Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zur Biologie von Signalwegen bei der Gefäßneubildung

Die Gefäßneubildung ist nicht nur für das normale Wachstum von Gewebe in der Entwicklungsphase und die Wundheilung entscheidend, sondern spielt auch bei der Tumorbildung eine Rolle. Da dieser so genannten Angiogenese eine zunehmende Bedeutung bei verschiedenen Krankheiten zugeschrieben wird, müssen molekulare Mechanismen genauer erforscht werden, die diesen Prozess regulieren.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Bei Säugetieren sind die Blutgefäße mit vaskulären Endothelzellen ausgekleidet, für deren ordnungsgemäße Funktion membrangebundene Rezeptoren wie der VEGF-Rezeptor (vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor) sorgen. Der VEGF-Rezeptor bindet an VEGF und reguliert Wachstum und Bildung neuer Blutgefäße sowie Reparaturprozesse. Ist die Regulierung des vaskulären Systems gestört, können Augen- und Entzündungserkrankungen, ischämische Herzkrankheiten, Neurodegeneration und andere Erkrankungen die Folge sein. Angesichts der wichtigen Rolle der VEGF-Rezeptor/VEGF-Achse analysierten die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts VEGFR die Biologie des Rezeptors und den Mechanismus dieser Interaktion. Hierfür entwickelten sie stochastische mathematische Modelle der Bindung des VEGF-Rezeptors an seinen Liganden wie auch dessen Dimerisation, Internalisierung, Signalgebung, Transport und Abbau und der anschließenden Regulierung von Endothelzellen. Neue stochastische Versionen bereits vorhandener deterministischer Modelle berücksichtigen die biochemischen Spezies, deren Wechselwirkungen und die zellulären Kompartimente, die sie besetzen können. Zudem kam eine Rechenplattform für mathematische Modelle und Computersimulationen biochemischer Netzwerke zum Einsatz. Die stochastischen Modelle waren hinreichend komplex, um beteiligte biochemische und zelluläre Prozesse darstellen zu können. Die Modelle waren jedoch zu zeitaufwändig und benötigten für gültige Vorhersagen zu viel Rechenleistung. Um das Problem zu umgehen, wurde eine experimentelle Plattform für Fluoreszenzbildgebung an lebenden Zellen eingerichtet und die Dynamik der zellulären Signalgebung nach Stimulation des VEGF-Rezeptors mit VEGF untersucht. Die Zellen wurden in einer Inkubationskammer über ein Mikrofluidiksystem mit VEGF angeimpft, was insgesamt wichtige Informationen zur Dynamik der Zellsignalgebung bei der Stimulation mit Wachstumsfaktoren lieferte. Die neue Plattform erweitert nicht nur den Kenntnisstand zu molekularen Mechanismen der Angiogenese, sondern auch zu den biochemischen Veränderungen, die von Angiogenesehemmern im Rahmen einer Krebstherapie induziert werden können. Entgegen den hohen Erwartungen liefern diese Medikamente aber nicht die gewünschten Resultate, sodass der Wirkmechanismus noch besser erforscht werden muss.

Schlüsselbegriffe

Gefäßsystem, Krebs, VEGF, VEGFR, Angiogenese 

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich