Plastizität und Energieanpassungen bei Krebszellenmigration

Krebszellen, die sich in andere Teile des Körpers ausbreiten und Metastasen bilden, sind sehr gut darin, sich an unterschiedliche Umgebungen anzupassen. Wenn sie sich bewegen, müssen sie Kontakte zu ihrer Umgebung aufbauen, und wenn sie das nicht tun, sterben sie. Aus diesem Grund bauen die Zellen Haftstrukturen auf, die als fokale Adhäsionen bezeichnet werden. Der Aufbau und die Aufrechterhaltung dieser Verbindungen erfordert viel Energie. Wir vermuten, dass Krebszellen zu einer alternativen, weniger energieaufwändigen Methode wechseln können, um sich fortzubewegen. Wie effiziente Autos würden Zellen, die energiesparende Verbindungen nutzen, größere Entfernungen mit weniger Treibstoff zurücklegen, was sich in einem aggressiveren Krankheitsverlauf niederschlägt. Solche energiesparenden Verbindungen werden Endocytosis related adhesions (ERAs) genannt. ERAs bilden sich, wenn sich die äußere Schicht der Zelle nach innen biegt, was zum Beispiel beim Auftreffen auf eine Kollagenfaser im Körper geschieht. ERA werden daher eingesetzt, um Kollagenfasern zu greifen und den Zellen zu helfen, sich entlang der Fasern zu bewegen, so wie ein Zug sich auf Schienen bewegt. Es ist wichtig, dass Krebszellen sich vom Tumor wegbewegen, indem sie entlang der Fasern in der Umgebung des Tumors wandern. Wenn wir die für die Herstellung von ERAs benötigten Proteine entfernen, können die Zellen den Kollagenfasern nicht mehr folgen. Dies deutet darauf hin, dass diese alternativen klebrigen Verbindungen erforderlich sein könnten, damit sich Krebszellen fortbewegen und Metastasen bilden können. Wir wollen verstehen, wie Krebszellen entscheiden, wann sie auf diese alternativen Verbindungen umschalten. Zu diesem Zweck werden wir die CRISPR-Editierungstechnologie nutzen, um Krebszelllinien zu erzeugen, die nicht in der Lage sind, eine der beiden Adhäsionsstrukturen zu nutzen. Anschließend werden wir untersuchen, wie sich diese Zellen in Gegenwart oder Abwesenheit von Kollagenfasern bewegen. Schließlich werden wir messen, wie viel Energie sie verbrauchen, um sich in verschiedenen Umgebungen zu bewegen. Diese Experimente werden es uns ermöglichen, den Mechanismus zu identifizieren, der Krebszellen plastisch und hochgradig anpassungsfähig an verschiedene Umgebungen macht, und so neue Erkenntnisse zur Bekämpfung der Krebsmetastasierung liefern.