Die Komplexität von mehrzelligen Organismen, insbesondere bei Menschen, zeigt sich in der Vielzahl von Zelltypen, die spezifische Eigenschaften und Funktionen aufweisen. Abweichungen von diesem evolutionären Bauplan sind nicht nur theoretische Konzepte, sondern können ernsthafte Folgen haben, wie Entwicklungsstörungen und Erkrankungen. Mechanismen zur Qualitätskontrolle von Zellverbänden sind daher unerlässlich, um die Integrität von Geweben und Organen zu bewahren. FAU berichtet, dass ein zentraler Mechanismus, der als „Zellkonkurrenz“ bekannt ist, diese Überwachungsprozesse zusammenfasst und die Gesundheit der Zellgemeinschaft sicherstellt.
Zellen in einem Gewebe passen ständig ihre Eigenschaften an die ihrer Nachbarn an, indem sie ihr Fitnessniveau vergleichen. In diesem Wettbewerb überleben die „Gewinner“-Zellen, während die „Verlierer“-Zellen absterben. Ein Versagen dieser Kontrollmechanismen kann gravierende Konsequenzen haben, darunter Tumorbildung. Ein internationales Forschungsteam hat kürzlich eine neue Strategie identifiziert, durch die Gewinnerzellen im mechanischen Zellwettbewerb hervortreten. Diese Zellen können hohe mechanische Kräfte erfolgreich auf ihre Umgebung übertragen und gewinnen somit einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.
Mechanische Kräfte und Tumorentstehung
Die Studie hat gezeigt, dass an den Grenzflächen zwischen mutierten und gesunden Zellen hohe mechanische Kraftschwankungen auftreten, die entscheidend für die Eliminierung weniger leistungsfähiger Zellen sind. Die Annahme, dass Gewinnerzellen nur durch die Kompression von Verliererzellen deren Tod bewirken, wird dadurch in Frage gestellt. Vielmehr basiert der Wettbewerbsvorteil auf dem aktiven Widerstand der Zellen gegen ihre Eliminierung. Zusätzliche Forschungen betonen, dass das Zell-Zell-Adhäsionsprotein E-Cadherin eine entscheidende Rolle in diesen Prozessen spielt.
Prof. Benoît Ladoux und sein Team untersuchen detailliert die Zusammenhänge zwischen der Adhäsion, mechanischer Signalübertragung und biochemischen Abläufen. Diese Kombination aus mechanischen Messungen und biologischen Eingriffen hat entscheidende Hinweise zur Rolle von E-Cadherin geliefert. Überraschenderweise zeigen die Ergebnisse, dass Zellen unter hohem mechanischen Druck nicht systematisch eliminiert werden, was auf komplexe Mechanismen der Zellinteraktion hindeutet.
Einfluss von E-Cadherin auf die Metastasierung
Die Metastasierungsfähigkeit von E-Cadherin-exprimierenden Tumorzellen wurde ebenfalls untersucht. Forschungen haben gezeigt, dass die Herabregulierung der adhäsiven Aktivität von E-Cadherin entscheidend ist, nicht die Menge des Proteins. Dies wirft Fragen auf über die Behandlung von Krebs und den Einfluss von monoklonalen Antikörpern. Diese Antikörper verbessern die adhäsive Aktivität von E-Cadherin, was die Metastasierung von E-Cadherin-positiven Zellen beeinflussen könnte. In Studien mit der 4T1-Maus-Mammakarzinom-Zelllinie stellte sich heraus, dass die Anwendung aktivierender monoklonaler Antikörper signifikante Unterschiede in der Metastasenanzahl ergab.
In der Kontrolle der Netzübertragung und der Zelladhäsion wurde ein deutlicher Rückgang der metastasierten Zellen in Mäusen festgestellt, die mit aktivierenden Antikörpern behandelt wurden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Aktivierung von E-Cadherin-Adhäsion die metastatische Progression hemmt, während primäre Tumoren keine signifikanten Unterschiede in der Proliferation oder E-Cadherin-Expression zeigten.
Zusätzlich werden in der Forschung auch Keimbahn-HDCG-Mutationen in E-Cadherin untersucht, die mit diffusen Magenkarzinomen assoziiert sind. Diese Mutationen beeinflussen die Zelladhäsion und deren Aktivierung, wobei einige Mutationen die Adhäsion signifikant beeinträchtigen. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für die Erforschung der Tumorbiologie und bieten Ansatzpunkte für therapeutische Maßnahmen.
Die umfassende Analyse solcher komplexen biologischen Prozesse könnte erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung und das Verständnis von Erkrankungen wie Krebs, akuten Entzündungen und anderen biologischen Phänomenen haben.
