Verwendung des Gehirns von Kükenembryonen als Modell für in vivo und ex vivo Analysen des Verhaltens menschlicher Glioblastomzellen

Der Kükenembryo ist ein ideales Modellsystem für die Untersuchung der Entwicklung von Wirbeltieren, insbesondere für experimentelle Manipulationen. Die Verwendung des Kükenembryos wurde erweitert, um die Bildung von humanen Glioblastom-Hirntumoren (GBM) in vivo und die Invasivität von Tumorzellen in das umliegende Hirngewebe zu untersuchen. GBM-Tumoren können durch Injektion einer Suspension fluoreszenzmarkierter Zellen in den E5-Mittelhirnventrikel (optisches Tectum) in der Ovozelle gebildet werden.

Abhängig von den GBM-Zellen bilden sich nach dem Zufallsprinzip kompakte Tumore in der Herzkammer und innerhalb der Hirnwand, und Gruppen von Zellen dringen in das Hirnwandgewebe ein. Dicke Gewebeschnitte (350 μm) von fixierten E15-Tecta mit Tumoren können immungefärbt werden, um zu zeigen, dass eindringende Zellen häufig entlang von Blutgefäßen wandern, wenn sie durch 3D-Rekonstruktion von konfokalen z-Stapelbildern analysiert werden. Lebende E15-Mittelhirn- und Vorderhirnschnitte (250-350 μm) können auf Membraneinsätzen kultiviert werden, wo fluoreszenzmarkierte GBM-Zellen an nicht-zufälligen Stellen eingeführt werden können, um Ex-vivo-Kokulturen zur Analyse der Zellinvasion, die auch entlang von Blutgefäßen auftreten kann, über einen Zeitraum von etwa 1 Woche bereitzustellen. Diese ex vivo Co-Kulturen können mittels Weitfeld- oder konfokaler Fluoreszenz-Zeitraffermikroskopie überwacht werden, um das Verhalten lebender Zellen zu beobachten.

Kokultivierte Scheiben können dann fixiert, immungefärbt und durch konfokale Mikroskopie analysiert werden, um festzustellen, ob die Invasion entlang von Blutgefäßen oder Axonen erfolgte oder nicht. Darüber hinaus kann das Co-Kultursystem zur Untersuchung potenzieller Zell-Zell-Interaktionen verwendet werden, indem Aggregate verschiedener Zelltypen und -farben an verschiedenen präzisen Orten platziert und Zellbewegungen beobachtet werden. Medikamentöse Behandlungen können an Ex-vivo-Kulturen durchgeführt werden, wobei diese Behandlungen nicht mit dem In-ovo-System kompatibel sind. Diese beiden komplementären Ansätze ermöglichen detaillierte und präzise Analysen des Verhaltens menschlicher GBM-Zellen und der Tumorbildung in einer hochgradig manipulierbaren Gehirnumgebung von Wirbeltieren.