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Tumorzelllinien sind keine homogenen Zellpopulationen. Versuche mit SCLC-Zellen verweisen auf (zumindest) zwei Modellvorstellungen:

Das „Fraktalmodell“: Die Gesamtpopulation besteht aus Einzelzellen mit stark variierenden Verdopplungszeiten (Stunden- bis Wochenzeiträumen). Aus jeder Einzelzelle kann durch aufeinanderfolgende Zellteilungen das gesamte Verteilungsmuster der Verdopplungszeiten erzeugt werden (Abb. 4A). Dies ist analog zur Selbstähnlichkeit eines Fraktals.

Das „nicht-klassische Stammzellmodell“: Die Gesamtpopulation besteht aus zwei Subpopulationen, deren Mitglieder durch Teilung auch ineinander übergehen können. Eine Subpopulationen teilt sich schnell und ist begrenzt teilungsfähig, die andere teilt sich langsam und ist unbegrenzt teilungsfähig. Im Kontext eines linearen Stammzellmodells entspricht die erste Subpopulation „transient amplifying cells“, die zweite klassischen Stammzellen (Abb. 4B).

Abbildung 4A: Fraktalmodell - die Zellen einer Population teilen sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit (hier beispielhaft als Gauss-Verteilung dargestellt). Aus den Nachkommen einer Einzelzelle kann das gesamte Teilungsmuster einer Population regeneriert werden.

Abbildung 4B: Nicht-klassisches Stammzellmodell - Zelllinien bestehen aus zwei Subpopulationen, die sich in ihrem Replikationspotential (begrenzt vs. unbegrenzt) und ihrer Verdopplungszeit (schnell vs. langsam) unterscheiden. Bei Zellteilungen können Umwandlungen in die andere Population erfolgen, insbesondere kann es zur Erzeugung neuer Stammzellen kommen (rote Ellipse). Diese Möglichkeit wird im klassischen Stammzellmodell nicht berücksichtigt.