Das WIN-Kolleg

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und damit zur Invasion von Tumorzellen beitragen, ist daher ein wichtiger Schritt im
Verständnis dieses Prozesses und essentiell für zielgerichtete Therapieansätze. Ein
besonderer Fokus liegt im Rahmen des Projektes auf der Rolle der Protein Kinase D
(PKD) Familie. PKD gehört zu den Serin/Threonin-spezifischen Kinasen und wird
aufgrund der Sequenzhomologien den Calcium/Calmodulinabhängigen (CAMK)
Kinasen zugeordnet. Zur PKD-Familie gehören drei Isoformen (PKD 1-3), die wich-
tige Funktionen in zellulären Prozessen wie z.B. Proliferation, Differenzierung, Orga-
nisation und Regulation des Golgi-Komplexes und Zellinvasion und Metastasierung
innehaben. Zahlreiche Befunde deuten darauf hin, dass PKD die Bildung von Inva-
dopodien bzw. den Abbau der extrazellulären Matrix reguliert. Aktive PKD ist am sog.
„leading edge“ der Zelle lokalisiert und kann dort direkt F-Aktin binden. Zusätzlich
fuhrt die Inhibition von PKD-Kinaseaktivität zu einem starken Anstieg der Zellwan-
derung während eine Aktivierung der Kinase die Wanderung von Zellen hemmt. Dies
lässt vermuten, dass PKD den Umbau des Aktin-Zytoskeletts steuert und dadurch
Zellmigration und -invasion beeinflusst. Im Rahmen des Projektes sollen PKD-regu-
lierte Signalwege und Substrate identifiziert werden.
Quantitative Bestimmung von extrazellulärer Matrixdegradation mittels eines
optischen Biosensors
Ein wichtiges Kriterium für die Identifizierung von Invadopodien ist die eindeutige
Korrelation dieser Strukturen mit ECM-Degradation. Im Umkehrschluss kann nur
über die Quantifizierung der ECM-Degradation eine Aussage über die Bildung von
Invadopodien und das invasive Potential der Zellen getroffen werden. Der experi-
mentelle Nachweis von Invadopodienbildung und ECM-Degradation wird bisher
mit einem „klassischen“ Invadopodien-Assay durchgeführt. In diesem Assay werden
invasive Tumorzellen auf einer fluoreszenzmarkierten ECM-Komponente kultiviert.
Der Abbau der ECM durch Invadopodien führt zum Verlust des Fluoreszenzsignals
an dieser Stelle. Im Fluoreszenzmikroskop können diese nicht-fluoreszierenden,
schwarzen Stellen detektiert und durch Kolokalisation mit bekannten Markerprotei-
nen wie dem Aktin-bindenden Protein Cortactin mit Invadopodien korreliert wer-
den. Der „klassische“ Invadopodien-Assay erfordert somit eine genaue Analyse jeder
einzelnen Zelle. Hierbei werden Zellen mit mindestens einer nicht-fluoreszierenden
Stelle unter der Zelle oder nahe des Zellrandes als Tumorzellen gezählt, die ECM
abbauen. Die Auswertung der mikroskopischen Bilder kann bisher nicht automa-
tisiert werden, so dass nur semi-quantitative Aussagen nach mühsamer und zeit-
raubender Arbeit erhalten werden. Aus diesem Grund möchten wir eine neue Mess-
methode auf Basis eines optischen Biosensors entwickeln.
Biosensoren sind in sich geschlossene integrierte Systeme, die eine spezifische
quantitative oder halb-quantitative analytische Information liefern und aus biologi-
schem Erkennungsmerkmal (biologische Komponente, z.B. biochemischer Rezeptor)
und einem Transducer bestehen. Eine biologische Erkennungsreaktion des Rezeptors
wird am Transducer in ein elektronisch verwertbares Signal verwandelt. Biosensoren
detektieren chemische Verbindungen oder Reaktionen in komplexen Gemischen in