Cadherine gehören zu der Proteinfamilie der Adhäsionsmoleküle. Sie sorgen wie der Zement zwischen den Ziegeln einer Hauswand dafür, dass Zellen zusammenhalten und verhindern, dass sie sich aus dem Zellverband lösen und auswandern. Cadherin-11 verhält sich jedoch insbesondere in Tumorzellen genau umgekehrt: Es löst eine Wanderbewegung aus. Im Fachmagazin Nature Communications erklären Experten vom KIT und der University of Massachusetts diesen Mechanismus.
„Cadherin-11 ist für uns deswegen so spannend, weil es in Prostata- und Brusttumoren und bei Arthritis hoch reguliert nachweisbar ist“, berichtet Jubin Kashef, Experte für Zell- und Entwicklungsbiologie. Die KIT-Wissenschaftler gingen der Frage nach, warum gerade dieses Cadherin Tumorzellen zum Wandern animiert. Dazu untersuchten sie die Arbeitsweise von Cadherin-11 in Neuralleistenzellen, frühe embryonale Zellen mit hohen Migrationseigenschaften. In der frühen Embryonalentwicklung gibt es erstaunliche Parallelen zu Tumoren, so dass Embryonalzellen ein interessantes Modellsystem sind, um die Tumorentstehung zu untersuchen. Denn das Verhalten ist von denselben Prinzipien geleitet, die einen Tumor ausmachen, wie zum Beispiel die Veränderung der Zellform oder etwa die Neigung zur Wanderung und das Eindringen in fremde Umgebungen.
Cadherin-11, haben die Wissenschaftler jetzt herausgefunden, kann nicht nur Zellen zusammenhalten sondern auch eine Brücke zum extrazellulären Raum bilden. In diesem Fall verbindet es sich mit dem Protein Syndecan-4. Dies ist deswegen entscheidend, weil Syndecan-4 ein Rezeptor des Substrat-Proteins Fibronektin ist, auf dem Zellverbünde wie auf einer Straße durch den Körper wandern können. Cadherin-11 gibt den Zellen auf diesem „Fibronektin-Teppich“ den notwendigen Halt zum Wandern, aber nur in Verbindung mit Syndecan-4. „Diese Form von Zell-Substrat-Adhäsion können wir mit unseren Forschungen jetzt erstmalig nachweisen“, betont Kashef.
Der Zoologe und seine Forschungskollegen haben an Hand von embryonalen Zellen des Krallenfrosches und Zellkulturen nachgewiesen, dass die Zellmigration unterbrochen wird, wenn beide Proteine ausgeschaltet werden. „Wenn man den Mechanismus versteht, kann man ihn auch blockieren“, sagt Clemens Franz vom KIT, Experte für Nanostrukturen. Damit öffnen sich nicht nur für ein genaueres biologisches Verständnis der Streuung von Tumoren neue Potenziale. Denkbar wäre auch, auf dieser Grundlage gezielt Peptide oder Antikörper zu entwickeln, welche die Wanderung von Zellen, die für die Metastasierung von Tumorzellen und stark entzündliche Erkrankungen wie Arthritis verantwortlich sind, unterbinden.
Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 10 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 800 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.