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Kaltes, gewebeverträgliches Plasma (tissue tolerable plasma – TTP) besitzt vielfach nachgewiesene anti-Tumor Effekte und stellt eine potentielle Option für die Tumortherapie dar. TTP ist ein partiell ionisiertes Gas, das durch Generierung reaktiver Spezies dosisabhängig proliferationshemmende Eigenschaften besitzt und dabei selektiver auf maligne gegenüber nicht-maligne Zellen wirkt. Das Pankreaskarzinom ist trotz moderner Medizin noch immer eine große Herausforderung im klinischen Alltag. Charakteristisch für das Pankreaskarzinom ist eine hochgradige Resistenz gegenüber Chemotherapeutika. Das potenteste Standardchemotherapeutikum Gemcitabin verlängert die mittlere Überlebenszeit nur um knapp zwei Wochen. TTP könnten hier eine Verbesserung bringen und durch synergistische Effekte eine Therapieergänzung darstellen.
Die vorliegende Arbeit untersucht in vitro die Effekte von TTP-behandeltem Medium und Gemcitabin auf murine 6606PDA-Pankreaskarzinomzellen und C57BL/6 Fibroblasten. Im Zellviabilitätsassay zeigte die Kombinationstherapie einen signifikant höheren inhibitorischen Effekt auf 6606PDA-Zellen als die jeweiligen Monotherapien. 25 s TTP-Behandlung führten bereits zu einer 50 % Reduktion der Zellviabilität. Im Gegensatz dazu waren es bei den Fibroblasten 70 s. Die Zugabe des Radikalfängers N-Acetylcystein bestätigte durch Abschwächung der TTP-Effekte die Mitbeteiligung reaktiver Spezies. Apoptose wurde im Caspase 3/7 Assay und p38 MAPK im Western Blot analysiert. Auch hier konnte die höchste Apoptoserate in 6606PDA-Zellen nach Kombinationsbehandlung nachgewiesen werden. Weiterhin inhibierte TTP alleine sowie in Kombination mit Gemcitabin signifikant die Tumorzellmigration. Durch die synergistischen Effekte war insgesamt eine Dosisreduktion von Gemcitabin bei signifikant hohem Tumorzelluntergang möglich.
Erstmalig konnte mit dieser Arbeit gezeigt werden, dass TTP-behandeltes Zellkulturmedium mit Gemcitabin in 6606PDA-Zellen synergistische anti-Tumor Effekte aufweist. Dabei konnten grundlegende Erkenntnisse über die molekularen Wirkungen gewonnen werden. Diese Ergebnisse müssen nun in weiteren Arbeiten in vivo verifiziert werden, um später einen erfolgreichen Transfer „from bench to bedside“ zu ermöglichen.
Background: Plasma-generated compounds (PGCs) such as plasma-processed air (PPA) or plasma-treated water (PTW) offer an increasingly important alternative for the control of microorganisms in hard-to-reach areas found in several industrial applications including the food industry. To this end, we studied the antimicrobial capacity of PTW on the vitality and biofilm formation of Listeria monocytogenes, a common foodborne pathogen.
Results: Using a microwave plasma (MidiPLexc), 10 ml of deionized water was treated for 100, 300, and 900 s (pre-treatment time), after which the bacterial biofilm was exposed to the PTW for 1, 3, and 5 min (post-treatment time) for each pre-treatment time, separately. Colony-forming units (CFU) were significantly reduced by 4.7 log10 ± 0.29 log10, as well as the metabolic activity decreased by 47.9 ± 9.47% and the cell vitality by 69.5 ± 2.1%, compared to the control biofilms. LIVE/DEAD staining and fluorescence microscopy showed a positive correlation between treatment and incubation times, as well as reduction in vitality. Atomic force microscopy (AFM) indicated changes in the structure quality of the bacterial biofilm.
Conclusion: These results indicate a promising antimicrobial impact of plasma-treated water on Listeria monocytogenes, which may lead to more targeted applications of plasma decontamination in the food industry in the future.