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Innsbrucker ForscherInnen geben Einblick in Metastasenbildung

Krebszellen, die sich vom Primärtumor lösen und an anderen Orten Metastasen bilden, verschlechtern die Prognose bei bösartigen Tumorerkrankungen erheblich. Neueste Erkenntnisse von ForscherInnen der Medizinischen Universität Innsbruck bringen nun Licht in den komplexen und wenig erforschten Prozess der Metastasierung. Dem Zusammenspiel von Endosomen – intrazellulären Transportvehikeln – mit dem Eiweißkomplex p14-MP1 kommt demnach eine entscheidende Rolle bei der Zellwanderung und damit der Metastasenbildung zu.

Innsbruck, 05.06.2014: Krebs- oder Immunzellen sind stabil im Gewebe verankert. Um sich auf Wanderschaft begeben zu können, müssen sie sich zunächst aus ihrer Verankerung – vorstellbar als „Haftfüßchen“ – lösen. Dazu ist es notwendig, dass  verschiedene Moleküle miteinander kommunizieren, interagieren und kooperieren. Ein ForscherInnenteam der Medizinischen Universität Innsbruck um Univ.-Prof. Dr. Lukas Huber vom Innsbrucker Biozentrum hat diesen Prozess anhand von Lebendzellbeobachtungen mit speziellen Mikroskopen und biochemischen Untersuchungen unter die Lupe genommen und eine neuartige Entdeckung gemacht, die im Rahmen der Behandlung metastasierender Krebsformen auch therapeutischen Nutzen haben könnte.

Gemeinsame Sache: Endosome und Signalproteine regulieren Zellwanderung

„Die Weiterleitung der Signale, die der Zelle das Startzeichen für die Fortbewegung geben, geschieht über das Zusammenspiel von intrazellulären Transportvehikeln, den Endosomen, und dem Proteinkomplex p14-MP1, der sich vom Endosom an die Peripherie der Zelle transportieren lässt, wo er über verschiedene Signalkaskaden den Auf- oder Abbau der Haftfüßchen veranlassen kann“, beschreiben die Erstautorinnen Dr.ⁱⁿ Natalia Schiefermeier und Dipl.Biologin Julia Scheffler vom Biozentrum die zentrale Erkenntnis der aktuellen Forschungsarbeit, die in The Journal of Cell Biology veröffentlicht wurde. Der Entschlüsselung dieses wichtigen Mechanismus der Zellwanderung widmet das hochrangige Fachjournal zudem ein Editorial sowie auch das Titelblatt.

Therapeutisches Potential

Der Auf- und Abbau der Verankerungen ist also eine Grundvoraussetzung für die Zellwanderung, wie sie auch bei der Metastasenbildung eine Rolle spielt. „Diese Erkenntnis könnte sich bei metastasierenden Tumoren, aber auch bei der Wundheilung therapeutisch nutzen lassen“, resümiert der Zellbiologe Lukas Huber. So konnte im Labor nachgewiesen werden, dass sich die Zellen nicht mehr zielgerichtet fortbewegen können, sobald der Eiweißkomplex genetisch ausgeschaltet wurde, weil die Haftfüßchen nicht oder nur verlangsamt abgebaut werden, die Zelle also am Untergrund kleben bleibt.

Zur Darstellung dieses Vorgangs bedienten sich die ForscherInnen fluoreszierender Sonden, die in die Zellen eingebracht wurden. So war es möglich, Haftfüßchen, Endosomen, den Regulator/LAMTOR Komplex p14-MP1 und andere, an der Bewegung beteiligte sowie neu identifizierte Proteine, wie das Motorprotein Arl8b oder das Gerüstprotein IQGAP1 in Echtzeit in lebenden Zellen zu filmen (für Videos siehe http://jcb.rupress.org/content/205/4/525/suppl/DC1). Damit konnten die ForscherInnen erstmals demonstrieren, dass Endosomen mobile Signalplattformen sind, die nach Bedarf an verschiedene Orte in der Zelle geschickt werden können, um lokal Signale abzugeben und schließlich den Prozess der Zellmigration in Gang zu setzen.

Die Forschungsarbeit entstand im Rahmen des an der Medizinischen Universität Innsbruck eingerichteten Spezialforschungsbereichs „Zellproliferation und Zelltod in Tumoren“ sowie  in Kooperation mit dem Max Planck Institut für Molekulare Medizin in München, der Universität Leuven, dem Max Planck Institut für Alternsforschung in Köln, dem K1-Zentrum Oncotyrol sowie mehrerer Sektionen des Biozentrums.

Weiterführende Links:

The late endosomal p14-MP1 (LAMTOR2/3) complex regulates focal adhesion dynamics during cell migration. Schiefermeier N, Scheffler JM, de Araujo ME, Stasyk T, Yordanov T, Ebner HL, Offterdinger 2, Munck S, Hess MW, Wickström SA, Lange A, Wunderlich W, Fässler R, Teis D, Huber LA., J Cell Biol. 2014 May 26;205(4):525-540. Epub 2014 May 19.
http://dx.doi.org/10.1083/jcb.201310043

Biozentrum Innsbruck
http://biocenter.i-med.ac.at/

Biooptik und Lichtmikroskopie
https://www.i-med.ac.at/neurobiochemistry/neurobiochemistry/Biooptics/Main.html

Oncotyrol
http://www.oncotyrol.at/

Max Planck Institut für Molekulare Medizin München
http://www.biochem.mpg.de/en/rd/faessler

Spezialforschungsbereich Zellproliferation und Zelltod in Tumoren
http://www.sfb021.at/

Details zur Medizinischen Universität Innsbruck

Die Medizinische Universität Innsbruck mit ihren rund 1.400* MitarbeiterInnen und ca. 3.000 Studierenden ist gemeinsam mit der Universität Innsbruck die größte Bildungs- und Forschungseinrichtung in Westösterreich und versteht sich als Landesuniversität für Tirol, Vorarlberg, Südtirol und Liechtenstein. An der Medizinischen Universität Innsbruck werden folgende Studienrichtungen angeboten: Humanmedizin und Zahnmedizin als Grundlage einer akademischen medizinischen Ausbildung und das PhD-Studium (Doktorat) als postgraduale Vertiefung des wissenschaftlichen Arbeitens. An das Studium der Human- oder Zahnmedizin kann außerdem der berufsbegleitende Clinical PhD angeschlossen werden.

Seit Herbst 2011 bietet die Medizinische Universität Innsbruck exklusiv in Österreich das Bachelorstudium „Molekulare Medizin“ an. Ab dem Wintersemester 2014/15 kann als weiterführende Ausbildung das Masterstudium „Molekulare Medizin“ absolviert werden.

Die Medizinische Universität Innsbruck ist in zahlreiche internationale Bildungs- und Forschungsprogramme sowie Netzwerke eingebunden. Schwerpunkte der Forschung liegen in den Bereichen Onkologie, Neurowissenschaften, Genetik, Epigenetik und Genomik sowie Infektiologie, Immunologie & Organ- und Gewebeersatz. Die wissenschaftliche Forschung an der Medizinischen Universität Innsbruck ist im hochkompetitiven Bereich der Forschungsförderung sowohl national auch international sehr erfolgreich.

*vollzeitäquivalent