Analysis of tumor microenvironment composition in vestibular schwannomas: insights into NF2-associated and sporadic variations and their clinical correlations

ObjectiveVestibular schwannomas (VS), benign tumors stemming from the eighth cranial nerve’s Schwann cells, are associated with Merlin gene mutations, inflammation, and the tumor microenvironment (TME), influencing tumor initiation, maintenance, and potential neural dysfunction. Understanding TME composition holds promise for systemic therapeutic interventions, particularly for NF2-related schwannomatosis.MethodologyA retrospective analysis of paraffin-embedded tissue from 40 patients (2013-2020), evenly divided by neurofibromatosis type 2 status, with further stratification based on magnetic resonance imaging (MRI) progression and hearing function. Immunohistochemistry assessed TME components, including T-cell markers (CD4, CD8, CD25), NK cells (CD7), and macrophages (CD14, CD68, CD163, CCR2). Fiji software facilitated image analysis.ResultsT-cell markers (CD4, CD8, CD7) exhibited low expression in VS, with no significant NF2-associated vs. sporadic distinctions. Macrophage-related markers (CD14, CD68, CD163, CCR2) showed significantly higher expression (CD14: p = 0.0187, CD68: p < 0.0001, CD163: p = 0.0006, CCR2: p < 0.0001). CCR2 and CD163 significantly differed between NF2-associated and sporadic VS. iNOS, an M1-macrophage marker, was downregulated. CD25, a regulatory T-cell marker, correlated significantly with tumor growth dynamics (p = 0.016).DiscussionImmune cells, notably monocytes and macrophages, crucially contribute to VS pathogenesis in both NF2-associated and sporadic cases. Significant differences in CCR2 and CD163 expression suggest distinct immune responses. Regulatory T-cells may serve as growth dynamic markers. These findings highlight immune cells as potential biomarkers and therapeutic targets for managing VS

Establishment of a 3-dimensional human tissue model to study the malignant pleural mesothelioma

Einleitung: Das maligne Pleuramesotheliom (MPM) ist ein aggressiver von den Mesothelzellen der Pleura ausgehender Tumor, der in der Regel Folge einer Exposition mit Asbest ist. Aufgrund der häufig für ein chirurgisches Vorgehen zu späten Diagnose und des nur unzureichenden Ansprechens des Tumors auf Chemotherapie und Bestrahlung ist die Prognose sehr schlecht. Die präklinische Entwicklung und Testungen neuer Wirkstoffe ist aufgrund eines Mangels an geeigneten in vivo und in vitro Modellen für die biomedizinische Forschung schwierig. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war der Aufbau eines 3D Gewebemodells, das die physiologischen Wachstumsverhältnisse und die Tumormikroumgebung des MPM wiedergibt und das als mögliches präklinisches Testmodell eingesetzt werden kann. Methoden: Zwei etablierte Zelllinien des MPM, JL-1 und MSTO-211H, wurden auf in Zellkronen eingespannten Segmenten aus azellulärem porzinen Jejunum unter statischen Kulturbedingungen und unter kontinuierlicher Perfusion in einem Bioreaktorsystem kultiviert. Die 3D Gewebemodelle wurden mit 2D Kulturmodellen des Pleuramesothelioms verglichen. Aus OP-Präparaten wurden tumor-assoziierte Fibroblasten (TAF) isoliert, die zum Aufbau von Kokulturmodellen verwendet wurden. Die Modelle wurden histologisch und immunhistologisch charakterisiert (Calretinin etc.). Ergebnisse: Die beiden verwendeten Zelllinien bildeten in der statischen Kultur ein mehrschichtiges Gewebe auf der apikalen Oberfläche der Matrix. Im Vergleich mit der 2D Kultur war ein homogeneres Wachstumsmuster der Zellen und eine erniedrigte Proliferationsrate zu beobachten. Die unter dynamischen Bedingungen kultivierten Modelle zeigten deutlich mehr Tumorzellmasse auf der Matrix. Aus Gewebebiopsien eines malignen Pleuramesothelioms von Patienten wurden TAF isoliert und damit 3D Kokulturmodelle aufgebaut. In den Kokulturmodellen migrierten die TAF in die Matrix, während die Tumorzellen weiterhin auf der apikalen Seite wuchsen. Diskussion Durch die Kombination mit einem Bioreaktorsystem, das eine bessere Nährstoffversorgung und die Erzeugung von Scherstress ermöglicht, wird das Tumorzellwachstum positiv beeinflusst. Das Wachstum primärer Zellen auf und deren Migration in die Matrix zeigt das Potential für den Aufbau patienten-spezifischer Modelle auf. Die generierten Gewebemodelle stellen eine Grundlage für gewebespezifische Weiterentwicklungen der Modelle für tumorspezifische mechanistische und letztlich auch therapeutische Fragestellungen dar.Introduction: Treatment of malignant pleural mesothelioma (MPM) remains challenging as the tumor is often diagnosed at a late stage and only inadequately responds to chemotherapy and radiation. Preclinical testing of new pharmaceutical and immunological treatment approaches proves to be difficult due to a lack of appropriate in vitro tumor models. Consequently, we aimed to establish a 3-dimensional MPM tissue model reflecting the physiological environment of the MPM. Methods: Two MPM cell lines, MSTO211H and JL-1, were cultured on a decellularized porcine scaffold (SISser) fixed in cell crowns. Culture conditions were static and dynamic applying a specially designed bioreactor set-up. Cancer associated fibroblasts (TAF) were isolated from surgical tumor specimen and co-cultured with MPM cells on the matrix. The resulting models were characterized histologically and immunhistologically (Calretinin etc). Results: Both cell lines formed multiple layers on the apical surface of the SIS after 14 days of static culture. Compared to 2D culture the cells grew more homogeneously and the proliferation rate declined. The models cultured in a bioreactor under dynamic conditions exhibited an increased tumor cell mass on top of the matrix. In the co-culture models, the CAFs migrated into the matrix while the tumour cells only grew on the apical side. Discussion: Dynamic 3D-culture conditions provide a microenvironment similar to in vivo conditions for MPM cell lines and primary TAF to form tumor tissue in vitro. The combination of a bioreactor systems to warrant tissue nutrition and induce shear-stress paces MPM cells to show in vitro a less artificial and clinically more realistic growth pattern. MPM cell growth and TAF tissue infiltration show a potential for the generation of patient specific MPM tumor models