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Projekt
A01 Mechanische Wechselwirkungen zwischen Zellen und Mikroumgebung bei Krebs - von einzelnen Zellen bis Geweben
Antragstellerinnen
Dr. Meritxell Huch; Dr.-Ing. Anna Taubenberger
Fachliche Zuordnung
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513752256
Mechanische Veränderungen im Tumorgewebe spielen eine entscheidende Rolle bei der Tumorprogression und sind als potentielle Biomarker für eine verbesserte Prognostik interessant. Die mechanischen Veränderungen finden über verschiedene Längenskalen statt, angefangen von einzelnen Zellen bis hin zum komplexeren Gewebekontext. Bisher wird der genaue Beitrag mechanischer Veränderungen auf zellulärer Ebene auf die makroskopisch beobachteten Veränderungen im Tumorgewebe nicht gut verstanden. Ziel dieses Projektes ist es daher, den Einfluss der mechanischen Eigenschaften einzelner Zellen auf die mechanische Antwort von Leber und Pankreastumorgewebe, welche mit klinisch relevanten Techniken wie der MR Elastographie (MRE) gut zugänglich ist, aufzuschlüsseln. Unsere Hypothese ist, dass zellmechanische Veränderungen, die mit der Tumorprogression einhergehen, die mechanische Antwort des Gewebes beeinflussen. In diesem Unterprojekt beabsichtigen wir, zunächst die viskoelastischen Eigenschaften isolierter Zellen sowie von intaktem Patientengewebe und deren Organoidkulturen mittels mikromechanischer Methoden, wie der Rasterkraftmikroskopie, Brillouinmikroskopie und Echtzeit-Verformungszytometrie (RT-DC) zu analysieren. Die Organoide werden in definierten Biomaterialien kultiviert, was uns erlaubt, gezielt molekulare Mechanismen, welche die Mechanik der Mikrogewebe beeinflussen, sowie mechanisch aktivierte zelluläre Signalwege zu untersuchen. Die Organoidmodelle sollen zudem zu einem komplexeren Gewebemodell, welches Komponenten des Tumorstromas beinhaltet, erweitert werden. A01 ist zentral für die Forschungsgruppe, da Expertise, Materialien und Daten mit anderen Unterprojekten ausgetauscht werden, beispielsweise Protokolle für die Organoidkulturen, Biomaterialien mit definierten viskoelastischen Eigenschaften sowie biomechanische Daten, die mit verschiedenen Methoden ermittelt wurden. Zudem wird A01 erheblich von anderen Projekten profitieren, z.B. hinsichtlich Datenanalyse, Bioreaktordesign und MRE Datenanalyse. In enger Zusammenarbeit mit A03 werden wir jamming Übergänge in unserem 3D in vitro Modell untersuchen. In Kollaboration mit A02 werden metabolische Eigenschaften von Tumororganoiden in Abhängigkeit von der Umgebungsmechanik untersucht werden. Zusätzlich erlaubt uns die Zusammenarbeit mit B03, C02 und C03, skalenübergreifende Gewebemechanikmessungen in Dresden unter Verwendung eines dort installierten MRE Setups durchzuführen und die mikromechanischen Messungen sogar mit in vivo Daten, gemessen im Patienten (C01), abzugleichen. Wir erwarten, mit diesem Ansatz, den uns die Forschungsgruppe auf einzigartige Art und Weise ermöglicht, nicht nur ein besseres Verständnis der Ursachen gewebemechanischer Veränderungen zu erhalten, sondern auch Organoidmodelle hinsichtlich realistischer Tumorumgebungen optimieren zu können, um damit die Entwicklung personalisierter Behandlungsstrategien voranzutreiben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
