Universitätsklinikum Würzburg: Publikations-Highlights Archiv: Neurobiologie

3D Zellkulturmodell zur Untersuchung von Brusttumoren in hirnähnlicher Extrazellulärmatrix

Brusttumorzellen sind in der Lage, im Gehirn zu metastasieren, obwohl sich beide Gewebe in ihren mechanischen und chemischen Eigenschaften signifikant unterscheiden.

Cover Design der Ausgabe Advanced Biology. Gezeigt sind Brusttumorzellen (grün) sowie deren Interaktion mit Collagen (rot) als extrazelluläres Matrixprotein. Die weiteren Symbole stellen die Komponenten des 3D Modells dar, z.B. Hyaluronsäure, Laminin, Fibronectin, sowie chemische Vernetzer (PEGDA 2-armig und 8-armig).

Die Erstautorin Esra Tuerker am Mikroskop bei der Betrachtung ihrer 3D Modelle am Bildschirm. © Carmen Villmann

In dem von Prof. Dr. Carmen Villmann geleiteten Projekt wurde ein 3D Zellkulturmodell entwickelt, welches eine Gehirn-ähnliche Steifigkeit und Organisation der extrazellulären Matrix aufweist. Das Modell erlaubt die Charakterisierung von Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen sowie deren Veränderungen in Anwesenheit von Therapeutika.

Esra Türker, Mateo S. Andrade Mier, Jessica Faber, Selma J. Padilla Padilla, Nicoletta Murenu, Philipp Stahlhut, Gregor Lang, Zan Lamberger, Jeanette Weigelt, Natascha Schaefer, Jörg Tessmar, Pamela L. Strissel, Torsten Blunk, Silvia Budday, Reiner Strick, Carmen Villmann. Breast Tumor Cell Survival and Morphology in a Brain-like Extracellular Matrix Depends on Matrix Composition and Mechanical Properties. Advanced Biology (Weinh). 2024 Jul 6:e2400184. doi: 10.1002/adbi.202400184.

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Kontrolle neuronaler Plastizität durch den Umbau von subzellulären Kompartimenten

Nervenzellen können sich an neue Reize oder Erfahrungen anpassen – ein Prozess, der als neuronale Plastizität bezeichnet wird. Damit solche Veränderungen funktionieren, müssen auch bestimmte Bereiche innerhalb der Zelle umgebaut werden. Eine wichtige Rolle spielt dabei das sogenannte endoplasmatische Retikulum (ER) – eine Zellstruktur, die unter anderem für die Herstellung und Kontrolle von Eiweißen zuständig ist.

Wenn sich Nervenzellen umstrukturieren, muss sich auch das ER anpassen. Dies wird durch komplexe Regulationsmechanismen gesteuert, und die Störung dieser Prozesse führt zu schwerwiegenden Folgen wie ER-Stress und Neurodegeneration

Ein wichtiges Eiweiß im ER ist Calnexin. Es sorgt normalerweise dafür, dass frisch hergestellte Eiweiße korrekt gefaltet und überprüft werden. In dieser Studie konnte ein Team der Klinischen Neurobiologie zeigen, dass Calnexin noch eine weitere Aufgabe hat: Es hilft beim gezielten Abbau und Umbau von Teilen des ER – ein Vorgang, der für die Anpassung der Nervenzellen besonders wichtig ist. Fehlt Calnexin, gerät dieser Prozess aus dem Gleichgewicht.

Daniel Wolf, Chiara Röder, Michael Sendtner, Patrick Lüningschrör. An Essential Role for Calnexin in ER-Phagy and the Unfolded Protein Response. Cells. 2024 Sep 6;13(17):1498. doi: 10.3390/cells13171498. PMID: 39273068; PMCID: PMC11394613.

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18.07.2024

Autoantikörper, die auf den Glycinrezeptor β abzielen, tragen zur Pathologie von Autoimmunerkrankungen bei

Die neurologische Erkrankung Stiff Person Syndrom, die mit Muskelkrämpfen, Steifheit und erhöhter Startle Reaktion einhergeht, also mit schnellen, automatischen, körperlichen Reaktionen auf einen plötzlichen und unerwarteten Reiz, ist mit verschiedenen Autoantikörpern assoziiert.

Anna-Lena Wiessler © Carmen Villmann / UKW

In der vorliegenden Publikation beschreibt Dr. Anna-Lena Wiessler vom Institut für Klinische Neurobiologie ein neues Target dieser Autoantikörper – eine synaptische Untereinheit des inhibitorischen Glycinrezeptors (GlyRß). Mittels elektrophysiologoscher Untersuchungen mit der Patch Clamp Methode konnte die Erstautorin die funktionellen Beeinträchtigungen der markierten Ionenkanäle als Folge der Autoantikörperbindung identifizieren und damit die Pathologie der Autoantikörper weiter aufklären.

Anna-Lena Wiessler, Ivan Talucci , Inken Piro, Sabine Seefried, Verena Hörlin, Betül B Baykan, Erdem Tüzün, Natascha Schaefer, Hans M Maric, Claudia Sommer, Carmen Villmann. Glycine Receptor β–Targeting Autoantibodies Contribute to the Pathology of Autoimmune Diseases. Neurology Neuroimmunology Neuroinflammation (2024). doi:10.1212/NXI.0000000000200187

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Wie Retikulophagie und neuronaler NTRK2/TrkB-Signalweg zusammenhängen

In der Arbeit „Connecting reticulophagy and neuronal NTRK2/TrkB signaling“ konnten Dr. Patrick Lüningschrör und Prof. Dr. Michael Sendtner zeigen, dass der Transport des Rezeptors für den neurotrophen Faktor Brain-Derived neurotrophic factor (BDNF) an die Zelloberfläche durch die sogenannte Endoplasmatische Retikulum Phagie (ER-Phagie) reguliert wird.

Dr. Patrick Lüningschrör © Michael Sendtner / UKW

Um zu verhindern, dass nicht benötigte Rezeptor-Moleküle intrazellulär im ER akkumulieren, werden Teile des ER mittels ER-Phagie abgebaut. Dieser Mechanismus bietet eine Möglichkeit zur Feinabstimmung der zellulären Antwort auf den TrkB Liganden BDNF und spielt eine wichtige Rolle in der embryonalen Entwicklung der Gehirnrinde sowie bei neuronaler Plastizität.

Patrick Lüningschrör, Michael Sendtner. Connecting reticulophagy and neuronal NTRK2/TrkB signaling. Autophagy, 20(3):692-693 (2024). doi:10.1080/15548627.2023.2276630

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