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[beate zurwehme]

Angela M. Otto, Bernhard Wolf
Heinz Lehrstuhl für Medizinische Elektronik
Cell-based assays using bioelectronic sensor-chips for the dynamic 
analysis of
tumor cell metabolism and chemosensitivity
12 18 24 30 36 42 48 54-0.001
0.000
0.001
0.002
0.003
12 18 24 30 36 42 48 54
0.00
0.02
0.04
0.06
hypot. Puffer
       + Lysislösg.
a
c
id
if
ic
a
t
io
n
  r
a
te
  (m
V
/m
in
)

-- 

-- 
Hours
O
2
-c
on
su
m
p
t
io
n
  (
nA
/m
in
)
  o
-o
+ Doxorubicin 1 μM
Hours

Bild: Sensorchip-Messung der  metabolischen Änderungen bei 
Brustkrebszellen (MCF-7) nach Zugabe eines
Chemotherapeutikums in Medium mit 5% Serum. Zu erkennen ist die 
unterschiedliche Wirkung von Doxorubicin auf die
Ansäuerungs- und Atmungsaktivität, die nach etwa 10 Stunden eintritt.
Das Verständnis für Modulationen im Energiestoffwechsel von Tumorzellen 
in einem sich ändernden Mikromilieu ist
unerlässlich nicht nur zur Diagnose und Prognose von Krebserkrankungen, 
sondern auch für den wirkungsvolleren
Einsatz von (chemo)therapeutischen Strategien. Ziel dieses Projekts ist 
es, grundlegende metabolische Parameter unter
definierten Bedingungen systematisch zu analysieren welche verschiedene 
Tumormikromilieus repräsentieren, z.B.
einen hohen Säuregrad und/oder mangelnde Sauerstoffversorgung 
(Hypoxie).
Der experimentelle Aufbau verwendet multiparametrische Sensorchips, die 
Veränderungen im pH-Wert und
Sauerstoffgehalt (welche metabolischen Aktivitäten der Zellen 
entsprechen), sowie in der Impedanz (die von den
Membraneigenschaften der Zellen abhängig ist) in Zellkulturen messen. 
Ein Durchflusssystem mit Kulturmedium
simuliert körperähnliche mikrophysiologische Bedingungen und hält die 
Wachstumsbedingungen über längere
Inkubationszeiten aufrecht. Als Modellsystem für Tumore dienen zwei 
humane Brustkrebs-Zelllinien unterschiedlicher
Malignität. Gestestet wird die Abhängigkeit des Stoffwechsels von der 
physiologischen Versorgung und deren Einfluss
auf die Wirksamkeit von Chemotherapeutika.
Die Messungen liefern Daten für eine systembiologische Analyse des 
Tumorstoffwechsels und dienen darüber hinaus
der Entwicklung neuer Konzepte für eine funktionelle Diagnostik und 
patientienspezifische
Chemosensitivitäts-Testsysteme.




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