Auswärtige Sitzung in Stuttgart (Joachim Spatz)

Joachim Spatz
„Zellen unterwegs: Die kollektive Zellwanderung unter der Lupe"
Die gemeinsame und koordinierte Bewegung von Zellen in einer Gruppe ist für
die Neubildung und den Umbau von Gewebe von großer Bedeutung. Sie spielt
nicht nur bei lebenswichtigen Prozessen wie Wundheilung und Embryonalent-
wicklung eine große Rolle, sondern ebenso bei der Verbreitung von Krebszel-
len im Körper. Unserer Forschungsgruppe „Kollektive Zellmigration“1 am Max-
Planck-Institut für Medizinische Forschung in Heidelberg ist es gelungen, die
hierbei entscheidenden physikalischen und molekularen Mechanismen zu ent-
schlüsseln, welche die Vernetzung und Orientierung in wandernden Zellgruppen
steuern.
Die Wundheilung ist ein lebenswichtiger Prozess, welcher die Haut als äu-
ßerste Barriere des Körpers nach einer Verletzung oder Erkrankung wiederher-
stellt. Komplikationen und Verzögerungen bei der Heilung können Ursache einer
erhöhten Infektionsgefahr und von verstärkter Narbenbildung sein. Mediziner
suchen schon lange nach Möglichkeiten, eine gute und schnelle Wundheilung zu
fördern. Schlüssel hierzu ist das Verständnis der molekularen Mechanismen, wel-
che die kollektive Zellmigration steuern.
Außere Kräfte lenken Zellen
2011 gelang es Forschern zu zeigen, dass mechanische Spannungen und Kräfte
in einer Zellgruppe die Richtung bestimmen, in welche sie wandert. Doch wie
nehmen Zellen äußere Zugkräfte wahr? Und wie ist diese Wahrnehmung mit der
zellulären Reaktion, der gemeinsamen Bewegung, molekular gekoppelt? Dieser
Frage widmete sich unsere Forschungsgruppe.
Wie Zellen auf ihre Nachbarn reagieren
Beim Besiedeln einer Wunde verhalten sich die Zellen des Deckgewebes von Haut
ähnlich wie Marathonläufer: Schon bald treten einzelne Zellen hervor, welche
die Gruppe als Vorläufer anführen, um die Wunde zu schließen. Pro Millimeter
Wundrand wandern circa sechs Führungszellen los, jeweils gefolgt von einer Zell-
herde von 20 bis 30 Verfolgerzellen.
Für ihre Untersuchungen entwickelten die Forscher um Joachim Spatz ein
Simulationsmodell der Wundheilung. Sie konstruierten durchsichtige Zellwachs-
tumsunterlagen mit veränderbarer Geometrie und studierten die Zellen videomik-
roskopisch, während diese aus einem anfangs begrenzten Bereich herauswandern.

1 Medhavi Vishwakarma, Tamal Das, Nina Grunze, Joachim P. Spatz.

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