Donnerstag, 29. September 2022
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Medizin

Wie Immunzellen ins Gewebe gelangen

Wie Immunzellen ins Gewebe gelangen
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Stellen Sie sich eine alte Steinmauer vor. Dicht aufeinander geschichtet sitzt ein Stein auf dem anderen. Jede noch so kleine Lücke ist gefüllt – ein scheinbar undurchdringliches Hindernis. Während Immunzellen durch unseren Körper wandern, um Infektionen zu bekämpfen, stoßen sie auf derartige Barrieren in Form von Gewebe aus besonders dicht aneinander sitzenden Zellen. Um ihre Aufgabe als Rettungsdienst erfüllen zu können, müssen sie einen Weg durch die Mauer finden. In einer aktuellen Studie haben Wissenschafter:innen der Siekhaus Gruppe am ISTA zusammen mit Kolleg:innen des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) und 3 Schülern des Gymnasiums Klosterneuburg untersucht, wie dies in Fruchtfliegenembryonen geschieht.

Wissenschaftler:innen verfolgen Makrophagen im Fruchtfliegenembryo

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.

Pionierzellen erhalten Energie von neu entdecktem Protein Atossa

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.
 
 

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Zellteilung entscheidend für das Eindringen der Immunzellen ins Gewebe

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.

Erkenntnisse über Zellteilung könnte Immunonkologie voranbringen

„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 herausfinden, ob Immunzellen vermehrt in Tumoren 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.
 
 

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Quelle: Institute of Science and Technology Austria (ISTA)



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