Wie Immunzellen Wände durchdringen
AllgemeinGesundheitsnewsStudien 14. Juli 2022 Dr. Polwin-Plass Lydia
| Um den Ort ihrer Bestimmung zu erreichen, zwängen sich Immunzellen durch die kleinsten Poren und durchdringen sogar Wände dicht gepackter Zellen. Der Schlüssel dazu ist die Zellteilung, wie Wissenschafter:innen am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) kürzlich herausgefunden haben. |
| Während Immunzellen durch unseren Körper wandern, um Infektionen zu bekämpfen, stoßen sie auf scheinbar undurchdringliche Barrieren aus Gewebe bestehend aus besonders dicht aneinander sitzenden Zellen. Um ihre Aufgabe als Rettungsdienst erfüllen zu können, müssen sie einen Weg durch die Mauer finden. In einer ´Studie haben Wissenschafter:innen der Siekhaus Gruppe am ISTA zusammen mit Kolleg:innen des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) und drei Schülern des Gymnasiums Klosterneuburg untersucht, wie dies in Fruchtfliegenembryonen geschieht. Volle Kraft voraus Während der Entwicklung dieser winzigen, durchsichtigen Tiere breiten sich Makrophagen, die häufigste Form von Immunzellen in Fruchtfliegen, im Gewebe aus. Mit Hochleistungsmikroskopen folgten die Wissenschafter:innen ihrem Weg. „Die Makrophagen kommen an der Wand an und suchen nach der richtigen Stelle, um einzudringen“, erklärt Maria Akhmanova, bis vor kurzem Postdoc in der Forschungsgruppe von Daria Siekhaus und Erstautorin der Studie. Dort wartet die Pionierzelle, die erste Zelle, die eindringt. Plötzlich beginnt sich ein Teil der Wand zu bewegen. Die Zelle direkt vor der Pionierzelle wird rund. Sie bereitet sich auf die Teilung vor – ein normaler Vorgang ihres Zellzyklus. „Darauf hat die Pionierzelle gewartet“, sagt Akhmanova. Zellkern voran, drängt sie in die entstandene Lücke, während alle anderen Immunzellen folgen. Wie die Siekhaus-Gruppe ebenfalls vor kurzem herausfand, bekommt die Pionierzelle dafür einen zusätzlichen Energieschub, der von einem neu entdeckten Protein gesteuert wird, das die Forscher:innen Atossa nennen. Außerdem fanden die Wissenschafter:innen heraus, dass Immunzellen einen Schutzpanzer entwickeln, der ihren empfindlichen Zellkern schützt. Der Schlüssel ist die Zellteilung Indem die Forscher:innen die Zellteilung gezielt ausschalteten, verlangsamten und beschleunigten, konnten sie nachweisen, dass diese tatsächlich entscheidend dafür ist, ob Immunzellen in das Gewebe eindringen können. Während sich die Gewebezelle teilt, wird die Verbindung zu ihrer Umgebung schwächer. Nicht die veränderte Form, sondern die geringere Bindung zwischen den Zellen ermöglicht es den Immunzellen, einzudringen. Gemeinsam mit dem Labor von De Renzis am EMBL brachten die Forscher:innen die Gewebezellen dazu, rund zu werden. Das allein reichte jedoch nicht aus, um die Immunzellen eindringen zu lassen. „Es war sehr aufregend zu sehen, wie die Makrophagen nur dann in das Gewebe eindringen konnten, wenn die Gewebezelle ihre Verbindungen verlor“, so Akhmanova. Weitreichende Folgen für die Krebsforschung „Dass die Zellteilung der Schlüssel ist, der die Makrophageninfiltration steuert, ist wirklich ein sehr elegantes Konzept mit weitreichenden Folgen“, ist Professorin Daria Siekhaus begeistert. Der gleiche Mechanismus, der den Makrophagen hilft, in das Gewebe einzudringen, könnte auch für viele andere Arten von Immunzellen in Wirbeltieren wie dem Menschen wichtig sein. In Zukunft wollen die Wissenschafter:innen erforschen, ob Immunzellen vermehrt in Tumore eindringen, um sie von innen heraus zu bekämpfen, wenn sie die Verbindungen oder die Teilung der Gewebezellen manipulieren. Auch Immunzellen, die bei Autoimmunerkrankungen gesundes Gewebe angreifen, könnten so eventuell daran gehindert werden. „Unsere Erkenntnisse sind zudem für alle Forscher:innen von Bedeutung, die sich mit wandernden Zellen im Körper beschäftigen“, erklärt die Zellbiologin. Für ihre Studie tauchte die theoretische Biophysikerin und Lise-Meitner-Stipendiatin Maria Akhmanova tief in die Welt der Mikroskopie ein. Mithilfe ihrer Mentorin Daria Siekhaus lernte sie alles über die faszinierenden und überaus nützlichen Fruchtfliegen. Unterstützt wurde sie auch von drei Schülern des Gymnasiums Klosterneuburg. Bei einem Schulausflug in die Labore des Instituts entdeckten sie ihre Begeisterung für die Forschung. Daraufhin halfen sie Akhmanova dabei, Fruchtfliegen zu kreuzen und zu identifizieren und schrieben sogar einen Algorithmus, der die Bildanalyse beschleunigte. „Der Erfolg dieses Forschungsprojekts wurde durch die gemeinsamen Anstrengungen vieler Wissenschafter:innen und die enorme Hilfe dreier motivierter Gymnasiasten möglich!“, so Akhmanova. Interviews:Professorin Daria Siekhaus gibt auch Interviews in deutscher Sprache. Bei Interesse wenden Sie sich gerne an Markus Feigl (siehe unten), der gerne einen Termin koordiniert. Publikation:Maria Akhmanova et al. 2022. Cell division in tissues enables macrophage infiltration. Science. DOI: 10.1126/science.abj0425 Projektförderung: Dieses Projekt wurde durch Mittel des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) im Zuge eines Lise-Meitner-Stipendiums finanziert. Links:https://ist.ac.at/de/news/dem-druck-widerstehen/https://ist.ac.at/de/news/proteinkonigin-atossa-befiehlt-die-zellinvasion/https://ist.ac.at/de/forschung/siekhaus-gruppe/ Headerbild: © Maria Akhmanova/ISTA |
Dr. Polwin-Plass Lydia Inhaberin und Chefredakteurin
Als promovierte Journalistin / Publizistin und Pressefotografin befasse ich mich mit verschiedenen Themenschwerpunkten: Vertrieb, Marketing, Bildung, Arbeitsmarkt, Kultur und Alternativmedizin. Zu medizinischen Themen konnte ich mir im Laufe der Jahre durch Recherche, Lektüre und das Verfassen zahlreicher Gesundheitsbroschüren viel Wissen und Erfahrung aneignen. Im Frühjahr 2015 gründete ich mein erstes Online Magazin "Metalogy.de" und 2019 folgte "Gesund heute und morgen".