Untersuchungen zum Verständnis oszillatorischer Mechanismen im Wechsel des Zellschicksals

Prof. Dr. Reet Kurg

Die Frage, wie Krebszellen nach einer Krebstherapie der Letalität entgehen und einen sekundären Tumor verursachen können, ist Gegenstand der modernen Forschung. Krebszellen, die mit modernen radiochemischen Methoden behandelt werden, erleiden viele Schäden an der DNA, die zu einem Verlust ihrer regulatorischen Stabilität führen können. Auf diese Weise können Zellen in die Seneszenz (d. h. einen inaktiven, nicht proliferierenden Arrestzustand) getrieben werden, aus dem sie entkommen, ihre Aktivitäten umprogrammieren und sich in einen proliferierenden, klonogenen Überlebenszustand entwickeln können. Ziel des Projekts war es, einen Beitrag zum besseren Verständnis dieses Prozesses zu leisten.
Wir haben ein etabliertes embryonales Ovarialkarzinom-Zellmodell (Zelllinie PA-1) verwendet, um die Fluktuation der Zellen zwischen Seneszenz (die Zellen können letztlich absterben) und einem Selbsterneuerungsstatus nach Behandlung mit dem Chemotherapeutikum Etoposid zu untersuchen. Mittels Durchflusszytometrie verfolgten wir die Veränderung der „epigenetischen Landschaft“ (insbesondere der Antagonisten Oct4 und p21) innerhalb von zehn Tagen nach der Etoposid-Behandlung und zeigten, dass die Tage 4 bis 6 entscheidend für das Zellschicksal waren, d.h. das Überleben der Zellen als seneszent oder proliferierend. Diese epigenetischen Fluktuationen gingen mit Veränderungen in den Organisationsmustern von Euchromatin (EC) und Heterochromatin (HC) einher, die durch konfokale und hochauflösende Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie (SMLM) nachgewiesen und quantifiziert wurden. Die Daten waren mit dem folgenden Ergebnis vereinbar: Am Tag 3 nach der Etoposid-Behandlung waren EC und HC weniger organisiert und weniger kompaktiert, was auf eine bessere Zugänglichkeit und eine erhöhte EC-Aktivität hinweist. Am 5. Tag zeigte eine Entität von Zellen ein besser organisiertes HC mit verdichteten Clustern. Auch die Clusterbildung im EC deutete auf eine verringerte und stärker gerichtete genomische Aktivität hin. Der Fluktuationsprozess des Chromatins wurde von der Sekretion von Nanopartikeln in die extrazelluläre Umgebung begleitet. Unsere Daten deuten darauf hin, dass dies der Punkt ist, an dem sich entscheidet, ob die Zellen in der Seneszenz verbleiben (und schließlich absterben) oder der Seneszenz entkommen und proliferierend nach einer Chemotherapie überleben.

Direkte Zielgruppe:

Wissenschaftler/-innen, Doktorand/-innen, Masterstudierende, Bachelorostudierende, die an der Forschung und den Messungen beteiligt sind.

Indirekte Zielgruppe:

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, die durch Publikationen über die Ergebnisse erfahren. Studierende und Teilnehmende des Symposiums.