Optogenetische Stammzellen in heterotypische Tumorsphäroiden

Mit etwa 1,2 Millionen Neuerkrankungen und 600.000 Todesfällen pro Jahr rangiert Darmkrebs an dritter Stelle in der Inzidenz und an vierter Stelle in der krebsbedingten Morbidität. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass das Fortschreiten und die Ausbreitung des Krebses nicht nur von den Eigenschaften der Tumorzellen selbst abhängen, sondern auch von ihrer Umgebung, der sogenannten Tumormikroumgebung. Dabei handelt es sich um ein komplexes Netzwerk von Zellen, Molekülen und Geweben, dass den Tumor umgibt und maßgeblich seine Entwicklung und Progression beeinflusst. Innerhalb dieser Umgebung konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung unterschiedlicher Toll-like Rezeptoren (TLR) in Stammzellen sowohl stimulierende als auch hemmende Effekte auf das Wachstum und die Ausbreitung von Krebszellen durch direkte und indirekte Interaktion mit Tumorzellen ausüben. Um diese Interaktionen besser verstehen zu können, haben wir uns zum Ziel gesetzt neuartige Stammzellzelllinien zu entwickeln, die es ermöglichen die TLR-Signalwege räumlich und zeitlich präzise und reversible zu aktivieren. Herkömmliche Methoden zur Untersuchung von Rezeptor-Signalwegen beruhen auf der genetischen Manipulation des jeweiligen Rezeptors oder der Behandlung mit natürlichen Aktivatoren. Diese führen jedoch häufig zu irreversiblen Veränderungen in den Zellen. Um eine räumlich und zeitlich präzisere sowie operativ und ökonomisch vorteilhaftere Zelllinien zu entwickeln, wenden wir das Prinzip der Optogenetik an. Dabei wird ein lichtempfindliches Protein der gelb-grünen Alge an die zu untersuchenden Rezeptoren angehängt, um deren Aktivierung durch blaues Licht auszulösen. Damit können die Effekte der TLR-Signalwege spezifisch in und an Stammzellen selbst, an Tumorzellen und auch an verschiedene Zellen der Tumormikroumgebung untersucht werden. Die dadurch neu gewonnen Erkenntnisse sollen als Grundlage für die Entwicklung neuer und gezielter Therapieansätze gegen Darmkrebs dienen. Das geförderte Grundlagenforschungsprojekt wird in Kooperation mit Helmut Dolznig von der Medizinischen Universität Wien und Lasse Jensen von der Linköping Universität und wir vom österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) finanziert, Projekt ID ESP 547-B. Principal Investigator: Anna Stierschneider, PhD Mentoren: Dipl.-Ing. Dr. Franz Herzog Prof.(FH) Mag. Dr. Christoph Wiesner