Entwicklung eines Tumormodells zur in vivo Untersuchung neuartiger Substanzen (Naturstoffe) auf antineoplastische Eigenschaften unter Einsparung von Versuchstieren

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein in vivo Primärscreeningmodell etabliert. Bei diesem Tumorquartettmodell wachsen vier verschiedene humane Tumoren gleichzeitig subkutan auf einer Nacktmaus und können so der Substanztestung dienen. Da viele mögliche Interaktionen zwischen verschiedenen Tumoren beschrieben worden sind, mußte eine gegenseitige Beeinflussung der Xenografts untereinander ausgeschlossen werden, um das Modell zu etablieren. Es wurden drei Viertumormodelle auf das Wachstumsverhalten, die Chemosensibilität und das histologische Bild der Xenografts im Modell im Vergleich zur Einzelimplantation der Tumoren untersucht. Zwei der drei Tumorquartettmodelle erfüllten die Etablierungskriterien. Nach der Etablierung des Testmodells wurden zwölf Naturstoffe mikrobieller Herkunft auf antitumorale Aktivität mit den drei Tumorquartetten an den insgesamt zwölf Xenografts getestet. Anhand dieser Testungen konnten Vor- und Nachteile sowie Grenzen des Modells charakterisiert werden. Es handelt sich um ein als Schnelltest ablaufendes orientierendes Primärscreening. Nicht alle Substanzen und Wirkmechanismen haben in diesem Testmodell vergleichbar gute Chancen zur Demonstration antitumoraler Aktivität und Selektivität,da ein langsamer Wirkungseintritt als keine Wirkung interpretiert werden kann. Das Viertumormodell ist in der Lage, die Anzahl der benötigten Versuchstiere für einen festgelegten Testumfang um 40-70% gegenüber den herkömmlichen in vivo Testverfahren zu reduzieren. Weiterhin kann das Modell die generierbare Datenmenge eines kostbaren, nur in geringer Menge zur Verfügung stehenden Naturstoffs entscheidend vergrößern und vermag so, die Chance zur Entdeckung antineoplastischer Aktivität einer Verbindung zu erhöhen. In this study a primary screening model for in vivo testing termed tumor quartet model was established.br>In the tumor quartet model four different human tumors are implanted simultaneosly, and are growing subcutaneously in a NMRI nu/nu nude mouse for the purpose of anticancer drug testing. Since interactions between different tumors in the same host have been described, a prerequisite for the establishment of the model was the exclusion of reciprocal interference among the four different xenografts. Three tumor quartet models were characterized for their growth behaviour, chemosensibility, and the histological appearance of the tumors compared to single graft implantation. Two of the three tested quartets met all the establishment criteria.After the establishment of the model, twelve natural products of microbiological origin were tested for antitumor activity against twelve xenografts using the three tumor quartets. In the process of these tests, the advantages, several disadvantages and limitations of the model became apparent and were characterized. Finally, the model established here represents a primary in vivo screening test that has to be run as a short-term in vivo assay (experimental time frame of 14-17 days). Not every tested agent of natural origin and not every mechanism of action, however, will get the chance of demonstrating antitumor activity and selectivity under these conditions, since substances with slowly developing effects might be considered ineffective. The tumor quartet model is able to significantly reduce the number of animals necessary for testing antitumor substances in the order of 40-70 % in comparison to the commonly used in vivo test procedures. Moreover, the model is capable of significantly enlarging the database on natural products with antitumor activity and a limited availability since four tumors can be tested with one dose. Thus the chance to discover new drugs with antineoplastic activity has been increased.