Funding Funded Projects B-Plexin-vermittelte Steuerung der intestinalen Stammzellfunktion bei Darmregeneration und Darmkrebs

B-Plexin-vermittelte Steuerung der intestinalen Stammzellfunktion bei Darmregeneration und Darmkrebs

Die Schleimhaut, die den Darm innen auskleidet (das Darmepithel), ist ständiger Abnutzung ausgesetzt und muss ununterbrochen nachgebildet werden.

Die dazu notwendige Zellteilung geht von den unbegrenzt tei­lungsfähigen epithelialen Stammzellen aus. Der ganze Vorgang wird durch zelleigene Signalübertragungs­mechanismen präzise gesteuert; eine unkontrollierte Vermehrung der epithelialen Stammzellen kann zu Darmkrebs führen. Aber auch für die Regeneration des Epithels nach einer Schädigung, wie sie z. B. im Rahmen der Krebsnachsorge durch Bestrahlung und Chemothe­rapie entsteht, spielen die Stammzellen eine entschei­dende Rolle.

Prof. Worzfeld beschäftigt sich mit zwei Signalüber­tragungsproteinen namens Plexin-B1 und Plexin-B2, die in die Zellmembran eingelagert sind, zwei unterschied­liche Botenstoffe (Liganden) aus der Zellumgebung bin­den und die Signale ins Zellinnere weiterleiten. Wie Prof. Worzfeld bereits nachweisen konnte, ist die Ver­mehrung der epithelialen Stammzellen in Mäusen gestört, wenn man Plexin-B1 und Plexin-B2 gentechnisch inaktiviert. Bisher ist aber nicht bekannt, welche Mecha­nismen die Wirkung der beiden Plexine weiter vermit­teln.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird deshalb geklärt, durch welche Mechanismen Plexin-B1 und Plexin-B2 die Funktion und das Vermeh­rungsverhalten epithelialer Stammzellen im Darm regu­lieren. Als Untersuchungsmaterial dienen dabei geeig­nete gentechnisch veränderte Mäuse, in Zellkulturen gezüchtetes Darmgewebe (sog. Organoide) sowie Gewebematerial von Darmkrebspatienten. Mit zell- und molekularbiologischen, histologischen und elektronen­mikroskopischen Methoden sollen folgende Fragen beantwortet werden:

  • Wie wirkt sich die Ausschaltung von Plexin-B1 und/oder Plexin-B2 auf die Regeneration des Darm­epithels aus, in dem künstlich verschiedenartige Schädigungen (z. B. durch Chemotherapiemedika­mente oder entzündungsfördernde Wirkstoffe) ange­bracht wurden? Wie verändern sich die klinische Symptomatik der Tiere sowie die histologischen und immunologischen Eigenschaften der Zellen?
  • Welche Folgen hat die Ausschaltung von Plexin-B1 und/oder Plexin-B2 auf die Entstehung von Darm­tumoren, die mit unterschiedlichen Methoden (Ent­zündungsprozesse, genetische Manipulation) erzeugt wurden?
  • Wie wirken Plexin-B1/B2 an der Zellteilung der Stamm­zellen und anderer Zelltypen aus dem Darm­epithel mit? Welche Zellen müssen Plexin-B1/B2 bzw. ihre Liganden produzieren, damit eine ordnungs­gemäße Teilung der Stammzellen gewährleistet wird?
  • Werden Plexin-B1 und Plexin-B2 in menschlichem Tumorgewebe in anormalen Mengen produziert?

Insgesamt möchte Prof. Worzfeld klären, ob die Proteine Plexin-B1 und Plexin-B2 sich als Ansatzpunkte für eine pharmakologische Behandlung des Darmkrebses und für eine Unterstüt­zung der Regeneration des geschädigten Darmepithels eignen.

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