Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biophysiker gehen neue Wege in der Tumorforschung

01.09.2015

Wissenschaftler der Universität Leipzig haben neue Wege in der Tumorforschung beschritten und dabei richtungsweisende Erkenntnisse für das Verständnis von Tumorentwicklung und -ausbreitung gewonnen. Die Arbeitsgruppe für Physik weicher Materie um Prof. Dr. Josef Käs hat ihre Forschungsergebnisse kürzlich im renommierten "New Journal of Physics" veröffentlicht. Die Forscher fanden heraus, dass bei einer Krebserkrankung das grundlegende Organisationsprinzip menschlicher Zellen gestört ist. Gesunde Zellen folgen stets klaren Regeln. So ist beispielsweise keine Lungenzelle im Gehirn zu finden.

"Solange ein Tumor anfangs noch lokal begrenzt wächst, ist er in gewisser Weise noch kontrollierbar. Was aber Krebs vor allem in späteren Stadien so gefährlich macht, ist seine besondere Fähigkeit, sich mit der Zeit im Körper beliebig auszubreiten", sagt Käs.

Die Biophysiker stellten sich die Frage, was sich in Tumorzellen so grundlegend verändert, um diese Fähigkeit zu erlangen. Einen Erklärungsansatz lieferte ihnen die Entwicklungsbiologie. So konnte in der Vergangenheit gezeigt werden, dass sich Zellpopulationen aus unterschiedlichen embryonalen Gewebetypen auch im Nachhinein noch "von selbst sortieren" können. Dabei verhalten sich zwei verschiedene Zellpopulationen aus physikalischer Sicht wie zwei Flüssigkeiten, die sich wegen ihrer unterschiedlichen Oberflächenspannung nicht mischen lassen.

Dieser Erklärungsansatz könnte nach Ansicht der Forscher auch auf Krebszellen übertragen werden. Beim Prozess der sogenannten epithelial-mesenchymalen Transition (EMT), der typisch für metastatische Krebszellen ist, ändert sich unter anderem die Verteilung der Adhäsionsmoleküle auf der Zelloberfläche.

"Deshalb liegt die Vermutung nahe, dass auch hier die veränderten Zelleigenschaften, insbesondere die Oberflächenspannung, das Sortierungsverhalten von Krebszellen entscheidend beeinflussen", erklärt Physiker Steve Pawlizak, der gemeinsam mit Anatol Fritsch einen entscheidenden Anteil an den Forschungen hat. Beide sind Doktoranden in Käs' Arbeitsgruppe.

Die Forscher konnten jedoch zeigen, dass dieser naheliegende Erklärungsansatz für Krebszellen nicht uneingeschränkt zutrifft. Mit einer Vielzahl biophysikalischer Methoden untersuchten sie unter anderem, wie stark einzelne Zellen unterschiedlicher Aggressivität aneinander haften, die Dichte von Adhäsionsmolekülen auf der Zelloberfläche sowie das Sortierungsverhalten der Zellen in 3D-Kulturen, um damit die Gültigkeit etablierter konkurrierender Hypothesen zu testen.

Dabei konnten Schwächen in gegenwärtigen Theorien aufgezeigt werden. Deshalb wirbt Käs generell für einen neuen Forschungsansatz hinsichtlich der Tumorausbreitung: Während man sich bisher auf die Änderung von Prozessen innerhalb von Einzelzellen konzentrierte, sind womöglich die kollektiven mechanischen Eigenschaften ganzer Zellverbände und deren globale Bewegungsmuster entscheidender - ein Ansatz, welcher der Tumorforschung neue Impulse geben könnte.

Artikel im New Journal of Physics:
"Testing the differential adhesion hypothesis across the epithelial−mesenchymal transition"
doi: 10.1088/1367-2630/17/8/083049

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Josef Alfons Käs
Institut für Experimentelle Physik I
Telefon: +49 341 97-32470
E-Mail: jkaes@physik.uni-leipzig.de
Web: http://www.uni-leipzig.de/~physik/exp1.html


Steve Pawlizak
Telefon: +49 341 97-32562
E-Mail: pawlizak@uni-leipzig.de


Anatol Fritsch
Telefon: +49 341 97-32562
E-Mail: anatol.fritsch@uni-leipzig.de

Weitere Informationen:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/17/8/083049/meta

Susann Huster | Universität Leipzig

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie