FORSCHUNGSABTEILUNG MIKROGRAVITATION UND TRANSLATIONALE REGENERATIVE MEDIZIN

AG Zell- und Tumorbiologie

Die Arbeitsgruppe „Zell- und Tumorbiologie“ untersucht die biologischen und biochemischen Effekte mechanischer Belastung bei Zellen. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung humaner Tumorzellen unter dem Einfluss von Mikrogravitation.

Metastase-Modelle

Adhärent wachsende Krebszellen lösen sich in Mikrogravitation – ähnlich wie ihre gutartigen Verwandten – von ihrem Substrat und bilden dreidimensionale Tumorsphäroide. Interessanterweise hat der Ablösevorgang in diesem Fall genregulatorisch und biochemisch Ähnlichkeit mit der Metastasierung im menschlichen Körper. Dieses mikrogravitations-basierte in vitro-Metastasemodell versuchen wir zu verstehen und zu beeinflussen (Wirkstoff-Targeting), um daraus Erkenntnisse für die Behandlung metastasierender Tumorerkrankungen zu gewinnen.

Mechano-Differenzierung und Mechano-Chemo-Kommunikation

Bei Langzeit-Versuchen in Mikrogravitation verändern sich die Krebszellen in den gebildeten Sphäroiden. Nach einigen Tagen finden sich Anzeichen für eine Rückdifferenzierung (die Zellen verlieren in gewisser Hinsicht ihre „Bösartigkeit“). Die zellulären Mechanismen, die zu dieser Entwicklung führen, wollen wir ebenfalls nachvollziehen können, um diese Prozesse ggf. durch neuartige Krebs-Medikamente nachbilden zu können. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf den intra- und interzellulären Kommunikationsprozessen von Tumorzellen.

Tumor Engineering

An Tumorsphäroiden werden heutzutage ex vivo wichtige Abläufe zum Verständnis des Tumorwachstums untersucht. Auch für therapeutische Fragestellungen werden sie genutzt. Eine Kultivierung unter Mikrogravitation bietet zum einen die Möglichkeit, 3D-Zellkulturen ohne Gerüstsubstanzen zu erzeugen und zum anderen, die Zellkultur über mehrere Wochen aufrecht zu erhalten ohne dass die Zellaggregate dabei absterben. Die Zufallspositionierung scheint bei den Zellen auch eine Art „Aggregationsgedächtnis“ zu aktivieren, was per se Zellaggregate hervorbringt, die strukturelle Ähnlichkeiten mit entsprechenden Zellverbänden in vivo aufweisen. So bilden beispielsweise Endothelzellen auf der Random Positioning Machine tubuläre Strukturen und Brustkrebszellen einfache Drüsengänge. Eines unserer Ziele ist es, mithilfe der Mikrogravitations-Forschung ein möglichst originalgetreues und gerüstfreies Tumormodell durch Kokultur unterschiedlicher Zelltypen zu entwickeln, welches in Zukunft vielleicht eine Alternative zu Tierversuchen darstellen könnte. Erforscht wird hierfür die Möglichkeit der Selbstanordnung verschiedener Zelltypen/-verbände in Mikrogravitation zu einem realistischen und strukturierten Tumorgewebe, indem sich die komplexen Interaktionen (Molekularer Dialog) und Reaktionen (Pharmakologie) der verschiedenen Zelltypen eines Tumors untersuchen lassen.

Wirkstoff-Targeting

Wir konnten zeigen, dass die Sphäroidbildung von FTC-133-Schilddrüsenkarzinomzellen auf der Random Positioning Machine durch Dexamethason gehemmt wird (Melnik et al., 2020).

Der "goldene Wirkstoff"

Wir untersuchen die molekulare Wirkungsweise von Curcumin in einem in vitro-Metastasemodell mit Mammakarzinomzellen.

Letzte Änderung: 15.06.2021 - Ansprechpartner:

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