Dynamics of epithelial monolayers assessed by acoustic and impedimetric whole cell biosensors

Mit der Zielsetzung der vorliegenden Arbeit wurde die detailierten Analyse von Migrationsdynamiken epithelilaler Monolayer anhand zweier neuartiger in vitro Biosensoren verfolgt, der elektrischen Zell-Substrat Impedanz Spektroskopie (electrical cell-substrate impedance sensing, ECIS) sowie der Quarz Kristall Mikrowaage (quartz crystal microbalance, QCM). Beide Methoden erwiesen sich als sensitiv gegenüber der Zellmotilität und der Nanozytotoxizität.rnInnerhalb des ersten Projektes wurde ein Fingerprinting von Krebszellen anhand ihrer Motilitätsdynamiken und der daraus generierten elektrischen oder akkustischen Fluktuationen auf ECIS oder QCM Basis vorgenommen; diese Echtzeitsensoren wurdene mit Hilfe klassicher in vitro Boyden-Kammer Migrations- und Invasions-assays validiert. Fluktuationssignaturen, also Langzeitkorrelationen oder fraktale Selbstähnlichkeit aufgrund der kollektiven Zellbewegung, wurden über Varianz-, Fourier- sowie trendbereinigende Fluktuationsanalyse quantifiziert. Stochastische Langzeitgedächtnisphänomene erwiesen sich als maßgebliche Beiträge zur Antwort adhärenter Zellen auf den QCM und ECIS-Sensoren. Des weiteren wurde der Einfluss niedermolekularer Toxine auf die Zytoslelettdynamiken verfolgt: die Auswirkungen von Cytochalasin D, Phalloidin und Blebbistatin sowie Taxol, Nocodazol und Colchicin wurden dabei über die QCM und ECIS Fluktuationsanalyse erfasst.rnIn einem zweiten Projektschwerpunkt wurden Adhäsionsprozesse sowie Zell-Zell und Zell-Substrat Degradationsprozesse bei Nanopartikelgabe charackterisiert, um ein Maß für Nanozytotoxizität in Abhangigkeit der Form, Funktionalisierung Stabilität oder Ladung der Partikel zu erhalten.rnAls Schlussfolgerung ist zu nennen, dass die neuartigen Echtzeit-Biosensoren QCM und ECIS eine hohe Zellspezifität besitzen, auf Zytoskelettdynamiken reagieren sowie als sensitive Detektoren für die Zellvitalität fungieren können.

Cell death mechanisms triggered by monoclonal antibodies against CD99 in Ewing sarcoma: Cross-talk between MDM2, IGF-1R and Ras/MAPK

CD99 is a 32 kDa transmembrane protein whose high expression characterizes Ewing sarcoma (ES), a very aggressive pediatric bone tumor. In addition to its diagnostic value, CD99 has therapeutic potential since it leads to rapid and massive ES cell death when engaged with specific antibodies. Here a novel mechanism of cell death triggered via CD99 is shown, leading, ultimately, to the appearance of macropinocytotic vescicles. Anti-CD99 mAb 0662 induces MDM2 ubiquitination and degradation, which causes not only a p53 reactivation but also the IGF-1R induction and its subsequent internalization; CD99 results internalized together with IGF-1R inside endosomes, but then the two molecules display a different sorting: CD99 is degraded, while IGF-1R is recycled on the surface, causing, as a final step, the up-regulation of RAS-MAPK. High-expressing CD99 mesenchymal stem cells show mild Ras induction but no p53 activation and escape cell death, but in presence of EWS/FLI1 mesenchymal stem cells expressing CD99 show a stronger Ras induction and a p53 reactivation, leading to a significant cell death rate. We propose that CD99 triggering in a EWS/FLI1-driven oncogenetic context creates a synergy between RAS upregulation and p53 activation in ES cells, leading to cell death. Moreover, our data rule out possible concerns on toxicity related to the broad CD99 expression in normal tissues and provide the rationale for the therapeutic use of anti-CD99 MAbs in the clinic.

Signaltransduktion von IgG-Antiphospholipid-Antikörpern in plasmazytoiden Dendriten und Monomac1 Zellen

Das Antiphospholipid-Syndrom (APS) ist eine Autoimmunerkrankung die sich durch venöse und arterielle Thrombosen und/oder Spontanaborte bei gleichzeitigem Nachweis von persistierenden, erhöhten Antiphospholipid-Antikörper (aPL)-Titern charakterisieren lässt. Die zugrunde liegenden Mechanismen, über die aPL Pathogenität vermitteln, sind bislang wenig verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass drei humane monoklonale IgG aPL sowie IgG Fraktionen von APS Patienten eine Überexpression von TLR7 und TLR8 in plasmazytoiden dendritischen Zellen bzw. monozytären Zellen induzieren. Gleichzeitig erfolgt die Induktion der TLR7/8 Translokation vom endoplasmatischen Retikulum (ER) ins Endosom. Diese Effekte werden durch die Internalisierung der aPL und die nachfolgende Aktivierung einer NADPH Oxidase sowie durch endosomale Superoxid Produktion vermittelt. Als Folge dessen werden die Zellen extrem für TLR7/8 Liganden sensibilisiert. Diese Beobachtungen beschreiben einen neuen Signalmechanismus der innaten Immunität, der seinen Ursprung im Endosom nimmt. Da die Überexpression von TLR7 auch in pDCs von APS Patienten detektiert werden konnte, bieten unsere Ergebnisse eine Erklärung für die proinflammatorischen und prokoagulanten Effekte von aPL. rnWeiterhin führte die kombinierte Stimulation mit aPL und TLR7 Liganden in pDCs zu einem signifikant verstärkten Potential zur CD4+ Th2 Zell Aktivierung bzw. zur Regulation der B-Zell Differenzierung und Immunglobulin Produktion. Die Anwesenheit der pDCs erhöhte dabei synergistisch die CD40/86 Expression, die Proliferation sowie die Plasmazell-Differenzierung von isolierten peripheren B-Zellen, die mit aPL und TLR Liganden stimuliert wurden. Dieser Stimulationsansatz war außerdem ausreichend um naive B-Zellen zur IgM/IgG Produktion anzuregen und die Synthese neuer IgG aPL durch Gedächtnis-B-Zellen einzuleiten. Die Beteiligung der pDCs an diesem Prozess erfolgte durch Zytokin Sekretion sowie direktem Zell-Zell-Kontakt. Die Anwesenheit von Th2-Helferzellen war dabei nicht obligatorisch, konnte jedoch die B-Zell Aktivierung zusätzlich fördern. Eine Hochregulierung von TLR7 oder TLR9 innerhalb der B-Zell Population war nicht involviert. rnrnDiese Ergebnisse zeigen erstmalig die Relevanz einer pDC Aktivierung im Hinblick auf die Aufrechterhaltung der pathogenen Aktivität im Rahmen des APS. Da eine Dysregulierung von TLR7 bereits als ursächlich für die Ausbildung einer systemischen Autoimmunität erachtet wird, sollten unsere Ergebnisse für das generelle Verständnis von Autoimmunität von großer Relevanz sein.rn

Etablierung eines In-vivo-Modells zur Untersuchung der Rolle epidermaler Langerhanszellen bei der Entstehung der Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung nach allogener Blutstammzelltransplantation

Dendritische Zellen der Haut, wie z.B. die Langerhanszellen (LC) der Epidermis, sind potente antigenpräsentierende Zellen (APC). Nach allogener Blutstammzelltransplantation (engl.: hematopoietic stemm cell transplantation, HSCT) persistieren Empfänger-APC und können Spender-T-Zellen aktivieren. Somit spielen dendritische Zellen eine kritische Rolle bei der Initiierung von akuter Transplantat-Gegen-Wirt-Reaktion (engl.: graft-versus-host-disease, GvHD).rnIn der vorliegenden Arbeit wurde ein Modellsystem entwickelt, welches humane Haut in einem Xenotransplantationsmodell nutzt, um die Wechselwirkung dieser gewebsständigen APC mit alloreaktiven T-Zellen zu untersuchen. Dafür wurden humane Resthautpräparate von subkutanem Gewebe befreit und intraskaptulär auf immunsupprimierte NOD/LtSz-scid IL2R#-null Mäuse (NSG) transplantiert. Diesen Tieren fehlen funktionale T-, B- und NK-Zellen, und sie tolerieren somit ein xenogenes Transplantat. Im Vergleich zu anderen immundefizienten Stämmen, haben sie eine erhöhte Lebenserwartung und es ist zudem möglich humane Hämatopoese durch Stammzellgabe zu etablieren.rnPublizierte Methoden der Hauttransplantation wurden für diese Arbeit optimiert und weiterentwickelt. So konnte die Erfolgsrate von 44% auf bis zu 95% gesteigert werden. Erste Untersuchungen fokussierten den Einfluss der Wundheilung auf die Verteilung dermaler Zellpopulationen, wie z.B. CD11c positive APC, und die Population der LC in der Epidermis. Während der ersten Wochen der Wundheilung war ein vorübergehendes Verschwinden der LC aus der Epidermis zu beobachten. Im Gegensatz dazu waren CD11c positive dermale Zellen permanent detektierbar. Die zu späteren Zeitpunkten festgestellte Repopulation der Epidermis mit LC unterstützt die Hypothese einer lokalen Vorläuferzelle. Die vorgelegten Daten und die lokale proliferative Aktivität dieser Zellen unterstreichen ihre Unabhängigkeit vom peripheren Blut. Versuche, eine Depletion der LC mittels UVC-Bestrahlung zu erreichen, gelangen nicht. Auch dies spricht für das Vorhandensein eines lokalen Vorläufers.rnZur Induktion von GvHD in der transplantierten Haut wurden in vitro DC des Hautspenders generiert und damit HLA-disparate T-Zellen stimuliert. Auf diese Weise sollte eine maximale Alloreaktivität gegen das Hauttransplantat generiert werden. In allen vorgestellten Systemen ließ sich nach Infusion der T-Lymphozyten in transplantierte Tiere, eine T-Zellinduzierte inflammatorische Reaktion auslösen. Optisch war eine deutliche Rötung des Transplantats feststellbar. Diese war jedoch nur in den Proben besonders deutlich, welche T-Zellen mit vorheriger in vitro Stimulation durch DC des Hautspenders erhalten hatten. Histologisch konnten Anzeichen einer Entzündung nachgewiesen werden. Neben Akanthose und Hyperparakeratose, waren deutliche T-Zellinfiltrate detektierbar. Auch Spaltbildung und Ablösung der Epidermis, sowie vereinzelte Apoptosen der epidermalen Zellen wiesen auf eine GvHD artige Entzündung hin.rnEine weitere Beobachtung nach T-Zellgabe, war die Depletion der LC aus der Epidermis. Auch konnte durch spätere T-Zellgaben keine weitere Hautrötung ausgelöst werden. Dies belegt die Funktion der LC als primäre Zielzelle der alloreaktiven T-Zellen. Unterstrichen wird dies durch Verwendung einer LC defizienten Haut, welche keine Hautrötung oder Anzeichen einer Entzündung entwickelte.rnZusammenfassend wurde für diese Arbeit ein Modellsystem entwickelt, welches es erlaubt Untersuchungen entzündlicher Hautkrankheiten unter Berücksichtigung hautständiger APC durchzuführen. Dabei kann dieses Modell in Zukunft für die Untersuchung von APC modulierenden Agenzien genutzt werden, da präklinische Modelle für spezies-spezifische Therapien bislang fehlten. Das Entstehen einer Entzündung könnte so verhindert oder eine Behandlung ermöglicht werden.

Regulation der Funktion dendritischer Zellen im immunologischen steady state

Dendritische Zellen sind professionelle Antigenpräsentierende Zellen und übernehmen sowohl in der Aktivierung naiver T-Zellen als auch in der Aufrechterhaltung peripherer Toleranz eine zentrale Funktion. Ruhende Dendritische Zellen im immunologischen Steady State induzieren antigenspezifisch Toleranz in autoreaktiven T-Zellen, welche bei der negativen Selektion im Thymus nicht eliminiert wurden und verhindern somit die Entstehung von Autoimmunität. Mit Hilfe eines transgenen Maus Modells, welches die induzierbare Expression transgen kodierter CD8+ T-Zell-Epitope auf ruhenden Dendritischen Zellen erlaubt, konnten wir zeigen, dass die periphere Toleranz Induktion durch Dendritische Zellen in Abwesenheit von regulatorischen T-Zellen beeinträchtigt ist. Wir konnten verdeutlichen, dass für die Suppression von steady-state Dendritischen Zellen die Erkennung von MHC Klasse II Molekülen auf Dendritischen Zellen durch den T-Zell-Rezeptor regulatorischer T-Zellen zwingend erforderlich ist. In Abwesenheit dieser suppressiven Interaktion hatten Dendritische Zellen einen aktivierten Phänotyp und lösten eine funktionale T-Zell-Antwort aus, anstatt periphere Toleranz zu induzieren. Als Folge dessen entwickelten Mäuse, in denen Dendritische Zellen nicht antigenspezifisch mit suppressiven CD4+ T-Zellen interagieren konnten, spontane Autoimmunität, welche durch CD8+ T-Zellen mediiert wurde. Wir konnten weiterhin zeigen, dass der Verlust peripherer T-Zell Toleranz durch basale Level an Typ I Interferonen mediiert wird sowie durch CD40 Signale, welche von adaptiven Immunzellen geliefert werden.

Die Bedeutung von molekularem Sauerstoff für die Evolution des genetischen Codes

Die Entstehung und Evolution des genetischen Codes, der die Nukleotidsequenz der mRNA in die Aminosäuresequenz der Proteine übersetzt, zählen zu den größten Rätseln der Biologie. Die ersten Organismen, die vor etwa 3,8 Milliarden Jahren auf der Erde auftraten, nutzten einen ursprünglichen genetischen Code, der vermutlich ausschließlich abiotisch verfügbare Aminosäuren terrestrischer oder extraterrestrischer Herkunft umfasste. Neue Aminosäuren wurden sukzessive biosynthetisiert und selektiv in den Code aufgenommen, welcher in der modernen Form aus bis zu 22 Aminosäuren besteht. Die Ursachen für die Selektion und die Chronologie ihrer Aufnahme sind bis heute unbekannt und sollten im Rahmen der vorliegenden Arbeit erforscht werden. Auf Grundlage quanten-chemischer Berechnungen konnte in dieser Arbeit zunächst ein Zusammenhang zwischen der HOMO-LUMO-Energiedifferenz (H-L-Distanz), die ein inverses quanten-chemisches Korrelat für allgemeine chemische Reaktivität darstellt, und der chronologischen Aufnahme der Aminosäuren in den genetischen Code aufgezeigt werden. Demnach sind ursprüngliche Aminosäuren durch große H-L-Distanzen und neue Aminosäuren durch kleine H-L-Distanzen gekennzeichnet. Bei einer Analyse des Metabolismus von Tyrosin und Tryptophan, bei denen es sich um die beiden jüngsten Standard-Aminosäuren handelt, wurde ihre Bedeutung als Vorläufer von Strukturen ersichtlich, die sich durch eine hohe Redox-Aktivität auszeichnen und deren Synthese gleichzeitig molekularen Sauerstoff erfordert. Aus diesem Grund wurden die Redox-Aktivitäten der 20 Standard-Aminosäuren gegenüber Peroxylradikalen und weiteren Radikalen getestet. Die Untersuchungen ergaben eine Korrelation zwischen evolutionärem Auftreten und chemischer Reaktivität der jeweiligen Aminosäure, die sich insbesondere in der effizienten Reaktion zwischen Tryptophan bzw. Tyrosin und Peroxylradikalen widerspiegelte. Dies indizierte eine potentielle Bedeutung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) bei der Konstituierung des genetischen Codes. Signifikante Mengen an ROS wurden erst zu Beginn der Oxygenierung der Geobiosphäre, die als Great Oxidation Event (GOE) bezeichnet wird und vor circa 2,3 Milliarden Jahren begann, gebildet und müssen zur oxidativen Schädigung vulnerabler, zellulärer Strukturen geführt haben. Aus diesem Grund wurde das antioxidative Potential von Aminosäuren beim Prozess der Lipidperoxidation untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass lipophile Derivate von Tryptophan und Tyrosin befähigt sind, die Peroxidation von Rattenhirnmembranen zu verhindern und humane Fibroblasten vor oxidativem Zelltod zu schützen. Daraus gründete sich das in dieser Arbeit aufgestellte Postulat eines Selektionsvorteils primordialer Organismen während des GOEs, die Tryptophan und Tyrosin als redox-aktive Aminosäuren in Membranproteine einbauen konnten und somit vor Oxidationsprozessen geschützt waren. Demzufolge wurde die biochemische Reaktivität als Selektionsparameter sowie oxidativer Stress als prägender Faktor der Evolution des genetischen Codes identifiziert.

Fluorescent-magnetic hybrid nanoparticles induce a dose-dependent increase in proinflammatory response in lung cells in vitro correlated with intracellular localization

Iron-platinum nanoparticles embedded in a poly(methacrylic acid) (PMA) polymer shell and fluorescently labeled with the dye ATTO 590 (FePt-PMA-ATTO-2%) are investigated in terms of their intracellular localization in lung cells and potential to induce a proinflammatory response dependent on concentration and incubation time. A gold core coated with the same polymer shell (Au-PMA-ATTO-2%) is also included. Using laser scanning and electron microscopy techniques, it is shown that the FePt-PMA-ATTO-2% particles penetrate all three types of cell investigated but to a higher extent in macrophages and dendritic cells than epithelial cells. In both cell types of the defense system but not in epithelial cells, a particle-dose-dependent increase of the cytokine tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) is found. By comparing the different nanoparticles and the mere polymer shell, it is shown that the cores combined with the shells are responsible for the induction of proinflammatory effects and not the shells alone. It is concluded that the uptake behavior and the proinflammatory response upon particle exposure are dependent on the time, cell type, and cell culture.

Intestinal bacterial colonization induces mutualistic regulatory T cell responses

Mammals harbor a dense commensal microbiota in the colon. Regulatory T (Treg) cells are known to limit microbe-triggered intestinal inflammation and the CD4+ T cell compartment is shaped by the presence of particular microbes or bacterial compounds. It is, however, difficult to distinguish whether these effects reflect true mutualistic immune adaptation to intestinal colonization or rather idiosyncratic immune responses. To investigate truly mutualistic CD4+ T cell adaptation, we used the altered Schaedler flora (ASF). Intestinal colonization resulted in activation and de novo generation of colonic Treg cells. Failure to activate Treg cells resulted in the induction of T helper 17 (Th17) and Th1 cell responses, which was reversed by wild-type Treg cells. Efficient Treg cell induction was also required to maintain intestinal homeostasis upon dextran sulfate sodium-mediated damage in the colon. Thus, microbiota colonization-induced Treg cell responses are a fundamental intrinsic mechanism to induce and maintain host-intestinal microbial T cell mutualism.

Hematopoietic and endothelial progenitor cell trafficking in patients with myeloproliferative diseases

BACKGROUND AND OBJECTIVES. The presence of circulating hematopoietic progenitor cells in patients with myeloproliferative diseases (MPD) has been described. However, the exact nature of such progenitor cells has not been specified until now. The aim of this work was to investigate the presence of endothelial precursor cells in the blood of patients with MPD and to assess the role of the endothelial cell lineage in the pathophysiology of this disease. DESIGN AND METHODS. Endothelial progenitor cell marker expression (CD34, prominin (CD133), kinase insert domain receptor (KDR) or vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2), and von Willebrand factor) was assessed in the blood of 53 patients with MPD by quantitative polymerase chain reaction. Clonogenic stem cell assays were performed with progenitor cells and monocytes to assess differentiation towards the endothelial cell lineage. The patients' were divided according to whether they had essential thrombocythemia (ET, n=17), polycythemia vera (PV, n=21) or chronic idiopathic myelofibrosis (CIMF, n=15) and their data compared with data from normal controls (n=16) and patients with secondary thrombo- or erythrocytosis (n=17). RESULTS. Trafficking of CD34-positive cells was increased above the physiological level in 4/17 patients with ET, 5/21 patients with PV and 13/15 patients with CIMF. A subset of patients with CIMF co-expressed the markers CD34, prominin (CD133) and KDR, suggesting the presence of endothelial precursors among the circulating progenitor cells. Clonogenic stem cell assays confirmed differentiation towards both the hematopoietic and the endothelial cell lineage in 5/10 patients with CIMF. Furthermore, the molecular markers trisomy 8 and JAK2 V617F were found in the grown endothelial cells of patients positive for trisomy 8 or JAK2 V617F in the peripheral blood, confirming the common clonal origin of both hematopoietic and endothelial cell lineages. INTERPRETATION AND CONCLUSIONS. Endothelial precursor cells are increased in the blood of a subset of patients with CIMF, and peripheral endothelial cells bear the same molecular markers as hematopoietic cells, suggesting a primary role of pathological endothelial cells in this disease.

Arabidopsis WEE1 kinase controls cell cycle arrest in response to activation of the DNA integrity checkpoint

Upon the incidence of DNA stress, the ataxia telangiectasia-mutated (ATM) and Rad3-related (ATR) signaling kinases activate a transient cell cycle arrest that allows cells to repair DNA before proceeding into mitosis. Although the ATM-ATR pathway is highly conserved over species, the mechanisms by which plant cells stop their cell cycle in response to the loss of genome integrity are unclear. We demonstrate that the cell cycle regulatory WEE1 kinase gene of Arabidopsis thaliana is transcriptionally activated upon the cessation of DNA replication or DNA damage in an ATR- or ATM-dependent manner, respectively. In accordance with a role for WEE1 in DNA stress signaling, WEE1-deficient plants showed no obvious cell division or endoreduplication phenotype when grown under nonstress conditions but were hypersensitive to agents that impair DNA replication. Induced WEE1 expression inhibited plant growth by arresting dividing cells in the G2-phase of the cell cycle. We conclude that the plant WEE1 gene is not rate-limiting for cycle progression under normal growth conditions but is a critical target of the ATR-ATM signaling cascades that inhibit the cell cycle upon activation of the DNA integrity checkpoints, coupling mitosis to DNA repair in cells that suffer DNA damage.

Rituximab immunotherapy in pemphigus: therapeutic effects beyond B-cell depletion

The anti-CD20 mAb rituximab, first approved for use in B-cell malignancies, is increasingly used to treat a variety of autoimmune diseases. Two studies in this issue investigate the effects of rituximab in pemphigus. Rituximab induces not only a depletion of all B cells and a decline of antidesmoglein autoantibodies but also a decrease in desmoglein-specific T cells. Furthermore, B-cell populations recovered after treatment were modified. These novel aspects may contribute to the clinical responses observed in patients.

Increased expression of IL-12p70 and IL-23 by multiple dendritic cell and macrophage subsets in plaque psoriasis

BACKGROUND: Psoriasis is a chronic immune-mediated skin disease, in which interleukins 12 and 23 have been postulated to play a critical role. However, the cellular source of these cytokines in psoriatic lesions are still poorly defined and their relative contribution in inducing skin inflammation has been discussed controversially. OBJECTIVES: To investigate immunoreactivity of the bioactive forms of IL-12 and IL-23 in plaque psoriasis and to characterize the dendritic cell (DC) and macrophage subsets responsible for the production of these cytokines. METHODS: Immunohistochemistry was performed on normal skin (n=11) as well as non-lesional (n=11) and lesional (n=11) skin of patients with plaque psoriasis using monoclonal antibodies targeting the bioactive forms of IL-12 (IL-12p70) and IL-23 (IL-23p19/p40) on serial cryostat sections using the alkaline phosphatase-antialkaline phosphatase. Co-localization of IL-12 and IL-23 with different dendritic cells and macrophage cell markers (CD1a, CD11c, CD14, CD32, CD68, CD163, CD208/DC-LAMP) was performed using double immunofluorescence staining. RESULTS: Immunoreactivity for IL-12 and IL-23 was significantly enhanced in lesional psoriatic skin as compared to non-lesional and normal skin. No difference was observed between IL-12 and IL-23 immunoreactivity in any skin types. Both IL-12 and IL-23 immunoreactivity was readily detected mainly in CD11c+, CD14+, CD32+, CD68+ and some CD163+, DC-LAMP+ cells. IL-12 and occasionally IL-23 were also found in some CD1a+ dendritic cells. In addition, an enhanced expression mainly of IL-23 was observed in keratinocytes. CONCLUSIONS: Bioactive forms of IL-12 and IL-23 are highly expressed in various DC and macrophage subsets and their marked in situ production suggest that both cytokines have crucial pathogenic role in psoriasis.

Effect of testosterone on E1S-sulfatase activity in non-malignant and cancerous breast cells in vitro

INTRODUCTION: Testosterone (T) is a therapeutic option for women with hypoactive sexual desire disorder. T may have an impact on the mammary gland by altering local estrogen synthesis. The aim of the present study was to measure the effect of T on estrone-sulfate (E1S)-sulfatase (STS) expression, and activity using hormone-dependent BC cells with high and low aggressive potential (BT-474, MCF-7), and HBL-100 as a breast cell line of non-malignant origin. METHODS: Cells were incubated in RPMI 1640 medium containing 5% steroid-depleted fetal calf serum for 3d, and subsequently incubated in absence or presence of T alone, and combined with anastrozole (A) at 10(-8)M, and 10(-6)M at 37 degrees C for either 24h or directly in cell extracts ("direct"). STS protein expression was measured by dot-blot (immunoblotting), and STS, HSD17B1 and HSD17B2 mRNA levels by quantitative RT-PCR. STS activity was evaluated by incubating homogenized breast cells with [(3)H]-E1S and separating the products E1, and E2 by thin layer chromatography. RESULTS: Basal STS mRNA expression did not reveal group differences. However, STS mRNA was decreased by T+A in MCF-7 cells. 17HSDB1 expression was decreased by T+A in BT-474 cells, and 17HSDB2 expression was decreased by A and T+A treatment in MCF-7 cells. Basal and T treated STS protein expression was significantly higher in malignant compared to non-malignant breast cells. However, T did not induce significant intra-cell line differences. Similarly, basal and T treated STS activity was significantly higher in highly malignant compared to non-malignant breast cells. Regardless of cell lines, T slightly decreased STS activity after "direct" incubation, but led to an increase of local estrogen formation after 24h which was attenuated, and partly reversed by A, respectively. CONCLUSIONS: The more aggressive the breast cell line, the higher the local estrogen formation. The transition from normal to malignant seems to be accompanied by an altered autoregulation. The given local endocrine milieu seems to be essential for response to T.

Isolation of sphere-forming stem cells from the mouse inner ear

The mammalian inner ear has very limited ability to regenerate lost sensory hair cells. This deficiency becomes apparent when hair cell loss leads to hearing loss as a result of either ototoxic insult or the aging process. Coincidently, with this inability to regenerate lost hair cells, the adult cochlea does not appear to harbor cells with a proliferative capacity that could serve as progenitor cells for lost cells. In contrast, adult mammalian vestibular sensory epithelia display a limited ability for hair cell regeneration, and sphere-forming cells with stem cell features can be isolated from the adult murine vestibular system. The neonatal inner ear, however, does harbor sphere-forming stem cells residing in cochlear and vestibular tissues. Here, we provide protocols to isolate sphere-forming stem cells from neonatal vestibular and cochlear sensory epithelia as well as from the spiral ganglion. We further describe procedures for sphere propagation, cell differentiation, and characterization of inner ear cell types derived from spheres. Sphere-forming stem cells from the mouse inner ear are an important tool for the development of cellular replacement strategies of damaged inner ears and are a bona fide progenitor cell source for transplantation studies.

Comparison of mesencephalic free-floating tissue culture grafts and cell suspension grafts in the 6-hydroxydopamine-lesioned rat

Ventral mesencephalon (VM) of fetal rat and human origin grown as free-floating roller-tube (FFRT) cultures can survive subsequent grafting to the adult rat striatum. To further explore the functional efficacy of such grafts, embryonic day 13 ventral mesencephalic tissue was grafted either after 7 days in culture or directly as dissociated cell suspensions, and compared with regard to neuronal survival and ability to normalize rotational behavior in adult rats with unilateral 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesions. Other lesioned rats received injections of cell-free medium and served as controls. The amphetamine-induced rotational behavior of all 6-OHDA-lesioned animals was monitored at various time points from 18 days before transplantation and up to 80 days after transplantation. Tyrosine hydroxylase (TH) immunostaining of the histologically processed brains served to assess the long-term survival of grafted dopaminergic neurons and to correlate that with the behavioral effects. Additional cultures and acutely prepared explants were also fixed and stored for histological investigation in order to estimate the loss of dopaminergic neurons in culture and after transplantation. Similar behavioral improvements in terms of significant reductions in amphetamine-induced rotations were observed in rats grafted with FFRT cultures (127%) and rats grafted with cell suspensions (122%), while control animals showed no normalization of rotational behavior. At 84 days after transplantation, there were similar numbers of TH-immunoreactive (TH-ir) neurons in grafts of cultured tissue (775 +/- 98, mean +/- SEM) and grafts of fresh, dissociated cell suspension (806 +/- 105, mean +/- SEM). Cell counts in fresh explants, 7-day-old cultures, and grafted cultures revealed a 68.2% loss of TH-ir cells 7 days after explantation, with an additional 23.1% loss after grafting, leaving 8.7% of the original number of TH-ir cells in the intracerebral grafts. This is to be compared with a survival rate of 9.1% for the TH-ir cells in the cell-suspension grafts. Immunostaining for the calcium-binding proteins calretinin, calbindin, and parvalbumin showed no differences in the neuronal expression of these proteins between the two graft types. In conclusion, we found comparable dopaminergic cell survival and functional effects of tissue-culture grafts and cell-suspension grafts, which currently is the type of graft most commonly used for experimental and clinical grafting. In this sense the result is promising for the development of an effective in vitro storage of fetal nigral tissue, which at the same time would allow neuroprotective and neurotrophic treatment prior to intracerebral transplantation.