Verborgene Signale"Zucker-Code" auf Zellen könnte Krebs früh anzeigen
Was außen auf einer Zelle sitzt, könnte verraten, was in ihr vorgeht. Laut einer neuen Studie verbergen sich in den Zuckermustern auf Zelloberflächen wichtige biologische Informationen - unter anderem darüber, ob eine Zelle von Krebs befallen ist.
Jede menschliche Zelle trägt außen eine feine Hülle aus Zuckerstrukturen, die Glykokalyx genannt wird. Lange galt diese Schicht vor allem als Schutzmantel. Nun zeigt eine neue Studie des Max-Planck-Instituts: Diese Zuckerschicht könnte viel mehr verraten - nämlich, in welchem Zustand sich eine Zelle gerade befindet. Das könnte eines Tages sogar helfen, Krankheiten wie Krebs früher zu erkennen.
Die Arbeit erschien im Fachjournal "Nature Nanotechnology". Das Forschungsteam um Leonhard Möckl entwickelte dafür eine Methode, die es "Glycan Atlasing" nennt. Mithilfe hochauflösender Mikroskopie kartierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei die Zuckerstrukturen auf Zelloberflächen mit bislang ungewöhnlicher Präzision - bis hinunter auf die Ebene einzelner Zuckerbausteine. Untersucht wurden Zelllinien, primäre menschliche Blutzellen und bestimmte Gewebeproben.
Das Ergebnis: Die Zuckerschicht auf der Zelloberfläche ist nicht statisch, sondern verändert ihre feine molekulare Anordnung, heißt es in der Studie. Es sei eine Art Code für den Zustand der Zelle, schreibt das Forschungsteam. Aktivierte Immunzellen zeigten etwa andere Muster als ruhende Zellen. Die Forschenden sprechen deshalb vom ersten direkten Nachweis dafür, dass der Glykokalyx fast wie eine Art "Display" funktioniert - also Informationen aus dem Zellinneren nach außen trägt.
Zuordnung bestimmter Krankheitszustände
Besonders spannend wird das demnach dort, wo sich aus diesen Mustern Krankheiten ablesen lassen könnten. Laut der Studie konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Zellzustände zuverlässig voneinander unterscheiden. Dazu gehörten unterschiedliche Phasen der Krebsentwicklung, aktivierte und inaktive Immunzellen - und sogar durch Krebs veränderte Bereiche im Brustgewebe im Vergleich zu gesundem Gewebe.
Studienleiter Möckl sieht darin einen möglichen Ansatz für die Zukunft. "Die Ergebnisse liefern eine vielversprechende Grundlage für die Entwicklung künftiger Diagnosemethoden, da Glycan Atlasing auch in komplexen Proben zuverlässige Resultate liefert", erklärt er in der Mitteilung des Instituts. Entscheidend ist dabei vor allem die Standardisierbarkeit: Wenn sich Oberflächenmuster systematisch bestimmten Krankheitszuständen zuordnen lassen, könnte daraus einmal ein objektiver diagnostischer Marker werden.
Noch ist das aber Zukunftsmusik. Die Forschenden selbst betonen, dass die Methode jetzt erweitert und automatisiert werden soll. Ziel sei es, größere Fallzahlen zu untersuchen. Erst dann ließe sich klären, welche Oberflächenmuster wirklich mit bestimmten Krankheitsverläufen oder Therapieansprechen zusammenhängen.
Für die Grundlagenforschung ist die Studie Möckl zufolge schon jetzt ein bemerkenswerter Schritt. Sie macht demnach sichtbar, was auf der Zelloberfläche bisher weitgehend unentdeckt war - und rückt eine Struktur in den Fokus, die fast alle menschlichen Zellen umgibt.