Gezielte Zellzerstörung mit Licht: neue Methode zur Krebsbekämpfung und Aktivierung der Immunabwehr

BerlinForscher der University of Illinois Urbana-Champaign haben eine neue Methode entwickelt, um gezielt Zellen mit Licht zu töten. Dies könnte helfen, Krebs und entzündliche Krankheiten zu behandeln, indem schädliche Zellen präzise angegriffen werden. Die Methode nutzt Licht, um Zellen abzutöten und löst gleichzeitig eine Immunreaktion aus.

Nekroptose, auch bekannt als entzündlicher Zelltod, unterstützt den Körper bei der Abwehr von Krankheiten. Bei Krebs kann dieser Prozess jedoch versagen, da Krebszellen oft entzündliche Signale blockieren, um ihr Überleben zu sichern. Traditionelle Behandlungen nutzen Chemikalien, um diese Zellen zu töten, verteilen sich jedoch im gesamten Körper und führen zu unerwünschten Nebenwirkungen.

Die Forscher nutzten eine Methode namens Optogenetik, um Zellen auf Licht reagieren zu lassen. Dazu setzten sie ein lichtempfindliches Gen aus Pflanzen in Kulturen von Darmzellen ein. Dieses Gen verbanden sie dann mit RIPK3, einem Protein, das den Zelltod steuert.

So funktioniert es:

• Blaulicht aktiviert lichtempfindliche Proteine.
• Dies bewirkt, dass sich die Proteine zusammenlagern.
• Daraufhin veranlasst das RIPK3-Protein eine ähnliche Oligomerisierung und imitiert so den natürlichen Aktivierungsprozess.

„Wenn RIPK3 aktiviert wird, formiert es sich zu Clustern von Proteinkomplexen. Unsere lichtempfindlichen Proteine aggregieren ebenfalls bei Belichtung mit blauem Licht. Indem wir diese Proteine zur Gruppierung bringen, können wir auch RIPK3 zusammenführen und aktivieren. Auf diese Weise simulieren wir den Aktivierungsprozess“, erklärte Teak-Jung Oh, ein Doktorand und Hauptautor der Studie im Journal of Molecular Biology.

Der Vorgang zerstört nicht nur die Zelle, sondern löst auch eine Immunreaktion aus. Dabei werden Zytokine freigesetzt, die benachbarte Zellen reizen und T-Zellen anlocken. Diese weißen Blutkörperchen sind entscheidend für das Immunsystem, um Bedrohungen zu erkennen und zu bekämpfen.

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Einige Krebszellen erschweren es T-Zellen, in das Gewebe einzudringen oder sie als gefährlich zu erkennen. Indem wir durch Necroptose den Tod einiger Krebszellen herbeiführen, möchten wir das Umfeld verändern und T-Zellen dabei unterstützen, die Krebszellen zu identifizieren und anzugreifen, erklärt Zhang.

Derzeit muss Licht direkt auf das Gewebe geleitet werden, was die Anwendung beim Menschen auf Bereiche in der Nähe der Haut beschränkt. Das Team plant jedoch, sein System an Mäusen zu testen, um mehr über Zellsterben und Immunantwort bei Krebs und anderen entzündlichen Erkrankungen zu erfahren. Sie möchten auch erforschen, wie diese Plattform T-Zellen für Immuntherapien trainieren könnte.

Das Verständnis von Nekroptose ist entscheidend, da sie eine Rolle bei Krankheiten wie neurodegenerativen Störungen und entzündlichen Darmerkrankungen spielt. Ein tieferes Wissen darüber, wie Nekroptose diese Zustände beeinflusst, kann zu gezielteren Behandlungen führen.

Diese Forschungsarbeit wurde durch die Unterstützung mehrerer Institutionen ermöglicht, darunter:

• Nationales Institut für Allgemeine Medizinische Wissenschaften
• Nationales Institut für Geistige Gesundheit
• Nationalstiftung für Wissenschaft
• Krebszentrum in Illinois

Kai Zhang ist am Beckman-Institut für fortgeschrittene Wissenschaft und Technologie in Illinois tätig. Seine Forschung wurde durch Zuschüsse der Nationalen Gesundheitsinstitute (NIH) finanziert, konkret durch die Förderungen R01GM132438 und R01MH124827.

Diese neue Methode könnte die Behandlung erheblich verbessern. Sie bietet präzise Pflege mit weniger Nebenwirkungen als herkömmliche Ansätze. Dies ist von großer Bedeutung für die Behandlung von Krebs und entzündlichen Erkrankungen. Weitere Forschungen werden noch mehr über ihr Potenzial aufdecken und zu neuen Therapien führen.