV3 and high-grade serous OVCAR3 ovarian cancer cell lines. First, the effect of shear stress on cytotoxicity of cisplatin was evaluated. The results of cisplatin treatment showed some significant differences between static and shear stress-exposed cells in the SKOV3 cell line, but not in OVCAR3 cell line. Secondly, to explore the intracellular pathways activated through shear stress, immunofluorescence was performed. As first, morphological features like nuclear area and actin cytoskeleton were assessed. Furthermore, the analysis was deepened on structural proteins like Caveolin-1, the mechano-gated ion channel Piezo1, as well as on mechanosensitive transcription factors and related proteins (YAP1, Ajuba, Nrf2). Lastly, a variety of posttranslational modifications like farnesylation, acetylation and phosphorylation was evaluated in order to identify possible regulatory events. Taken together, our data showed significant differences between the two cell lines with regard to shear stress-induced cellular responses. Generally, OVCAR3 cells responded faster than SKOV3 cells, with morphometric rearrangement of the nucleus after 3h of incubation and YAP1 translocation. However, no effect could be seen in the cisplatin treatment. SKOV3 on the other hand sustained Nrf2 nuclear translocation after shear stress, which could be the main factor in modulated cytotoxicity of cisplatin in SKOV3 after shear stress exposure. Summarizing the results, multiple responses to shear stress might be involved in the pathophysiology of ovarian cancer and more experiments are needed to elucidate the pathways to further understand the heterogeneity of this lethal disease.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Eierstock Eierstockkrebs Krebs Cisplatin Mechanotransduktion Scherspannung Zytotoxizität
Schlagwörter
(Englisch)
Ovarian cancer ovary cancer cisplatin mechanotransduction shear stress cytotoxicity
Autor*innen
Denise Framke
Haupttitel (Englisch)
Exploring response plasticity induced by shear stress in ovarian cancer cells in vitro
Paralleltitel (Deutsch)
Erforschung der durch Scherstress induzierten Reaktionsplastizität in Eierstockkrebszellen in vitro
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
viii, 65 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Giorgia Del Favero
AC Nummer
AC16925823
Utheses ID
67976
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |