Zellen auf Wanderschaft

News: Zellen auf Wanderschaft

Den Grundbaustein aller lebenden Organismen stellen die Zellen dar. Diese kleinsten lebens- und vermehrungsfähigen Funktionseinheiten müssen sich bewegen, um sich in Gewebe zu differenzieren. Medikamente, welche diese Bewegungen beeinflussen, könnten die Bildung von Körpergeweben regulieren oder die Ausbreitung von Krebs unterdrücken. Forscher entwickelten nun ein System, mit dessen Hilfe sie die Auswirkungen von Arzneimitteln auf die Zellbewegungen untersuchen können.

Ulrike Knoll

Zellen sind kleinste, selbständige Wunderwerke allen Lebens: Sie haben einen eigenen Stoffwechsel, sie können sich vermehren, wachsen, Reize aufnehmen sowie verarbeiten und sie können sich auch bewegen. Diese Bewegungen sind notwendig, damit Zellen sich zu Geweben zusammenschließen. Auf einer Oberfläche breiten sich die Zellen mithilfe eines "Teppichs" aus Fibronectin-Molekülen aus, der als Gerüst für die Zellen dient. In Geweben hält Fibronectin die Zellen zusammen, indem sich bestimmte molekulare Einheiten des Proteins an anderen Molekülen auf der Außenseite der Zellmembran festhaken.

Milan Mrksich und seine Kollegen von der University of Chicago wählten diesen Fibronectin-Teppich als Ansatzpunkt, um die Zellbewegungen zu kontrollieren. Dazu konstruierten sie ein besonderes System: Sie beschichteten eine Oberfläche aus Gold mit einer Lage aus kettenähnlichen Molekülen, indem ihr eines Ende von selbst an das Gold andockte. Ihr anderes Ende verweigerte jedoch die Bindung an Fibronectin, sodass die Zellen kein Proteingerüst vorfanden, um sich auszubreiten.

Über diesen unbeweglichen Teppich verstreuten die Wissenschaftler "Borsten" mit einer besonderen Spitze: Angeregt durch ein elektrisches Signal gingen diese mit einem kleinen Bruchstück von Fibronectin, welches in der Flüssigkeit frei herumschwamm, eine chemische Bindung ein. Dieses Bruchstück lieferte einen Haken, an den sich eine Zellmembran befestigen konnte. So verwandelte sich das zellenabweisende System in ein zellenanziehendes. Durch das einfache Umlegen eines Schalters konnten die Wissenschaftler also nach Belieben Zellbewegungen an- und ausschalten.

Diese Technik nutzten sie nun, um die Wirkungsweise von zwei Medikamenten zu untersuchen, welche die Zelle daran hindern, über eine Oberfläche zu wandern: Cytochalasin D und Nocodazol. In Abwesenheit dieser Substanzen schlenderten die Zellen weit und verstreut umher, nachdem die zunächst blockierenden Schranken fielen. Bei Zugabe von Cytochalasin D breiteten sich die Zellen wesentlich langsamer aus, während Nocodazol die Zellbewegungen nahezu vollständig unterband.

Das neue System ermöglicht es Forschern, die Auswirkungen von potentiellen Medikamenten auf die Zellbewegungen zu überprüfen und könnte somit ein wichtiger Schritt zur gezielteren Behandlung von Krankheiten sein: Beispielsweise könnten Medikamente, welche die Zellbewegungen blockieren, die Ausbreitung von wuchernden Krebszellen verhindern. Und solche Arzneimittel, die Zellbewegungen beschleunigen, könnten unter anderem bei der Wundheilung eingesetzt werden.