Laser-Scanning-Mikroskop mit Spinning-Disk-Einheit und automatisierter Zellkultur
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mithilfe des konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops konnten große Fortschritte im Bereich der Grundlagenforschung zur Metastasenbildung gemacht werden. So wurde zunächst gezeigt, dass sich die verschiedenen Zellenlinien eines Brustkrebs-Panels, das verschiedene Krebsstadien charakterisiert, in dreidimensionalen Tumorspheroiden entmischen. Der dieser Entmischung zugrundeliegende Effekt baut auf der Zellform auf. So stellte sich heraus, dass Zellen die aus dem Epithelgewebe stammen eher einen niedrigen Formindex (ein dimensionsloser Parameter der Umfangslänge durch die Wurzel der Fläche) aufweisen, was sich in runden Zellen manifestiert. Zellen, die aggressiv und metastasierend sind, haben wiederum einen höheren Formfaktor und sind dementsprechend eher länglich. Aufgrund des guten Auflösungsvermögens des Mikroskops in Verbindung mit fluoreszenten Markern war es möglich eben diesen Formfaktor in Spheroiden zu bestimmen und die Zellen über einen Zeitraum von mehreren Tagen zu verfolgen. Auf Basis dieser Analyse wurde festgestellt, dass Zellen mit niedrigem Formfaktor in ihrer Bewegungsfreiheit stark eingeschränkt sind und nicht mehr dynamisch ihre Positionen tauschen können, während die aggressiven Zellen mit höherem Formindex dazu in der Lage sind. Diese Erkenntnis stellt ein Novum dar, da sie erlaubt Zellverbünde/Gewebe als viskoelastische Materialen nahe eines glasähnlichen Phasenübergangs zu beschreiben. Die potentielle klinische Relevanz ist dementsprechend weitreichend, da man mit vergleichsweise einfachen Verfahren die Metastasierungsgefahr eines Tumors quantifizieren kann und gegebenenfalls Wirkstoffe, die die Zellform abrunden, einsetzen könnte, um einen Tumor quasi einzufrieren und vor dem metastasieren zu bewahren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Actin and microtubule networks contribute differently to cell response for small and large strains, New J. of Physics 19, 2017
H Kubitschke, J Schnauß, K D Nnetu, R Stange, J Kaes
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Synthetic Transient Crosslinks Program the Mechanics of Soft, Biopolymer-Based Materials, Adv. Materials 1706092, 2018
J Lorenz, J Schnauß, M Glaser, M Sajfutinow, C Schuldt, J A Käs, D M Smith
