Das WIN-Kolleg

303

ist eine Beeinflussung des Recyclings der Integrinrezeptoren. Ein Manuskript mit
diesen Arbeiten ist in Vorbereitung und soll demnächst eingereicht werden.
Mit unseren Arbeiten konnten wir PKD damit als zentralen Regulator des
SSH-Cofilin-Netzwerkes identifizieren. Ob die von uns aufgezeigten PKD-kontrol-
lierten Signalwege auch für die Invasion von Zellen und damit für den Abbau der
extrazellulären Matrix relevant sind, wird in Folgeprojekten untersucht. Die von uns
aufgeschlüsselten Mechanismen haben wir in einem kürzlich erschienen Review
vorgestellt (Olayioye et al., 2013).
Quantitative Bestimmung von extrazellulärer Matrixdegradation mittels
eines optischen Biosensors
Die eindeutige Korrelation von Invadopodien und ECM-Degradation ist ein wich-
tiges Kriterium für die Identifizierung von Invadopodien. Folglich ist eine Quanti-
fizierung der ECM-Degradation unerlässlich für die Beurteilung des invasiven
Potentials von Tumorzellen. Bisher erfolgte der experimentelle Nachweis von Inva-
dopodienbildung und ECM-Degradation mit einem ,,klassischen“ Invadopodien-
Assay, in dem der Abbau einer fluoreszenzmarkierten ECM-Komponente durch
invasive Tumorzellen verfolgt wurde. Hierbei führt der Abbau der ECM durch Inva-
dopodien zum Verlust des Fluoreszenzsignals an dieser Stelle. Im Fluoreszenzmikro-
skop werden diese nicht-fluoreszierenden, schwarzen Stellen detektiert und durch
Kolokalisation mit bekannten Markerproteinen wie dem Aktin-bindenden Protein
Cortactin mit Invadopodien korreliert. Die Auswertung der mikroskopischen Bilder
erfolgt im „klassischen“ Invadopodien-Assay bisher durch Auszählung der Zellen mit
mindestens einer nicht-fluoreszierenden Stelle unter der Zelle oder nahe dem Zell-
rand. Ein Auslesealgorithmus konnte bisher nicht bereitgestellt werden, so dass nur
semi-quantitative Aussagen nach mühsamer und zeitraubender Arbeit erhalten wer-
den. Im Rahmen dieses Projektes sollte ein optischer Biosensor entwickelt werden,
mit dem die ECM-Degradation einfach und in Echtzeit verfolgt werden kann.
Optische Biosensoren bestehen aus einem biologischen Erkennungsmerkmal,
das die Spezifität des Sensors definiert und einem sogenannten transducer, der die bio-
logische Erkennungsreaktion in ein elektronisch verwertbares Signal umsetzt. Sie
ermöglichen eine markierungsfreie, einfache, schnelle und kostengünstige Analyse
von biomolekularen Interaktionen in Echtzeit und werden daher in der biomedizi-
nischen Forschung häufig eingesetzt. Einer der am häufigsten verwendeten optischen
Biosensoren nutzt für die Charakterisierung und Quantifizierung von Bindungsre-
aktionen die Empfindlichkeit von sogenannten Oberflächenplasmonenpolaritonen
auf Brechungsindexänderungen aus. Oberflächenplasmonenpolaritonen sind Elek-
tronendichteoszillationen, die sich entlang einer Metall/Dielektrikum-Grenzfläche
ausbreiten und kleinste Änderungen des Brechungsindexes in einer Schicht von
einigen 100 nm Tiefe über dem Metallfilm detektieren. Die Anregung von Ober-
flächenplasmonenpolaritonen in dünnen Goldfilmen erfordert einen speziellen
Messaufbau, der die Integration dieses Sensors in ein Mikroskop deutlich erschwert.
In diesem Projekt sollte daher ein optischer Biosensor hergestellt werden, der für die