Dem Druck widerstehen

Immunzellen

Zellinvasion. Während im oberen Bild Immunzellen (hellgrün) in der Lage sind, in das Keimblattgewebe des Fruchtfliegenembryos einzudringen (im Bild mittig oben), sind sie weniger erfolgreich, wenn ihre Schutzhülle geschwächt ist (Bild unten). © Stephanie Wachner / IST Austria.

 

Wissenschafter:innen der Siekhaus-Gruppe am Institute of Science and Technology (IST) Austria haben nun herausgefunden, wie Immunzellen ihr empfindliches Inneres schützen, wenn sie sich zwischen Gewebezellen hindurchzwängen. 

Wann genau Immunzellen versuchen, in einen Tumor einzudringen, ist schwer vorherzusagen. Um diesen Zellinvasionsprozess im Detail untersuchen zu können, brauchen Wissenschafter:innen wie Professorin Daria Siekhaus und ihr Team etwas Zuverlässigeres. Deshalb greifen sie auf Embryonen von Fruchtfliegen zurück. Während sich die Embryonen entwickeln, wandern Makrophagen, die dominante Form von Immunzellen in der Fruchtfliege, von ihrem Entstehungsort dorthin, wo sie gebraucht werden. Sie tun dies, indem sie in Gewebe eindringen und zwar zu einem bestimmten Zeitpunkt. Mithilfe der hochmodernen Bioimaging Facility des IST Austria können die Forschenden so beobachten, wie die mit einem grün fluoreszierenden Protein markierten Makrophagen in das Gewebe vordringen.

Welche zellulären Veränderungen dafür notwendig sind und durch welche Gene sie ausgelöst werden, ist noch weitgehend unbekannt. Mit der neuen Studie der Erstautor:innen Vera Belyaeva, Stephanie Wachner und Attila Gyoergy entschlüsselt die Siekhaus-Gruppe einige Details dieses für Gesundheit und Krankheit wichtigen Prozesses.

Diese Proteinfäden sind an der Innenseite der Zellmembran, auch Zellkortex genannt, konzentriert und verleihen der Zelloberfläche Stabilität. In ihrer Studie zeigen die Forschenden, dass die Aktinfilamente durch eine komplexe Kaskade, an der verschiedene Proteine beteiligt sind, dichter und stärker miteinander verbunden werden und so eine stabile Hülle bilden. „Wir vermuten, dass das wie ein Panzer funktioniert, der die umliegenden Zellen verformt und gleichzeitig den Zellkern der Immunzelle beim Eindringen in das Gewebe vor mechanischem Druck schützt“, erklärt Siekhaus. Darüber hinaus konnte das Team in vivo zeigen, dass es Immunzellen ohne dieser Aktinhülle deutlich schwerer fällt einzudringen, wenn das Gewebe nicht weicher gemacht wird.

Obwohl eine Fruchtfliege und Wirbeltiere wie Mäuse und Menschen auf den ersten Blick nicht viel gemeinsam haben, gibt es viele Ähnlichkeiten in der Art und Weise, wie ihre Gene funktionieren. In Zusammenarbeit mit Professorin Maria Sibilia von der Medizinischen Universität Wien, die mit Mäusen arbeitet, fanden die Forscher:innen am IST Austria Hinweise darauf, dass das Wirbeltier-Gen Fos, das Äquivalent zum Fruchtfliegen-Gen Dfos, dieselben genetischen Wege aktiviert. „Wir denken, dass der gleiche Mechanismus, den wir bei der Fruchtfliege gefunden haben, auch bei Wirbeltieren eine Rolle spielt“, sagt die Biologin Daria Siekhaus.

Das gibt Hoffnung, dass die Ergebnisse der Gruppe dazu beitragen könnten, neue Möglichkeiten bei der gezielten Behandlung von Krebs zu finden. Auf dem Gebiet der Immunonkologie suchen Forscher:innen nach Möglichkeiten, das körpereigene Immunsystem zu aktivieren, um einen Tumor anzugreifen. Eine der Herausforderungen, vor denen sie stehen, ist, die Immunzellen in die Lage zu versetzen, in den Tumor einzudringen. „Wenn man ihre Schutzhülle stärken könnte, würde es ihnen leichter fallen, in das Tumorgewebe einzudringen“, so Siekhaus abschließend.