Optischer Biosensor zur Erfassung des Abbaus von Bindegewebe >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Wie invasiv sind Tumorzellen?

Der Abbau von Teilen des Bindegewebes wie zum Beispiel von Kollagenen spielt eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von Tumoren. Dr. Angelika Haußer am Institut für Zellbiologie und Immunologie der Uni Stuttgart entwickelt gemeinsam mit Dr. Claudia Pacholski vom Stuttgarter Max-Planck-Institut (MPI) für Metallforschung eine neue Methode, mit der dieser Abbauprozess und damit die potentielle Ausbreitung von Tumorzellen schnell und einfach erfasst werden kann.

Unter der Migration von Zellen versteht man die aktive Fortbewegung einzelner Zellen oder Zellverbände in einem Organismus. Zellmigration ist daher wesentlich für physiologische Prozesse wie zum Beispiel bei der Wundheilung oder bei der Reaktion des Immunsystems auf fremde Substanzen. Sie ist aber auch eine Schlüsseleigenschaft von Tumorzellen. Diese können aus dem Primärtumorgewebe ausbrechen und im weiteren Verlauf verschiedene zelluläre und strukturelle Barrieren durchdringen. Diese so genannte Invasion von Tumorzellen stellt einen komplexen Vorgang dar, in dem der kontrollierte lokale Abbau von Teilen des Bindegewebes (der so genannten extrazellulären Matrix) durch diese Zellen eine entscheidende Rolle spielt. Die Aufklärung der Signalwege und Proteine, die diese zellulären Vorgänge steuern, ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis dieses Prozesses.

Abbau der extrazellulären Matrix durch eine invasive Brustkarzinomzelllinie. (Foto: Institut)

Um den Abbau der extrazellulären Matrix und damit das invasive Potential von Tumorzellen schnell und einfach zu erfassen, bietet sich der Einsatz eines optischen Biosensors an. Ein Biosensor besteht aus einer empfindlichen Schicht, die zum Beispiel aus Rezeptormolekülen oder einem durch eine enzymatische Reaktion zersetzbaren Substrat aufgebaut sein kann. Das Gegenstück ist ein so genannter Transducer, der den in der sensitiven Schicht erhaltenen Effekt in ein messbares Signal umwandelt. Als sensitive Schicht soll zum Beispiel Gelatine eingesetzt werden. Der Transducer besteht aus einer Goldschicht, die Änderungen des Brechungsindexes bis zu einer Tiefe von einigen 100 Nanometern an der Grenzfläche von Metall und Flüssigkeit erfassen kann. Der lokale Abbau der extrazellulären Matrix durch Tumorzellen soll mit diesem Biosensor in Echtzeit aufgespürt werden. Unter Verwendung der neuen Methodik untersuchen die Stuttgarter Wissenschaftlerinnen zudem die Signalwege und die molekularen Mechanismen, die den invasiven Prozess steuern. Im Besonderen soll dabei die Rolle der Enzymfamilie Proteinkinase D detailliert aufgeklärt werden.

Das Forschungsprojekt mit dem Namen „Protein kinase D-regulated extracellular matrix degradation monitored by an optical biosensor“ wurde im Juni in das Akademie-Kolleg „Wissenschaftlicher Nachwuchs“ (WIN-Kolleg) der Heidelberger Akademie der Wissenschaften aufgenommen und wird in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 266.000 Euro gefördert. amg

KONTAKT
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Dr. Angelika Haußer
Institut für Zellbiologie und Immunologie
Tel. 0711/685-66995
e-mail: angelika.hausser@izi.uni-stuttgart.de

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