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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Klein, Katharina
title: Untersuchung von Adhäsionscharakteristika mittels physikalischer Messungen zur Selektion von Tumorzellen
subjects: 530
subjects: 570
subjects: 600
divisions: 130001
adv_faculty: af-13
cterms_swd: Reflexions-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie
cterms_swd: Zelladhäsion
cterms_swd: Mikrofluidik
cterms_swd: Adhäsionsvermögen
cterms_swd: Tumorzellen
abstract: Während der Tumorprogression ändert sich das Adhäsionsvermögen der Zellen. Die hierbei
auftretenden Effekte sind biophysikalisch noch weitgehend unerforscht. In dieser Arbeit wurde
das Adhäsionsverhalten von Tumorzelllinien verschiedener Differenzierungsgrade auf kollagenbeschichteten
Oberflächen mithilfe der markerfreien Refexions-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie
(RIKM) analysiert. Mit der RIKM werden Kontaktzonen zwischen Zelle und Substrat visualisiert,
wodurch eine Adhäsionskarte abgebildet wird. Aus diesen komplexen Adhäsionsmustern
wurden verschiedene Parameter ausgelesen, um so einen charakteristischen Fingerabdruck der
Zelle zu erstellen, welcher zur Klassifizierung von Tumorzellen genutzt werden kann. Die beiden
Zelllinien (PatuT & PatuS) mit unterschiedlichem         Differenzierungsgrad zeigten bereits in der Kinetik
ihres Spreit- und Adhäsionsprozesses signifikante Unterschiede. Besonders bemerkenswert
erwiesen sich die Unterschiede in der Morphologie ihrer Adhäsionsbereiche. Die PatuS Zellen
zeigten eine kleinere absolute Adhäsionsfläche auf als die malignen PatuT Zellen. Der Anteil
der Adhäsionsfläche an der Gesamtzellfläche war für die PatuS Zellen jedoch größer. Zusätzlich
unterschieden sich die beiden Zelllinien in ihrem Adhäsionsmuster. Die PatuS Zellen zeigten im
Vergleich zu den PatuT Zellen weniger, größere und vorzugsweise an der Zellperipherie lokalisierte
Adhäsionspatches. Diese Unterschiede ließen auf eine höhere Adhäsionsstärke der PatuS Zellen
schließen, was anhand eines mikrofluidischen Ablöseassays bestätigt werden konnte. Zusätzlich
wurde ein Modell etabliert, was erlaubt die Adhäsionsstärke direkt aus den RIKM-Bildern zu berechnen.
Zur Bestimmung weiterer Unterscheidungskriterien erwies sich die Fraktalanalyse der
RIKM-Bilder als geeignet. Es konnten so Unterschiede in der fraktalen Dimension der beiden
Zelllinien und damit im Malignitätsgrad festgestellt werden. Mit den hier gewonnenen Resultaten
aus der Analyse der Adhäsionsparameter und -muster, der Berechnung von Adhäsionsstärken
und der Untersuchung der fraktalen Dimension konnte ein charakteristischer Fingerabdruck der
Zelle erstellt werden, welcher mit ihrem Differenzierungsgrad korreliert werden kann.
abstract_translated_text: During tumor progression changes in the adhesion capability of cells occur. However, little is
known about the underlying biophysical aspects. In this work, adhesion characteristics of tumor
cell lines with different degrees of differentiation on collagen-coated surfaces were analyzed with
the label free method reflection interference contrast microscopy (RICM). With RICM, contact
zones between cells and surfaces are visualized and adhesion maps can be displayed. Using these
complex adhesion maps, various parameters were extracted to create a characteristic fingerprint
of the cell, which can be used to classify the tumor cell. The two cell lines (PatuT & PatuS)
with a different degree of differentiation showed significant differences in the kinetics of their
spreading and adhesion. However, differences in morphology of the adhesion zones proved to
be the most remarkable. PatuS cells exhibited a smaller absolute adhesion area than the more
malignant PatuT cells. However, the ratio of the adhesion area to the entire cell area for PatuS
cells exceeded that of PatuT cells. In addition, both cell lines differed in their adhesion patterns.
Compared to PatuT, PatuS cells showed fewer and larger adhesion patches, which were located
preferentially in the cell periphery. These differences demonstrated the PatuS cells have a higher
adhesion strength that could be confirmed with microfluidic detachment assays. In addition,
a model was established which enables the calculation of adhesion strength directly from the
RICM images. The fractal analysis of RICM images was used as a further distinctive criterion.
Differences in the fractal dimension and thus in the grade of differentiation between the two cell
lines could be observed. With the results obtained from the analysis of the adhesion parameters
and patterns, the evaluation of adhesion strengths and the fractal analyses it was possible to
generate a characteristic fingerprint of the cell, which correlates with the grade of differentiation.
abstract_translated_lang: eng
date: 2012-11-13
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00013983
ppn_swb: 1651910162
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-139836
date_accepted: 2012-11-05
advisor: HASH(0x564e1c460440)
language: ger
bibsort: KLEINKATHAUNTERSUCHU20121113
full_text_status: public
citation:   Klein, Katharina  (2012) Untersuchung von Adhäsionscharakteristika mittels physikalischer Messungen zur Selektion von Tumorzellen.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13983/1/Dissertation_ENDVERSION_Katharina%20Klein.pdf