Zu wissen, wie Zellen wissen, dass sie nicht auf den Kopf gestellt sind, kann dazu beitragen, Krebs zu bekämpfen

Die Ober- und Unterseite der Zellen machen verschiedene Aufgaben, und gesunde Organe und Gewebe enthalten gut organisierte Zellen, die den richtigen Weg nach oben darstellen. Eines der ersten Anzeichen von Krebs ist, wenn Zellen unorganisiert werden und auf den Kopf gestellt werden können. Jetzt haben Forscher in Großbritannien entdeckt, wie Zellen wissen, wann sie richtig sind, und schlagen vor, dass dieses Wissen im Kampf gegen Krebs helfen wird.
Charles Streuli und Nasreen Akhtar vom Wellcome Trust Center für Zell-Matrix-Forschung, einer interdisziplinären Einheit in der Fakultät für Lebenswissenschaften an der Universität von Manchester, beschreiben, was sie in einem online veröffentlichten Artikel über "Zellpolarität" entdeckten Nature Zellbiologie am 23. Dezember.

Die extrazelluläre Matrix

Die extrazelluläre Matrix ist ein proteinreiches "Gerüst", das Zellen an ihrem Platz hält, um dreidimensionales Gewebe zu bilden. Es ist wesentlich für das Design und die Form von Organen.
Im Gegensatz zu den auf Baustellen verwendeten inerten Gerüsten interagiert die extrazelluläre Matrix jedoch mit den Zellen, die sie an ihrem Platz hält.
So haben Wissenschaftler in einer kürzlich veröffentlichten Studie des Massachusetts Institute of Technology einen Hinweis auf eine wichtige Frage in der Krebsforschung entdeckt: Wie verbreiten sich Krebszellen? Sie fanden heraus, dass molekulare Wechselwirkungen mit Tumorzellen die Klebrigkeit der Matrix verändern, so dass die Zellen sich lösen und in andere Teile des Körpers wandern, um neue Tumore zu bilden.
Andere Studien haben gezeigt, dass die extrazelluläre Matrix nicht nur an den Zellen klebt, sondern sie auch in die richtigen Positionen führt.
Aber was Streuli und Akhtar erforschen wollten, war ein Bereich, der noch immer ein Rätsel war: Wie kommuniziert die extrazelluläre Matrix die Leitbotschaften an die Zellen, damit sie die richtige Position einnehmen, den richtigen Weg nach oben?
Für ihre Studie entschieden sie sich für Epithelzellen, die den Großteil des Körpergewebes ausmachen. Die einzelnen Epithelzellen, die sie untersuchten, waren diejenigen im milchproduzierenden Drüsengewebe der Brust. Diese Zellen säumen auch die Milchkanäle, die Milch zur Brustwarze führen.
Wenn diese Zellen nicht richtig organisiert sind, kann die Brust keine Milch an die Brustwarze senden, wenn ein Baby gesäugt wird. Und eines der ersten Anzeichen von Krebs ist, dass die Epithelzellen desorganisiert werden.

Mangel an Integrin disorient Zellen

Eine der Möglichkeiten, die die extrazelluläre Matrix mit Brustepithelzellen verbindet, ist über Rezeptoren, die Integrine genannt werden. Diese Rezeptoren informieren Zellen über ihre Umgebung und senden auch Nachrichten von innerhalb der Zellen an ihre Umgebung.
Streuli und Akhtar führten Experimente mit den Integrinen in Brustepithelzellen durch, um zu sehen, wie sie das Zellverhalten beeinflussen.
In einem Experiment fanden sie Zellen, denen das Gen für Integrine fehlte, landeten falsch in der extrazellulären Matrix und auch an der falschen Stelle.

In einem anderen Experiment entdeckten sie, dass die Entfernung von Integrinen in kultivierten Brustzellen zu derselben ungeordneten Wirkung führte.

Mit Mikrotubuli verknüpfte Integrine sind der Schlüssel zur Zellorientierung

Ein weiteres Experiment half den Forschern zu verstehen, wie Zellen wissen, dass sie den richtigen Weg gehen.
Sie fanden heraus, dass sich die Integrin-Rezeptoren innerhalb von Zellen mit einem Protein namens ILK verbinden, das wiederum an Mikrotubuli bindet, ein Proteintransportnetz innerhalb von Zellen.
Sie fanden heraus, dass die Kombination von Integrinen und Mikrotubuli innerhalb einer Zelle dafür sorgt, dass die richtigen Proteine ??an die Ober- und Unterseite der Zelle gesendet werden, um sicherzustellen, dass die Zelle in die richtige Position gebracht wird.
Streuli sagt in einer Aussage, die sie entdeckt haben "Ein wichtiges Zusammenspiel zwischen den Transportmaschinerie und den Integrinrezeptoren, die sicherstellt, dass Proteine ??in den richtigen Bereich der Zelle transportiert werden."
"Ohne dieses Zusammenspiel landen die Proteine ??am falschen Ort, und das kann dazu führen, dass Zellen desorganisiert werden", sagt Streuli.
Er fuhr fort zu erklären, dass, wenn sie Brustgewebe von ihren Experimenten mit denen von Patienten in frühen Stadien von Brustkrebs verglichen, sie sehr ähnlich schienen:
"Die Zellen waren auf dem Kopf und unorganisiert, so dass sie ihre Funktionen nicht ausführen konnten."
"Wir hoffen, dass unsere Arbeit, die Zellpolarität besser zu verstehen, letztendlich zu einer besseren Diagnose für Krebspatienten führen könnte", fügt er hinzu.

Das Werk ist für andere Organe relevant

Obwohl sie nur mit Brustepithelzellen experimentierten, glauben Streuli und Akhtar, dass Epithelzellen aus anderen Organen sich auf die gleiche Weise verhalten würden.
Ein wichtiger Aspekt ihrer Arbeit ist die Verwendung spezieller 3D-Kulturen, um die Zellen zu züchten, wo sie winzige Organe bildeten, die dem Brustgewebe bemerkenswert ähnlich sahen.
"Die Brustzellen so wachsen zu lassen, dass sie 3D-Strukturen statt auf harten Petrischalen bilden können, bedeutet, dass sie sich auf eine Weise entwickeln, die der ihres Wachstums viel ähnlicher ist", sagt Akhtar.
"Über 90% der Krebserkrankungen kommen von Epithelzellen, weshalb wir uns entschieden haben, sie zu untersuchen", fügt sie hinzu.
Streuli und Akhtar planen nun zu testen, ob die Veränderung des Integrinspiegels zu einer Desorganisation der Zellen führt, die in den frühen Stadien von Krebs beobachtet wird.
Geschrieben von Catharine Paddock