Charakterisierung von Immunzellinfiltraten in 3D organotypischen Co-Kulturen von Plattenepithelkarzinomen im Kopf-/ Hals Bereich

Introduction Head and Neck Squamous Cell Cancers (HNSCC) exhibit remarkable heterogeneity. Three-dimensional (3D) models are pivotal in studying HNSCC, mimicking the native tumor microenvironment and offering insights into tumor-cell interactions and immune infiltrates.

Methods The 3x3x3 mm explants grow on dermal equivalents directly after surgical resection for at least 28 days. Via paraffin-fixation, staining, and immunohistochemistry with specific markers (such as CD3, CD20, CD56, CD68), we analyzed immune cell infiltrates.

Results Our study confirmed our classification of tumor growth types. Digestion of the organotypic co-culture, cell isolation, labeling with fluorescent antibodies for flow cytometric analysis, and primary antibody usage allowed visualization and classification of the tumor ´s immune cell status (hot, cold, excluded), possibly correlating with malignancy. Optoacoustic mesoscopy tracked growth kinetics, originally applied in detecting dermal lesions, aiding in understanding fibroblast-tumor interactions and pre-metastatic changes.

Conclusions These 3D systems enable comprehensive exploration of tumor microenvironments, immune kinetics, and infiltrates, serving as a platform for studying pre-metastatic alterations and the tumor-immune cell dynamic while preserving its original composition. Furthermore, the potential applications in drug testing and radiation therapy warrant future research endeavors. All of this aims to create more individualized and stratified treatment options for each individual patient in the future.

Einleitung Plattenepithelkarzinome (PECA) im Kopf-/ und Halsbereich zeigen außerordentliche molekulare Heterogenität. Dreidimensionale (3D) Modelle sind entscheidend für das tiefere Verständnis von PECAs, da sie die Mikroumgebung des Originaltumors nachbilden und Einblicke in die Interaktionen zwischen Tumorzellen und Immuninfiltraten bieten.

Methodik Die 3x3x3 mm großen Gewebestücke wachsen auf dermalen Äquivalenten frisch nach chirurgischer Resektion mindestens 28 Tage lang vital. Durch Paraffinfixierung, weitere Färbungen und immunhistochemische Untersuchungen mit spezifischen Markern (wie CD3, CD20, CD56, CD68) haben wir Immunzellinfiltrate analysiert.

Resultate Unsere Studie bestätigte die Klassifizierung der Tumorwachstumsmuster. Der Verdau der organotypischen Co-Kultur, die Isolierung von Zellen, die Markierung mit fluoreszierenden Antikörpern für die Durchflusszytometrie-Analyse und die Verwendung von Primärantikörpern ermöglichten die Visualisierung und Klassifizierung des Immunzellstatus des Tumors, was möglicherweise mit der Malignität korreliert. Die optoakustische Mesoskopie zeigte das Wachstum und half dabei, Interaktionen zwischen Fibroblasten und Tumor sowie prämetastatische Veränderungen zu verstehen.

Ausblick Diese 3D-Systeme ermöglichen eine umfassende Erforschung von Tumormikroumgebungen, Immunreaktionen und Infiltrationen und bieten eine Plattform zur Untersuchung prämetastatischer Veränderungen und der Dynamik zwischen Tumoren und Immunzellen, während die ursprüngliche Zusammensetzung erhalten bleibt. Darüber hinaus rechtfertigen ihre potenziellen Anwendungen in der Arzneimittelprüfung und Strahlentherapie weitere Forschung. Übergeordnet zielt diese Forschung darauf ab, in Zukunft stratifizierte und personalisierte Behandlung zu ermöglichen.

Die AutorInnen geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.