PC-3-Zellen: Ein In-vitro-Modell für androgenunabhängigen Prostatakrebs

Die PC-3-Zelllinie wurde 1979 aus einer Knochenmetastase eines 62-jährigen kaukasischen Mannes mit einem Adenokarzinom der Prostata im Stadium IV gewonnen. Diese Herkunft ist von Bedeutung, da sie das hohe Metastasierungspotenzial der Zelllinie widerspiegelt und damit die Aggressivität des Prostatakarzinoms im Spätstadium verdeutlicht, aus dem sie gewonnen wurde.

Eigenschaften

• Keine Reaktion auf Androgenrezeptor (AR): PC-3-Zellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht auf Androgene – männliche Hormone wie Testosteron – reagieren. Dies deutet auf ein fortgeschrittenes Stadium des Prostatakrebses hin, in dem der Krebs unabhängig von diesen Hormonen wächst.
• Reaktionen auf Wachstumsfaktoren: Trotz ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Androgenen reagieren PC-3-Zellen auf epidermale Wachstumsfaktoren, die ihre Proliferation und ihr Überleben beeinflussen können.
• Morphologie: Sie weisen eine epithelähnliche Morphologie auf, wie sie für Zellen typisch ist, die die Oberflächen von Organen und Strukturen im Körper auskleiden. Dies ist angesichts ihrer Herkunft aus einem Adenokarzinom – einer Krebsart, die sich in schleimabsondernden Drüsen bildet – zu erwarten.
• Größe: Die Zellen sind relativ groß und weisen Durchmesser zwischen 15,1 und 16,6 µm auf, was bei experimentellen Versuchsanordnungen – beispielsweise bei Untersuchungen zur Transfektionseffizienz und zur Wirkstoffaufnahme – eine wichtige Rolle spielen kann.
• Chromosomale Merkmale: PC-3-Zellen sind nahezu triploid mit einer modalen Chromosomenzahl von 62. Das Vorhandensein von etwa 20 Markerchromosomen und das Fehlen der normalen Chromosomen N2, N3, N4, N5, N12 und N15 unterstreichen ihre genetische Instabilität, ein Kennzeichen von Krebszellen.

Vergleich mit anderen Prostatakrebs-Zelllinien

• PC-3 vs. LNCaP:

  • Metastasierungspotenzial: LNCaP-Zellen weisen im Vergleich zu PC-3 ein geringeres Metastasierungspotenzial auf, wodurch sich PC-3 besser für die Untersuchung von Metastasierungsmechanismen und die Prüfung von Medikamenten zur Verhinderung der Krebsausbreitung eignet.

  • Androgenempfindlichkeit: LNCaP-Zellen exprimieren Androgenrezeptoren und das prostataspezifische Antigen (PSA), Marker für die luminale Differenzierung und Androgenempfindlichkeit, im Gegensatz zur Androgenunabhängigkeit von PC-3.

• PC-3 im Vergleich zu DU145:

  • Androgenrezeptor-Expression: Ähnlich wie die menschlichen Prostatakarzinomzellen PC-3 sind auch DU145-Zellen Androgenrezeptor-negativ, was dem Modell der androgenunabhängigen (ADI) Prostatakarzinome entspricht.

  • Metastasierungspotenzial: Während beide zur Untersuchung von ADI-Prostatakarzinomen verwendet werden, weisen PC-3-Zellen ein höheres Metastasierungspotenzial auf als DU145-Zellen, was sie besonders nützlich für die Erforschung aggressiver Krebsformen macht.

Die Eigenschaften der PC-3-Zelllinie wie die Nichtreaktivität gegenüber Androgenrezeptoren, das hohe Metastasierungspotenzial und spezifische Chromosomenaberrationen machen sie zu einem unschätzbaren Modell für die Erforschung der Mechanismen fortgeschrittener Prostatakarzinome und die Erprobung neuer therapeutischer Strategien.

Durch Mikrofilamente unterstützte Bewegung von PC3-Prostatakrebszellen.

Kultivierung von PC3-Zellen

Die PC-3-Zelllinie ist aufgrund ihrer Bedeutung für die Prostatakrebsforschung aus den Laboren der Krebsforschung nicht mehr wegzudenken. Die Kultivierung dieser Zelllinie erfordert präzise Bedingungen, um die Lebensfähigkeit der Zellen und genaue Versuchsergebnisse zu gewährleisten. Im Folgenden finden Sie wichtige Informationen zur Kultivierung von PC-3-Zellen, einschließlich Richtlinien zu ihrer Verdopplungszeit, der Aussaatdichte, dem Wachstumsmedium sowie den Verfahren zum Einfrieren, Auftauen und zur Lagerung.

Wichtige Punkte zur Kultivierung von PC-3-Zellen

• Populationsverdopplungszeit: PC-3-Zellen haben eine Verdopplungszeit von etwa 40 Stunden, was für die Planung des Zeitplans für die Subkultivierung entscheidend ist.

• Adhäsion: Obwohl PC-3-Zellen typischerweise adhärent sind, können sie sich an das Wachstum in Suspensionskulturen anpassen, was Flexibilität bei den Kultivierungsmethoden bietet.

• Aussaatdichte: Für die Anlegung einer neuen PC-3-Kultur ist eine Aussaatdichte von 3 × 10⁴ Zellen/cm² erforderlich. Bei der Subkultivierung wird eine geringere Dichte von 1 × 10⁴ Zellen/cm² beibehalten.

• Zellgewinnung und Aussaat: Zur Subkultivierung adhärenter Zellen werden diese mit PBS gewaschen und mit TrypleExpress oder Accutase behandelt. Nach der Ablösung werden die Zellen durch Zentrifugation gesammelt, resuspendiert und in neue Kolben mit Wachstumsmedium ausgesät.

• Wachstumsmedium: PC-3-Zellen gedeihen in DMEM- oder Ham’s-F12-Medien, ergänzt mit 5 % FBS und 2,5 mM L-Glutamin.

• Wachstumsbedingungen: Optimales Wachstum wird bei 37 °C in einem befeuchteten Inkubator mit 5 % CO₂ erreicht.

• Lagerung: Zur langfristigen Erhaltung der Lebensfähigkeit werden PC-3-Zellen in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff bei Temperaturen unter -150 °C kryokonserviert.

• Einfrierverfahren: Es wird ein Einfrierverfahren mit kontrollierter Geschwindigkeit empfohlen, bei dem die Temperatur schrittweise um 1 °C pro Minute gesenkt wird, wobei CM-1 oder CM-ACF als Einfriermedium verwendet wird.

• Auftauvorgang: Beim Auftauen werden die Fläschchen in einem 37 °C warmen Wasserbad geschüttelt, bis nur noch ein kleiner Eisklumpen übrig bleibt. Nach der Verdünnung mit frischem Medium werden die Zellen zentrifugiert, um das Gefriermedium zu entfernen, und zur Kultivierung in Wachstumsmedium resuspendiert.

• Sicherheitsvorkehrungen: Die Kultivierung von PC-3-Zellen erfordert mindestens ein Labor der Biosicherheitsstufe 1, um eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten.

Durch die Einhaltung dieser wichtigen Punkte können Forscher PC-3-Zellen erfolgreich kultivieren und erhalten, was Untersuchungen zur Biologie und Behandlung von Prostatakrebs erleichtert.

PC-3-Zellen in verschiedenen Konfluenzstadien nach 1 Tag und 3 Tagen Kultivierung.

Veröffentlicht: 2023 | Zuletzt überprüft: Mai 2026

PC3-Zellen: Vorteile und Herausforderungen

Vorteile von PC-3-Zellen

• Metastasierungspotenzial: PC-3-Zellen sind für ihr erhebliches Metastasierungspotenzial bekannt. Dies macht sie außerordentlich nützlich für die Erforschung der komplexen Prozesse, die die Krebsmetastasierung vorantreiben, und bietet ein realistisches Modell für die Untersuchung der Tumorausbreitung.

• Modellierung von androgenunabhängigem Krebs: Als Modell für androgenunabhängigen Prostatakrebs sind PC-3-Zellen von entscheidender Bedeutung für das Verständnis dieser aggressiven Krebsart. Da sie weder Androgenrezeptor (AR) noch prostataspezifisches Antigen (PSA) exprimieren, können Forscher das Verhalten von Krebszellen untersuchen, das nicht durch Androgene beeinflusst wird, und so Einblicke in Resistenzmechanismen gegenüber Standardtherapien gewinnen.

• Transfektionseffizienz: Die PC-3-Zelllinie ist besonders transfektionsempfänglich, was sie zu einem hervorragenden Werkzeug für genetische Manipulationen und Genexpressionsstudien macht – unerlässlich für die Aufklärung der Funktionen verschiedener Gene und ihres Beitrags zum Fortschreiten der Krebserkrankung.

• Einfache Kultivierung: Diese Zellen sind im Labor benutzerfreundlich und erfordern keine speziellen Verfahren für ihre Pflege, was ihre Verwendung vereinfacht und sie für verschiedene Experimente zugänglich macht.

Herausforderungen bei PC-3-Zellen

• Keine Reaktion auf Androgenstimulation: Aufgrund ihres fehlenden Androgenrezeptors (AR) eignen sich PC-3-Zellen nicht für Studien, die ein Verständnis der Mechanismen androgenabhängigen Prostatakrebses erfordern; dies kann eine erhebliche Einschränkung darstellen, wenn das gesamte Spektrum der Prostatakrebsarten untersucht werden soll.

• Schnelle Proliferation: Die hohe Wachstumsrate von PC-3-Zellen kann zu einer Überkonfluenz führen, was das Zellverhalten und die Genexpression stören und somit möglicherweise die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Versuchsergebnisse beeinträchtigen kann.

Forschungsanwendungen von PC-3-Zellen

• Tumor-Xenotransplantat-Modelle: PC-3-Zellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Erstellung subkutaner Tumormodelle in Mäusen und stellen eine unschätzbare Ressource für die Untersuchung der Tumormikroumgebung und die Prüfung der Wirksamkeit neuer Medikamente dar. Diese Modelle sind besonders hilfreich bei der Bewertung natürlicher Verbindungen, wie beispielsweise α-Pinen, hinsichtlich ihrer krebshemmenden Eigenschaften.

• Verständnis der Krebsbiologie: Die Erforschung der zellulären Mechanismen von Prostatakrebs wird durch den Einsatz von PC-3-Zellen vorangetrieben. Sie haben entscheidend dazu beigetragen, die Rolle langer nichtkodierender RNAs und spezifischer Gene im Verhalten von Krebszellen aufzuklären und damit potenzielle neue Ziele für die Behandlung zu identifizieren.

• Wirkstoffforschung und -validierung: Die PC-3-Zelllinie wird routinemäßig beim Screening und bei der Validierung neuer Wirkstoffkandidaten eingesetzt. So haben Studien beispielsweise die Wirksamkeit von Pflanzenextrakten, wie etwa aus der Rosmarinpflanze, bei der Hemmung der Proliferation dieser Krebszellen nachgewiesen, was auf eine mögliche therapeutische Anwendung hindeutet.

Indem sie die Stärken und Herausforderungen im Zusammenhang mit PC-3-Zellen hervorheben, können Forscher fundierte Entscheidungen über deren Einsatz in verschiedenen experimentellen Kontexten treffen – von der Grundlagenbiologie bis hin zur präklinischen Prüfung neuer Therapeutika.

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Forschungsveröffentlichungen zu PC-3-Zellen

• α-Pinen hemmt das Wachstum von menschlichem Prostatakrebs in einem Maus-Xenotransplantatmodell : Diese 2018 im „Chemotherapy Journal“ veröffentlichte Studie untersucht, wie α-Pinen das Fortschreiten von Prostatakrebs in einem PC-3-Mausmodell beeinflusst.
• Quercetin verstärkt die therapeutische Wirkung von Paclitaxel bei PC-3-Prostatakrebs durch Induktion von ER-Stress und ROS-Produktion : Diese Veröffentlichung legt nahe, dass die Kombination aus Paclitaxel und Quercetin eine synergistische Wirkung bei der Bekämpfung von Prostatakrebs entfaltet.
• Zingeron unterdrückt die Zellproliferation durch Induktion der zellulären Apoptose und Hemmung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs in menschlichen PC-3-Prostatakrebszellen : Diese im „Journal of Biochemical and Molecular Toxicology“ (2021) vorgestellte Studie untersucht die antiproliferativen Wirkungen von Zingeron.
• TRPM4 reguliert die Akt/GSK3-β-Aktivität und verstärkt die β-Catenin-Signalübertragung sowie die Zellproliferation in Prostatakrebszellen : Wie 2018 in der Fachzeitschrift „Molecular Oncology“ berichtet, konzentriert sich diese Studie auf die Rolle des TRPM4-Gens bei der PC-3-Zellproliferation.
• Der Wurzelextrakt einer mikrovermehrten Heilpflanze (Prunus africana) induzierte in menschlichen Prostatakrebszellen (PC-3) über die Aktivierung von Caspase-3 eine Apoptose : Diese Studie aus dem Jahr 2022, veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine“, legt nahe, dass Prunus-africana-Extrakt in PC-3-Zellen eine Apoptose induzieren kann.

Umfassender Leitfaden zu Ressourcen für die PC-3-Zelllinie

Die PC-3-Zelllinie ist bekannt für ihren bedeutenden Nutzen in der Prostatakrebsforschung und verschiedenen anderen wissenschaftlichen Studien. Es steht eine Fülle von Ressourcen zur Verfügung, die Forschern helfen, diese Zelllinie effektiv zu handhaben, zu pflegen und zu manipulieren. Die folgenden Ressourcen wurden zusammengestellt, um eine Orientierungshilfe für verschiedene Laborverfahren mit PC-3-Zellen zu bieten.

• Kultivierung von PC-3-Zellen: Dieses Anleitungsvideo veranschaulicht anschaulich die Protokolle zur Subkultivierung oder Passagierung, die für die Aufrechterhaltung der Vitalität von PC-3-Prostatakrebszellen unerlässlich sind.
• Leitfaden zur Kryokonservierung von Zellen: Dieses umfassende Video dient als Schritt-für-Schritt-Anleitung zu den korrekten Verfahren zum Einfrieren von Zellen, um deren Erhaltung für zukünftige Forschungszwecke sicherzustellen.
• Protokolle zur Transfektion von PC-3-Zellen: Diese Ressource beschreibt detaillierte Protokolle zur Transfektion von PC-3-Zellen, einschließlich des optimalen Einsatzes von Reagenzien und der richtigen Technik.
• Tutorial zur Transfektion von PC-3-Zellen: Ein Lehrvideo, das Einblicke in den In-vitro-Transfektionsprozess für PC-3-Zellen bietet und das Verständnis für Genexpressionsstudien vertieft.

Protokolle zur Pflege von Zellkulturen

Spezifische Details zu den Zellkulturprotokollen für PC-3-Zellen finden Sie unter dem folgenden Link.

• Subkultivierung von PC-3-Zellen: Hier finden Sie eine übersichtliche Sammlung von Protokollen zur Subkultivierung, Einfrierung und Auftauen von PC-3-Zellen, die für die Kontinuität der Zellkultur und die Durchführung von Experimenten entscheidend sind.

Häufig gestellte Fragen zu PC3-Zellen

Literaturverzeichnis

1. Tai, S. et al., PC3 ist eine für das kleinzellige Prostatakarzinom charakteristische Zelllinie. The Prostate, 2011. 71(15): S. 1668–1679.
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3. Zhao, Y. et al.: α-Pinen hemmt das Wachstum von menschlichem Prostatakrebs in einem Maus-Xenotransplantatmodell. „Chemotherapy“, 2018. 63(1): S. 1–7.
4. Xing, P. et al., Die Herunterregulierung der Expression der lncRNA MIR4435‑2HG und von ST8SIA1 hemmt die Proliferation, Invasion und Migration von Prostatakrebszellen in vitro und in vivo durch Blockierung der Aktivierung des FAK/AKT/β‑Catenin-Signalwegs. International Journal of Molecular Medicine, 2021. 47(6): S. 1–13.
5. Qian, S. et al., Zingeron unterdrückt die Zellproliferation durch Induktion der zellulären Apoptose und Hemmung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs in menschlichen PC-3-Prostatakrebszellen. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 2021. 35(1): S. e22611.
6. Jaglanian, A., D. Termini und E. Tsiani: Rosmarin-Extrakt (Rosmarinus officinalis L.) hemmt die Proliferation und das Überleben von Prostatakrebszellen durch gezielte Hemmung von Akt und mTOR. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2020. 131: S. 110717.