Neue Therapie: Präzises Licht bringt Zellen zum Absterben und aktiviert das Immunsystem

BerlinWissenschaftler der Universität Illinois Urbana-Champaign haben eine neue Methode entdeckt, um mithilfe von Licht gezielt bestimmte Zellen anzugreifen. Dieser Ansatz könnte neue Behandlungsmöglichkeiten für Krebs und entzündliche Erkrankungen eröffnen.

Nekroptose ist eine Form des Zelltods, die dem Körper hilft, Krankheiten zu bekämpfen. Bei manchen Erkrankungen funktioniert dieser Prozess nicht richtig. Beispielsweise können Krebszellen diesen Zelltod vermeiden, indem sie bestimmte Signale blockieren. Traditionelle Krebsbehandlungen setzen Chemikalien ein, um Zellen zu töten, aber diese Chemikalien können auch das umliegende Gewebe schädigen und Nebenwirkungen verursachen.

Wichtige Erkenntnisse der Studie beinhalten:

• Einsatz von Optogenetik, um Zellen lichtempfindlich zu machen
• Einfügung eines lichtaktivierten Gens aus Pflanzen in Darmzellkulturen
• Verknüpfung dieses Gens mit dem RIPK3-Protein, das die Nekroptose reguliert

„Wir können den Lichtstrahl so klein fokussieren, dass er einzelne Zellen anvisiert“, erklärte Kai Zhang, Biochemieprofessor an der Universität von Illinois. „Damit sind wir in der Lage, präzise eine Zelle zu treffen und den Zelltod zu initiieren.“

Die Forscher entnahmen Pflanzen ein lichtempfindliches Gen und integrierten es in intestinale Zellkulturen. Dieses Gen wurde mit dem RIPK3-Protein verbunden, das den Zelltod reguliert. Bei Bestrahlung mit Blaulicht verbinden sich die lichtempfindlichen Proteine, was wiederum RIPK3 zur Gruppenbildung anregt und den Aktivierungsprozess nachahmt.

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Das Abtöten der Zelle ist nicht das einzige Ziel. Necroptose auszulösen lässt das Immunsystem reagieren. Wenn Zellen aufbrechen, setzen sie Substanzen frei, die als Zytokine bezeichnet werden. Diese Substanzen reizen benachbarte Zellen und ziehen T-Zellen an. T-Zellen sind entscheidend für das Auffinden und Bekämpfen von Bedrohungen.

Diese Methode erfordert gezieltes Licht, das direkt auf das Gewebe gerichtet wird. Bisher kann sie nur auf Gewebe angewendet werden, die sich nahe der Haut befinden. Die Forscher planen, das System an Mäusen zu testen, um mehr über den Zelltod und die Immunreaktion bei Krebs und anderen entzündlichen Erkrankungen herauszufinden. Zudem möchten sie untersuchen, ob die Plattform zur Schulung von T-Zellen für Immuntherapien beitragen kann.

Teak-Jung Oh, Doktorand und Hauptautor einer Studie im Journal of Molecular Biology, betont die Bedeutung des Verständnisses des Zellsignalwegs für die Nekroptose. Nekroptose spielt eine Rolle bei Krankheiten wie neurodegenerativen Erkrankungen und entzündlichen Darmerkrankungen. Es ist unerlässlich zu wissen, wie sie diese Krankheiten beeinflusst.

Das Nationale Institut für Allgemeine Medizinische Wissenschaften, das Nationale Institut für Psychische Gesundheit, die Nationale Wissenschaftsstiftung und das Krebszentrum in Illinois haben diese Arbeit unterstützt. Zhang ist mit dem Beckman Institut für Fortgeschrittene Wissenschaft und Technologie in Illinois verbunden. Auch die Nationalen Gesundheitsinstitute haben diese Arbeit durch die Stipendien R01GM132438 und R01MH124827 finanziert.