UNC-Forscher helfen bei der Entwicklung eines Tools zur Kartierung des Informationsflusses innerhalb von Zellen

Veröffentlichungsdatum: 19. Mai 2020

KAPELLENHÜGEL - Wie bewegen sich Zellen? Warum bewegen sie sich? Warum bewegen sich manche Krebszellen langsam, während andere sich schnell bewegen, was dazu führt, dass ein Krebstumor metastasiert und eine wirksame Behandlung viel schwieriger wird?

Die Antworten sind nicht so einfach, wie wir es uns wünschen würden.

Dabei handelt es sich um winzige Proteine und Prozesse, die in Echtzeit und im Raum nur sehr schwer zu untersuchen sind. Die Labore von Klaus Hahn, PhD, und John Sondek, PhD, der Abteilung Pharmakologie der UNC haben sich der Überwindung dieser Schwierigkeit verschrieben. Und jetzt haben ihre Labore zusammen mit Forschern des University of Texas Southwestern Medical Center eine Methode entwickelt, um die Feinheiten der interzellulären Signalübertragung – wann, wo und wie winzige Teile von Zellen kommunizieren – zu untersuchen und abzubilden, um Zellen in Bewegung zu versetzen.

Veröffentlicht in Natur Chemische BiologieDie Forschung bietet eine dringend benötigte Methode, um die genauen Bewegungsmechanismen in gesunden Zellen in Echtzeit zu untersuchen und herauszufinden, wie sich diese Mechanismen bei Krankheitszuständen, wie etwa der Metastasierung von Krebs, verändern könnten.

„Unsere neuen Werkzeuge haben es uns ermöglicht, den Fluss von Signalinformationen in lebenden Zellen abzubilden und zu messen, wie stark bestimmte Proteine zum Zellverhalten, wie etwa der Zellmigration, beitragen“, sagte Co-Erstautor Daniel Marston, PhD, Assistenzprofessor in der Abteilung für Pharmakologie der UNC School of Medicine.

Zu diesem Zweck nutzten Marston und seine Kollegen Mikroskopiewerkzeuge, die im Labor von Klaus Hahn, dem Ronald G. Thurman Distinguished Professor of Pharmacology, entwickelt wurden. Diese Mikroskopiewerkzeuge, die fluoreszierende Biosensoren verwenden, ermöglichten es den Forschern, die Aktivität mehrerer Proteine in lebenden Zellen gleichzeitig zu visualisieren. Anschließend quantifizierte das Forschungsteam dank mathematischer Analysemethoden, die am UT Southwestern Medical Center entwickelt wurden, wie sich Proteine gegenseitig regulieren.

Zusammen können diese Werkzeuge präzise Informationen darüber liefern, wie Signalnetzwerke miteinander verbunden sind und wie sie zelluläre Prozesse wie Zellmigration und Metastasierung regulieren. Sie werden es Forschern an der UNC und anderswo ermöglichen, zu verstehen, wie diese Netzwerke in gesunden Zellen funktionieren. Mit diesen Informationen in der Hand könnten Forscher Daten von gesunden Zellen mit Zellbewegungen während verschiedener Gesundheitszustände vergleichen, wie etwa Entzündungen – ein Kennzeichen vieler Krankheiten.

„Wenn wir herausfinden können, wie diese Bewegungsprozesse bei Krankheiten wie Krebs verändert werden, dann könnten wir in der Lage sein, bessere Behandlungen zu entwickeln, die wirksam sind nur für diese spezielle Krankheit, während andere Zellen gesund bleiben“, fügte Marston hinzu.

Co-Erstautor ist Marco Vilela, PhD, der die mathematischen Modelle als Postdoktorand im Labor des Co-Seniorautors Gaudenz Danuser, PhD, des UT Southwestern Medical Center entwickelte. Sondek und Hahn, beide Mitglieder des UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center, sind Co-Seniorautoren. Weitere Autoren sind Jaewon Huh, PhD, an der UT Southwestern, und Jinqi Ren, PhD, Mihai Azoitei, PhD, und George Glekas, PhD, alle an der UNC-Chapel Hill zum Zeitpunkt ihrer Forschung an diesem Projekt.

Die National Institutes of Health, die Leukemia and Lymphoma Society, das Human Frontiers in Sciences Program und UNC Lineberger haben diese Forschung finanziert.

(C) UNC Health

Originalquelle des Artikels: WRAL TechWire