Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zelluläre Entscheidung am Computer

11.07.2008
Wissenschaftler von der Abteilung Theoretische Bioinformatik am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) haben am Computer simuliert, wie Zellen darüber entscheiden, ob sie wandern oder nicht.

Anhand ihrer Ergebnisse können die Forscher voraussagen, welche molekularen Ziele innerhalb einer Zelle getroffen werden müssen, damit ihr Verhalten sich in eine bestimmte Richtung verändert.

Das Verfahren könnte dabei helfen, neue Therapien gegen die Entstehung von Metastasen bei Krebs zu entwickeln. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift "Molecular Systems Biology" veröffentlicht.

Paul Ehrlich, der Begründer der Chemotherapie, äußerte vor 130 Jahren eine Vermutung: Wenn eine Zelle erkrankt, so Ehrlich, dann deshalb, weil eine molekulare Veränderung in ihr stattgefunden hat. Träfe man die veränderte Stelle, also das "molekulare Ziel", präzise, dann könne man die Krankheit heilen.

... mehr zu:
»Biologe »Krebserkrankung »Zelle

Auf Krebserkrankungen trifft diese Vorstellung nur bedingt zu, denn Tumorzellen sind an vielen Stellen verändert. Damit eine Krebstherapie erfolgreich ist, muss sie mehrere molekulare Ziele treffen - und das in einer bestimmten Reihenfolge. Mit steigender Anzahl der Ziele wächst jedoch die Zahl der möglichen Trefferkombinationen exponentiell an. Will man die Genaktivität einer Zelle beeinflussen, stehen mehrere tausend Ziele zur Auswahl.

In diesem Fall ist es ausgeschlossen, alle möglichen Kombinationen experimentell zu testen, um eine möglichst effiziente Therapie zu finden. Hier suchen die Biologen oder die Mediziner die Hilfe von Mathematikern oder Physikern: Nur mit Hilfe eines Computermodells, das das Verhalten der Zelle simuliert, ist hier ein "Durchprobieren" überhaupt möglich: Diese neue Forschungsrichtung heißt Systembiologie.

In einer interdisziplinären Zusammenarbeit ist es jetzt Forschergruppen am DKFZ gelungen, den Prozess zu entschlüsseln, auf dessen Grundlage eine Zelle über ihr weiteres Verhalten entscheidet. Die Wissenschaftler um den Biologen Dr. Axel Szabowski, den Physiker Dr. Hauke Busch und den Mathematiker Professor Roland Eils untersuchten, was menschliche Hautzellen dazu bringt, während der Wundheilung in die Wunde einzuwandern.

Dabei zeigten sie, dass sich die Zellen in einem mehrstufigen Prozess dafür entscheiden "loszulaufen", wie schnell sie dies tun, wohin sie laufen und wann sie damit wieder aufhören. Dabei müssen verschiedene äußere Signale in einer bestimmten Reihenfolge eintreffen, damit der Prozess in Gang kommt. Anschließend simulierten die Wissenschaftler diesen Prozess am Computer. Sie konnten damit erfolgreich die molekularen Ziele vorhersagen, über die das Verhalten einer Zelle in eine gewünschte Richtung verändert werden kann.

Auch metastasierende Krebszellen bewegen sich durch den Körper, in diesem Fall allerdings unerwünscht. Sie entscheiden sich auch dann zur Wanderung, wenn normale Zellen sich nicht bewegen würden. Mit Hilfe des neuen Simulationsverfahrens der Forscher aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum lässt sich darstellen, wie die Gene in diesem Prozess zusammenspielen, und dadurch ermitteln, welche molekularen Ziele in welcher Abfolge getroffen werden müssen, damit die Tumorzellen aufhören zu wandern. Das Verfahren ist somit nicht nur für die medizinische Grundlagenforschung wichtig, sondern eröffnet neue Möglichkeiten in der Krebsmedizin.

H. Busch et al. Gene network dynamics controlling keratinocyte migration. DOI:10.1038/msb.2008.36

Das Deutsche Krebsforschungszentrum hat die Aufgabe, die Mechanismen der Krebsentstehung systematisch zu untersuchen und Krebsrisikofaktoren zu erfassen. Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung sollen zu neuen Ansätzen in Vorbeugung, Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen führen. Das Zentrum wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V.

Dr. Stefanie Seltmann
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
D-69120 Heidelberg
T: +49 6221 42 2854
F: +49 6221 42 2968

Dr. Stefanie Seltmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.dkfz.de/pressemitteilungen

Weitere Berichte zu: Biologe Krebserkrankung Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Lösung gegen Schwefelsäureangriff auf Abwasseranlagen
23.02.2018 | Technische Universität Graz

nachricht Forschende der Uni Kiel entwickeln extrem empfindliches Sensorsystem für Magnetfelder
15.02.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics