Nanoagenzien zur Manipulation von Zell-ECM-Interaktion

Kollektive Zellinvasion, wie sie bei invasiven Tumoren stattfindet, und Zellmigration sind bestimmt durch Interaktionen der Zellen mit ihrer Umgebung. Die mechanischen Eigenschaften der Zellumgebung spielen hierfür eine große Rolle. Um dies zu untersuchen werden wir daher Methoden anwenden, die wir in den letzten Jahren entwickelt haben, um die Zellumgebung zu strukturieren und somit ihre mechanischen Eigenschaften zu kontrollieren. Außerdem haben wir Proteine, die in der Zelle Sensoren für die extrazellulären mechanischen Signale sind, so verändert, dass wir die Signale mit Licht statt mit Mechanik steuern können. Sowohl die Strukturierung der Zellumgebung als auch die Proteinkontrolle mit Licht werden wir anwenden und weiterentwickeln, um den Einfluss der mechanischen Eigenschaften der Umgebung auf kollektive Zellinvasion von einem Zellaggregat in die umgebende Matrix zu untersuchen. Von diesen Untersuchungen erwarten wir ein Verständnis zu Invasion von Tumoren und dem Einfluss der Eigenschaften des umgebenden Gewebes zu bekommen.

Invasion von Tumorzellen ausgehend von einem Tumor in die Tumorumgebung ist bestimmt durch Interaktionen von den Tumorzellen mit ihrer Umgebung. Neben den chemischen und biologischen Eigenschaften, beeinflußen auch die mechanischen Eigenschaften der Tumorumgebung diese Interaktionen stark. In diesem Projekt haben wir den Einfluss der Eigenschaften von Tumorzellen und deren Umgebung auf Invasion untersucht mit besonderem Fokus auf die mechanischen Eigenschaften der Tumorumgebung. Wir haben Sphäroide aus Tumorzellen eingebettet in Kollagen als Modellsystem verwendet und Techniken zur Kontrolle der mechanischen Eigenschaften von Kollagen als Modell der Tumorumgebung entwickelt. Mit diesem Modellsystem haben wir eine detaillierte, quantitative Analyse des Einflusses von Kollagen- und Sphäroideigenschaften auf Invasion der Zellen vom Sphäroid in das Kollagen durchgeführt. Diese Analyse hat gezeigt, dass der Einfluss der Eigenschaften der Tumorumgebung sich nicht nur direkt auf das Maß der Invasion auswirkt, sondern auch Auswirkungen auf die Wirkung von pharmakologischen Inhibitoren haben kann. Letzteres planen wir in Zukunft noch eingehender zu untersuchen, da es wichtig sein kann für das Testen von Medikamenten und um die Wirkung von Medikamenten besser zu verstehen und damit deren Entwicklung zu fördern.