"Kleber" lässt Nerven und Organe wachsen

Körperzellen lassen sich laut Wissenschaftlern der UCSF planmäßig miteinander verbinden

UCSF-Wissenschaftler Wendell Lim mit einem Zellen-Modell (Foto: Elena Zhukova, ucsf.edu)

San Francisco (pte001/14.12.2022/06:00)

Forscher der University of California, San Francisco (UCSF) haben Moleküle entwickelt, die wie "zellulärer Klebstoff" wirken. Damit können sie genau steuern, wie sich Körperzellen miteinander verbinden. Das hilft bei der Regeneration von Gewebe und der Heilung von Wunden. Er lässt sogar Nerven wieder wachsen, so die Experten.

Viele klebrige Moleküle

So genannte adhäsive Moleküle gibt es im ganzen Körper. Sie verbinden die darin befindlichen zig Bio. Zellen zu hochorganisierten Mustern. Sie bilden neuronale Schaltkreise und leiten Immunzellen zu ihren Zielen. Die Adhäsion erleichtert auch die Kommunikation zwischen den Zellen, um den Körper als selbstregulierendes Ganzes funktionieren zu lassen. Genau solche klebrigen Moleküle hat das Team von Wendell Lim entwickelt.

"Das öffnet die Tür zum Aufbau neuartiger Strukturen wie Gewebe und Organe", so Lim. Körpergewebe und Organe beginnen sich bei Föten bereits in der Gebärmutter zu bilden. Im Laufe der Kindheit entwickeln sie sich weiter. Im Erwachsenenalter sind viele der molekularen Anweisungen, die diese generativen Prozesse leiten, verschwunden, und einige Gewebe, wie Nerven, heilen nicht mehr, wenn sie durch Verletzungen oder Krankheiten zerstört werden.

Organisation kontrollieren

Lim hofft das zu überwinden, indem er Zellen so konstruiert, dass sie neue Verbindungen eingehen. Das erfordert jedoch die Fähigkeit, präzise zu bestimmen, wie Zellen miteinander interagieren. "Die Eigenschaften eines Gewebes, wie zum Beispiel der Haut, werden zu einem großen Teil davon bestimmt, wie die verschiedenen Zellen darin organisiert sind", sagt Adam Stevens, der am Cell Design Institute der UCSF promoviert hat.

"Wir entwickeln Wege, um diese Organisation von Zellen zu kontrollieren, die von zentraler Bedeutung ist, um Gewebe mit den Eigenschaften zu synthetisieren, die wir uns wünschen." In einem festen Organ, wie einer Lunge oder einer Leber, sind viele der Zellen ziemlich fest miteinander verbunden. Aber im Immunsystem ermöglichen es schwächere Bindungen den Zellen, durch Blutgefäße zu wandern oder zwischen die Zellen von Haut- oder Organgewebe zu kriechen, um Krankheitserreger oder eine Wunde zu erreichen.

Um die Zellbindung zu steuern, haben die Forscher Adhäsionsmoleküle mit zwei Funktionen entworfen. Ein Teil des Moleküls fungiert als Rezeptor an der Außenseite der Zelle und bestimmt, mit welchen anderen Zellen es sich verbindet. Ein zweiter Teil, innerhalb der Zelle, stimmt die Stärke der Bindung ab. Die beiden Teile lassen sich modular mischen und aufeinander abstimmen, wodurch spezifische Zellen entstehen. Letztlich werden die Forscher in der Lage sein, mit diesen Molekülen Zellen so miteinander zu verbinden, dass beispielsweise Organe oder Teile davon, Haut und sogar Nervenbahnen entstehen.

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