Neue Studie: Zellzüge bewältigen schwieriges Gelände

BerlinZellen bleiben normalerweise an einem Ort, aber manche können sich bewegen. Bewegliche Zellen tragen zur Wundheilung bei. Wissenschaftler haben kürzlich untersucht, wie sich diese Zellen gemeinsam bewegen. Sie entdeckten dabei neue Informationen über das Verhalten dieser Zellen. Die Forschung wurde vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und der Universität Mons in Belgien durchgeführt. Ihre Ergebnisse wurden in Nature Physics veröffentlicht.

Die meisten Zellen im menschlichen Körper bleiben an einem Ort, aber einige, wie Keratinozyten, können sich bewegen, um Gewebe zu reparieren. Wissenschaftler wollten herausfinden, wie sich diese Zellen in Gruppen bewegen und schwierige Umgebungen bewältigen. Sie nutzten dazu sowohl theoretische Modelle als auch Experimente.

Wichtige Erkenntnisse:

• Zellen bewegen sich in Gruppen ähnlich wie Züge
• Diese Bewegungen wurden auf spezialisierten Bahnen, den sogenannten Mikrostreifen, beobachtet
• Verschiedene Gruppengrößen beeinflussen die Bewegungsgeschwindigkeit

In einer Petrischale mit Linien gaben Forscher Schuppen von Zebrafischen, die Wundheilungszellen enthielten. Diese Zellen hefteten sich zunächst aneinander, trennten sich dann in Gruppen und wanderten entlang der Linien. Je nach Bedingungen bestanden die Gruppen aus zwei bis zehn Zellen.

Um diese Bewegungen zu verstehen, haben Forscher ein mathematisches Modell entwickelt. Das Modell kombiniert die interne Ausrichtung (Polarität) einer Zelle mit ihren Wechselwirkungen. Es zeigte, dass die Geschwindigkeit von Zellgruppen unabhängig von deren Größe ist. Alle Zellen in einer Gruppe bewegen sich synchron. Anstatt dass eine Zelle die anderen mitzieht, tragen alle Zellen gleichermaßen zur Bewegung bei.

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In verschiedenen Versuchen testeten die Forscher Fahrspuren unterschiedlicher Breite und größere Zellgruppen. Sie stellten fest, dass größere Gruppen sich langsamer fortbewegten als Einzelfile-Gruppen, da mehr Zellen zusammenstießen und deren Bewegung störten. Diese Ergebnisse wurden durch Laborexperimente bestätigt.

Experimentelle Ergebnisse:

• Größere Zellhaufen bewegen sich langsamer als kleinere, einreihige Gruppen
• Einzelne Zellen in größeren Haufen sind weniger gut ausgerichtet
• Kleinere Gruppen behalten bessere Ausrichtung und Geschwindigkeit bei

In schwierigem Gelände erwies sich das Zusammensein in einer Gruppe als vorteilhaft. Gruppen von Zellen konnten Hindernisse leichter umgehen als Zellen, die in einer Reihe angeordnet waren. Der Grund dafür war, dass einige Zellen in der Gruppe bereits in neue Richtungen zeigten.

Zellen können sowohl in Gruppen als auch einzeln wandern. Dies spielt in vielen biologischen Prozessen eine Rolle. Manche dieser Prozesse erfordern die Gruppenbewegung, während andere das individuelle Wandern der Zellen benötigen. Das neue Modell hilft dabei zu verstehen, wie sich Zellen in unterschiedlich geformten Räumen bewegen.

Die Forscher werden dieses Modell nutzen, um die Interaktion von Zellen zu untersuchen. Erkenntnisse über diese kleinen Bewegungen können uns helfen zu verstehen, wie sich Gewebe als Ganzes bewegen. Diese Studie verdeutlicht, wie Zellen sich durch komplexe Umgebungen bewegen.