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Special: Zellbiologie / Zellanalytik
Zelladhäsion in Karlsruhe
Zellen in Einzelhaft
Höher, schneller und weiter
– Hochdurchsatzverfahren
spielen eine immer größere
Rolle beim Sortieren und Charakterisieren
von Zellen. Nicht
so bei Clemens Franz in Karlsruhe.
Dort messen die Forscher
in fisseliger Handarbeit die Adhäsionskräfte
einzelner Zellen.
die richtigen Zellen finden und dort bleiben,
wo sie hingehören. Denn die Zusammensetzung
der Zelladhäsionsproteine auf
der Membran ist für jeden Zelltyp charakteristisch.
Aus der Entwicklungsbiologie gibt
es hierzu eindrucksvolle Experimente – wie
etwa dieses: Man zerlege einen Amphibien-Embryo
in einzelne Zellen und werfe
diese wieder zusammen. Wie von selbst
reorganisieren sich dann Ekto-, Endo- und
Mesoderm zu verschiedenen Schichten
und bilden Zellverbände, die denen im ursprünglichen
Embryo ähneln.
Dabei spielen Adhäsionsmoleküle eine
wichtige Rolle, bestätigt der Biochemiker
Clemens Franz. Aber auch mechanische
Besonderheiten seien wichtig, ergänzt er.
„Es gibt Zelleigenschaften, die der Oberflächenspannung
in Flüssigkeiten ähneln und
dazu beitragen, dass sich gleiche Zellen
finden und sich Gewebe voneinander abgrenzen.“
Umgekehrt kann es fatale Folgen
haben, wenn Adhäsion oder mechanische
Eigenschaften von Zellen gestört sind. „Zellen
aus Brusttumoren wandern häufig ins
Knochengewebe“, nennt Franz ein Beispiel,
„das korreliert oft mit einem Hochregulieren
der Kollagenrezeptoren in den Metastasen-bildenden
Zellen.“ Und weil Knochen
kollagenreich sind, bieten sie dann
eine ideale Umgebung für die Krebszellen.
Gründe genug also, die Zelladhäsion näher
unter die Lupe zu nehmen.
Am Karlsruher Institut für Technologie
(KIT) leitet Clemens Franz seit 2007
eine Nachwuchsgruppe für Nanobiologie.
Bereits während seines Studiums Ende
Foto: Carina Gonnermann / KIT
Messung der Kontaktstärke zweier Neuralleistenzellen via Einzelzell-Kraftspektroskopie
Adhäsionsmoleküle helfen den Zellen dabei,
Halt zu finden. So kennt man dutzende
Cadherine, die den direkten Zell-Zell-Kontakt
vermitteln. Oder Integrine, die Zellen
in der extrazellulären Matrix verankern
und dabei etwa mit Kollagen oder Laminin
interagieren. Auf diese Weise entstehen
stabile Gewebe und Organe. Zellen haften
aber nicht einfach durch irgendeinen
unspezifischen Leim aneinander. Vielmehr
trägt Zelladhäsion auch dazu bei, dass sich
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der 90er Jahre war Franz von Zelladhäsion
und dem Wanderverhalten von Zellen
fasziniert. „Damals haben wir vor allem
klassische zellbiologische Methoden angewandt“,
erinnert er sich. Doch für die
Fragen, die ihn beschäftigen, reichten diese
Werkzeuge nicht aus. „Mir war das nicht
quantitativ genug, ich wollte genaue Zahlen
haben.“
Zusammen mit Jubin Kashef hat Franz
unlängst einen Review-Artikel geschrie­
11/2015 Laborjournal