Mapping re-growth following chemotherapy in high-risk neuroblastoma : The research process in laboratory work

• Main Author: Ödborn Jönsson, Linnéa
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Lärande 2019
• Subjects: Neuroblastoma; Therapy resistance; Relapse; Open-and closed laboratory work; Neuroblastom; Behandlingsresistans; Återfall; Öppna och slutna laborationer; Medical Engineering; Medicinteknik; Learning; Lärande
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-253038

The aim of the current study is to study characteristics of high-risk cancer cells within the childhood disease neuroblastoma (NB) by mapping regrowth after treatment with the chemotherapy doxorubicin (doxo). The cell-line SK-N-BE(2)-C (BE(2)-C) was used as a model. Results from a previous study by Hultman et al., (2018) have indicated that while a majority of BE(2)-C cells could be shown resilient to a 1 μM dose of doxorubicin (doxo), only a very small fractions had the capacity for immediate replication following a single or double treatment of doxo (“remaining replicating cells”; RRC). The current study aims to investigate if RRC are responsible for regrowth. Cultured BE(2)-C cells were exposed to doxo and labelled with the nucleoside analogues EdU (5-ethynyl-2’-deoxyuridine) and BrdU (5-bromo-2-deoxyuridine). The results from the current study indicated that the RRC subpopulation might not be responsible for regrowth since the nucleoside labelling was not shown to be present in the cells of the regrowing colonies. However, technical challenges, e.g. the settings of thresholds for EdU and BrdU detection, in combination with the dilution of DNA markers in replication, call for further studies using additional methods, e.g. isotope markers, in order to firmly conclude that other subpopulation(s) than the RRC population are responsible for regrowth. Apart from studying cell populations responsible for regrowth, a pilot study was performed including another combination of treatment using an ATM-inhibitor (KU-60019) together with the chemotherapy doxo. There were some measurement points missing, but the current results indicate that regrowth is postponed when the ATM-inhibitor is added in combination with single or double treatment of doxo. The research procedures and processes involved in this thesis, are similar to those included in the syllabi for the natural science subjects for the upper secondary school. This underlines the importance of studying inquiry and laboratory work. A literature review was performed, analysing current research on open-and closed ended laboratory work. Ten research articles were collected and characterized by natural science subject, type of laboratory style (open or closed) and student learning competences. Findings from the current study indicate that open-ended laboratory work promotes student interest in the subject. The learning competences problem-solving ability and procedure ability are most commonly studied in laboratory work based on the results from the current study. === Syftet med studien är att studera hög-risk cancerceller inom barncancersjukdomen neuroblastom (NB), genom att kartlägga återväxt efter kemoterapi-behandling med doxorubicin (doxo). En multiresistent neuroblastom cell-linje med hög-risk egenskaper, SK-N-BE(2)-C( BE[2]-C), användes som modell. Enligt en tidigare studie på BE(2)-C celler, utförd av Hultman et al., (2018), kan efter en enkel eller dubbelbehandling med doxo majoriteten av cellerna överleva, men endast en mycket liten andel kan också omedelbart fortsätta dela sig. Dessa celler benämndes som ”kvarvarande replikerande celler” (RRC). I denna studie undersöktes hypotesen att RRC är ansvariga för återväxt efter doxo-terapi, hypotetiskt återspeglande situationen vid återfall hos patienten. BE(2)-C celler odlades in vitro i petriskålar, behandlades med doxo, och analyserades sedan i mikroskop genom att använda två kemiska markörer för cell-delning; EdU (5-etynyl-2’-deoxyuridin) och BrdU (5-bromo-2-deoxyuridin). Intressant nog, men något oväntat, indikerar resultaten att RRC troligen inte är ansvariga för återväxt. Detta skulle då tyda på att återväxten orsakas av andra cellpopulationer, utan förmåga att omedelbart efter kemoterapin fortsätta dela sig. Dock förekom tekniska utmaningar med valda metoder, t.ex. gränsvärdena för EdU- och BrdU-detektering, i kombination med utspädningen av DNA-markörer vid replikation. Därför krävs ytterligare studier med användning av andra metoder, t.ex. isotopmarkörer, för att fastställa vilka subpopulationer som är ansvariga för återväxt. Utöver att studera cellpopulationer ansvariga för återväxt så genomfördes även en pilotstudie med en kombination av doxo och annan typ av kemoterapi riktad mot cellens förmåga att reparera DNA skador; en ATM-inhibitor (KU-60019). Pilotstudien indikerar att återväxten av BE(2)-C förskjuts vid närvaro av KU-60019, både i kombination med enkel eller dubbelbehandling av kemoterapin doxo. Det naturvetenskapliga arbetssättet i denna studie, vilket inkluderas i ämnesplanerna för de naturvetenskapliga ämnena för gymnasieskolan, understryker betydelsen av att studera laborativt arbete. En litteraturstudie genomfördes med fokus på öppna och slutna laborationer. Tio forskningsartiklar analyserades och karaktäriserades; typ av laborationsstil (öppen eller sluten) och elevers lärandekompetenser. Resultatet från denna studie indikerar att öppna laborationer bidrar till att öka elevers intresse. Vidare visar resultatet att laborativt arbete i skolan inkluderar utvecklingen av främst problemlösningsförmågan och procedurförmågan. Forskningsprocedurer och processer involverade i detta examensarbete diskuteras.