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Vanderbilt-Forscher machen kontraintuitive Entdeckungen über immunähnliche Eigenschaften von Zellen

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BILD: Ein Bild von Hautzellen vor und nach DNA-Schäden, das durch Chemotherapeutika hinzugefügt wurde, zeigt das Überwachsen von Stammzellen. Aussicht Mehr

Bildnachweis: Seldin

Forscher der Vanderbilt University haben über die kontraintuitive Entdeckung berichtet, dass bestimmte Chemotherapeutika zur Behandlung von Tumoren den gegenteiligen Effekt des Überwachsens von Gewebe in normalen, intakten Brustdrüsen, Epidermis und Haarfollikeln haben können. Die Forscher sind auch die ersten, die über die Entdeckung eines angeborenen Immunsignalwegs in Fibroblasten berichten – den spindelförmigen Zellen, die für die Wundheilung und die Kollagenproduktion verantwortlich sind -, die zur Proliferation von Zellen führen. Solche Signalwege wurden bisher nur Immunzellen zugeschrieben.

Der Artikel, der die Forschung beschreibt, „DNA-Schäden fördern die epitheliale Hyperplasie und die Fehlspezifikation des Schicksals über die Aktivierung von Fibroblasten-Inflammasomen“, wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Entwicklungszelle am 13. Oktober.

Die Ergebnisse dieser Arbeit, die von Lindsey Seldin, Postdoktorand und Professor und Vorsitzender der Abteilung für Zell- und Entwicklungsbiologie Ian Macara, geleitet wird, haben weitreichende Auswirkungen auf Krankheiten, die mit dem Immunsystem verbunden sind, wie Psoriasis sowie auf die Krebs- und Stammzellforschung.

Das Verständnis der Funktionalität von Stammzellen und der Art und Weise, wie ihr Verhalten reguliert wird, ist für Seldin seit langem ein Forschungsinteresse. „Normale Stammzellen haben eine erstaunliche Fähigkeit, sich kontinuierlich zu teilen, um die Gewebefunktion aufrechtzuerhalten, ohne Tumore zu bilden“, erklärte sie. „Wir wollten verstehen, was mit diesen Zellen in ihrer natürlichen Umgebung passiert, wenn sie einer Schädigung ausgesetzt sind und ob die Reaktion mit einem bestimmten Gewebe zusammenhängt.“

Durch das Testen von Störungen der Epidermis, der Brustdrüse und der Haarfollikel im Hinblick auf mechanische Schäden oder DNA-Schäden durch Chemotherapeutika stellten die Forscher eine paradoxe Reaktion fest: Stammzellen, die sich sonst langsam teilen würden, statt sich schnell zu teilen, fördern das Überwachsen des Gewebes.

Wenn die Gewebe einer DNA-Schädigung ausgesetzt waren, vermehrten sich ihre Stammzellen übermäßig und es entstanden andere Zellen als normalerweise. „Das war ein sehr verwirrendes Ergebnis“, sagte Seldin, der Hauptautor der Zeitung. „Wir waren entschlossen herauszufinden, ob dies eine direkte Reaktion der Stammzellen selbst oder induktiver Signale in ihrer Umgebung war.“ Der Schlüssel war, dass sich aus dem Körper isolierte Stammzellen nicht wie in intaktem Gewebe verhalten – ein Hinweis darauf, dass die Reaktion durch Signale hervorgerufen werden muss, die von anderen umgebenden Zelltypen an die Stammzellen gesendet werden.

Die Forscher richteten ihre Aufmerksamkeit auf Fibroblasten, die vorherrschende Komponente der Gewebemikroumgebung. Wenn Fibroblasten in der Epidermis entfernt wurden, war die Reaktion der Stammzellen auf DNA-Schäden verringert, was darauf hinweist, dass sie eine wichtige Rolle spielten. Die RNA-Sequenzierung ergab, dass Fibroblasten über Inflammasomen signalisieren können – Komplexe in Zellen, die den Geweben helfen, auf Stress zu reagieren, indem sie beschädigte Zellen oder Krankheitserreger entfernen, was auch in diesem Fall zur Teilung der Stammzellen führte. „Dies ist eine erstaunliche Entdeckung“, sagte Macara. „Inflammasom-Signale wurden bisher nur Immunzellen zugeschrieben, aber jetzt scheinen Fibroblasten eine immunähnliche Natur anzunehmen.“

Seldin beabsichtigt, diese Arbeit in der Brustdrüse zu wiederholen, um festzustellen, ob Fibroblasten dieselbe angeborene Immunantwort wie in der Epidermis auslösen und wie Fibroblasten im weiteren Sinne zur Entwicklung von Krebs und anderen mit dem Immunsystem verbundenen Krankheiten beitragen.

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Diese Arbeit wurde durch die NCI / NIH-Zuschüsse R35CA132898, F32CA213794 und T32CA119925 sowie durch den Zuschuss PF-18-007-01-CCG der American Cancer Society unterstützt.

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