Medizinische Klinik und Poliklinik I
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AG Gärtner

Zell- und Mechanobiologie wandernder Zellen – Auswirkungen auf die Herz-Kreislauf-Biologie

Allgemeine Fragen

  1. Wie steuern Zellen ihre Form und Bewegung?

  2. Wie können wir dieses Wissen nutzen, um neue therapeutische Strategien für die Behandlung von Herz-Kreislauf- und Entzündungskrankheiten zu entwickeln?

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Alle Immunzellen, einschließlich Blutplättchen und Leukozyten, werden im Knochenmark gebildet, bevor sie in den Blutkreislauf gelangen, um den Körper zu durchströmen und den Organismus auf Anzeichen von Gefahren zu überwachen. Auf ihrer Reise sind sie verschiedenen mechanischen Herausforderungen ausgesetzt, darunter Scherkräften, die durch den Blutkreislauf ausgeübt werden, sowie Zug- und Druckkräften aus der Gewebemikroumgebung, die sie aktiv überwachen. Dies macht ihre scheinbar mühelose Bewegung durch den Körper umso erstaunlicher und wirft die grundlegende Frage auf, wie Zellen ihre Form und Bewegung in Gewebeumgebungen steuern.

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Methoden

Unser Labor geht diese Fragen mit einem multidisziplinären Ansatz an, der Mausgenetik, Mikrofluidik, quantitative Mikroskopie und intravitale Bildgebungsverfahren kombiniert, um die Zellmotilität in physiologischen Gewebeumgebungen zu untersuchen.

Zell- und Mechanobiologie der Thrombozytenmigration

Obwohl sie keinen Zellkern haben, stehen Thrombozyten an vorderster Front der Immunantwort von Säugetieren und patrouillieren ständig im Gefäßsystem, um Anzeichen von Verletzungen und Entzündungen zu erkennen. Wenn ein Gefäß undicht wird, werden die Thrombozyten sofort aktiviert und verschließen die Läsion durch Bildung eines Pfropfens – ein Prozess, der zur Aufrechterhaltung der Gefäßintegrität während einer Entzündung erforderlich ist. Wir haben gezeigt, dass Thrombozyten die Fähigkeit zur Migration besitzen, die erforderlich ist, um sie zu den Stellen der Gefäßverletzung zu leiten, und die für die präzise Verschließung von Mikroverletzungen in entzündeten Blutgefäßen unerlässlich ist. Die Rolle der Thrombozytenmigration geht jedoch über die Hämostase hinaus. Migrierende Thrombozyten scannen ihre Umgebung nach pathogenen Eindringlingen ab und häufen Bakterien an, um deren Ausbreitung im Organismus zu verhindern.

Unser Ziel ist es, ein besseres mechanistisches Verständnis dieser neuartigen Thrombozytenfunktion zu erlangen, die eine einzigartige Gelegenheit bietet, neue und spezifischere therapeutische Strategien für die Behandlung oder Prävention von thrombotischen und infektiösen Erkrankungen zu entwickeln.

Zellmechanik von Megakaryozyten in 3D-Geweben

Eine homöostatische Thrombozytenzahl ist entscheidend für die Gefäßintegrität und lebenswichtig. Megakaryozyten sind riesige hämatopoetische Zellen, die große Ausstülpungen bilden, die fragmentieren, um den zirkulierenden Thrombozytenpool ständig aufzufüllen. Dennoch führen schwerer Blutverlust, Infektionen und aggressive Krebstherapien häufig zu kritisch niedrigen Thrombozytenwerten – ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit alternder Bevölkerungen. Trotz des ungedeckten klinischen Bedarfs an einer Kontrolle der Thrombozytenproduktion besteht ein großer Wissensmangel über die mechanistische Zellbiologie von Megakaryozyten, was die Entwicklung innovativer Therapien behindert. Um diese Frage zu klären, integrieren wir zellbiologische und biophysikalische Werkzeuge, um Megakaryozyten in physiologischen Gewebeumgebungen zu untersuchen und die mechanischen Prinzipien aufzudecken, die die Thrombozytenbildung steuern.