Säugetier-Krebszellen mit Licht aktiviert

1. Juli 2014, 15:02
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Österreichische Forscher verwendeten Algenprotein als "Schalter"

Klosterneuburg/Wien - Wissenschafter des Institute of Science and Technology (IST) Austria und der Medizinischen Universität Wien fanden einen Weg, um Krebszellen von Säugetieren mittels Licht gezielt zu aktivieren. Dazu bauten sie ein Algenprotein als "Lichtschalter" ein. Es handle sich um die erste Anwendung der Optogenetik in der Krebsforschung, so die Forscher.

Hintergrund

Die Entwicklung von optogenetischen Ansätzen, also dem gezielten Ein- und Ausschalten von genetisch veränderten Zellen durch Licht, gilt als eines der richtungsweisendsten Forschungsfelder innerhalb der Biologie. Über ihren Ansatz zur Steuerung des Verhaltens von Krebszellen auf diese Weise berichten IST-Forscher Harald Janovjak und Michael Grutsch vom Institut für Krebsforschung der Wiener MedUni und Kollegen in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "EMBO Journal".

Als Schnittstellen an der Schwelle zwischen der Zellumgebung und den Abläufen im Inneren einer Zelle fungieren Rezeptoren auf deren Oberfläche. Forscher suchen nach immer neuen Wegen, um diese Rezeptoren zeitlich und örtlich möglichst gezielt und hochauflösend zu aktivieren oder zu inaktivieren. Im Unterschied zu pharmakologischen und genetischen Methoden kann das mittels Licht viel präziser erfolgen.

Die Methode

Die Forscher um Janovjak und Grusch veränderten nun wichtige Zelloberflächenrezeptoren, die Rezeptortyrosinkinasen (RTKs), derart, dass sie sich durch Bestrahlung mit Licht kontrollieren lassen. Bindet ein Signalmolekül von außerhalb der Zelle an ein RTK, verbinden sich an der Oberfläche zwei Rezeptoren. Dieser Vorgang löst dann die Signalübertragung in der Zelle aus. Um in die RTKs sozusagen einen Lichtschalter einzubauen, verbanden die Wissenschafter genau jenen Teil der Rezeptoren, der für die Übertragung wichtig ist, mit als Lichtsensoren fungierenden Proteinen aus einer Gelbgrünalge.

In Krebszellen verursacht die Aktivierung der so umgestalteten Rezeptoren Veränderungen im Aufbau der Zelle, in der Zellvermehrung und in der Bildung von Proteinen. All das sind Charakteristika erhöhter Krebsbösartigkeit. Komplexe Vorgänge innerhalb der Zellen lassen sich also durch die neu entwickelten Rezeptoren relativ einfach auslösen.

Diese Methode könnte etwa in der Medikamentenforschung genutzt werden. Im Unterschied zu Krebs, bei dem die unkontrollierte Aktivierung der zellulären Signalübertragung zu Merkmalen der Bösartigkeit führt, könnte die Lichtaktivierung der Signalübertragung aber auch das Überleben und die Funktion von Zellen bei degenerativen Erkrankungen wie Alzheimer sichern, heißt es in der Aussendung. (APA/red, derStandard.at, 1. 7. 2014)

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