Der entscheidende Kontakt

Mit Lasern und leuchtenden Kügelchen untersucht die jüngste Professorin der Technischen Fakultät die Wechselwirkung von Zellen mit ihrer Umgebung. Ihre interdisziplinäre Forschung unterstützt den beantragten Exzellenzcluster »Materi­alien für das Leben«.

Leise schleicht sich der Killer in der Dunkelheit an. Eine kurze Berührung genügt, schon stirbt sein Opfer. Was nun folgt, ist aber kein Kriminalroman. Die beschriebene Szene spielt sich täglich an unzähligen Orten auf der Welt ab – in mikroskopisch kleinem Maßstab: Der Killer ist eine Amöbe, ihr Opfer eine Wirtszelle. Sie kann der Amöbe, einer einzelligen Lebensform, nach einem »tödlichen Kuss« als Nahrung dienen.

Christine Selhuber-Unkel, Professorin für biokompatible Nanomaterialien an der Technischen Fakultät, erforscht mit ihrem Team solche kontaktabhängigen Prozesse. »Dass Amöben Zellen durch bloßen Kontakt töten, ist medizinisch bedeutsam. Dadurch können ernste, manchmal sogar tödliche Erkrankungen wie die Amöbenruhr entstehen«, erklärt Selhuber-Unkel. Sie forscht daran mit neuesten Techniken und Methoden, die Materialwissenschaft und Biophysik zusammenbringen. Unterstützt wird sie auch durch das biologische Knowhow der Arbeitsgruppe Zoophysiologie am Zoologischen Institut. »Für uns ist beispielsweise interessant, welche Kräfte die Amöbe auf die Zelle ausübt, die sie tötet«, sagt die promovierte Physikerin. Um diese Kräfte zu messen, produziert ein Mitarbeiter aus ihrem Team winzige, fluoreszierende Kügelchen. Wird eine Amöbe auf solch ein Kügelchen losgelassen, kann Selhuber-Unkel messen, wie es sich verformt. »Damit wollen wir herausfinden, ob wirklich allein biochemische Moleküle für das Abtöten der Zellen verantwortlich sind, oder ob auch mechanische Kräfte eine Rolle spielen.«

Doch auch das, was passiert, nachdem der Kontakt zwischen Zelle und Amöbe hergestellt hergestellt ist, interessiert die Wissen­schaftlerin. Bestimmte Behältnisse, so genannte Granula, trans­portieren Stoffe innerhalb der Amöbe. Einige dieser Stoffe sind wichtig für das Abtöten der Zielzelle, müssen also an die Stelle gebracht werden, an der die Amöbe die Zelle berührt. Die Bewegungen solcher Granula kann Christine Selhuber-Unkel mit einer Laserpinzette verfolgen. Allerdings hat diese Pinzette nichts mit dem Werkzeug gemeinsam, mit dem man sich einen Splitter aus dem Finger zieht, erklärt die Forscherin: »Vielmehr ist das ein stark gebündelter Laser, mit dem wir Mikro und Nanopartikel fangen und bewegen können.« Mit solch einem Experiment lässt sich untersuchen, durch welche Kräfte die Transportbehälter in der Amöbe an die Kontaktstelle mit der Zielzelle gelangen. Findet sich ein Weg, diese GranulaBewegungen besser zu verstehen, könnten sich die Ergebnisse auch auf andere Zellsysteme übertragen lassen.

Und dann ist da noch die Frage, wie eine Amöbe erkennt, dass sie an einer für sie interessanten Zelle andockt. Hierbei spielen Größe und Struktur der Zieloberfläche eine Rolle. »Wir experimentieren mit verschiedenen Nanomaterialien, um hierauf Antworten zu erhalten«, sagt Christine Selhuber-Unkel und blickt in die Zukunft: »Wir setzen diese Techniken jetzt schon nicht nur an Amöben ein, sondern auch für die Untersuchung von Gewebezellen. Wenn es eines Tages gelingt, Oberflächen für Implantate zu entwickeln, an denen zwar Gewebezellen anhaften, aber zum Beispiel keine Bakterien, dann wäre das ein großer Fortschritt.«

Jirka Niklas Menke

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