Ein Forschungsteam der McKelvey School of Engineering an der Washington University in St. Louis hat kürzlich eine bedeutende Entdeckung im Fachjournal PNAS veröffentlicht. Die Studie zeigt, wie Zellen – ähnlich wie die Prinzessin im Märchen, die die Erbse unter der Matratze spürt – ihre physikalische Umgebung jenseits ihrer unmittelbaren Kontaktfläche erfassen und darauf reagieren können. Diese Fähigkeit, die als „tiefe mechanische Wahrnehmung“ bezeichnet wird, galt bisher als nur bei speziellen Einheiten wie Krebszellen vorhanden. Die neue Forschung bestätigt jedoch, dass auch gewöhnliche Epithelzellen, wenn sie kooperativ zusammenarbeiten, eine überragende Fähigkeit zur Umgebungswahrnehmung zeigen können.
Professor Amit Pathak für Maschinenbau und Materialwissenschaften erklärt, dass Zellen ihren Wahrnehmungsbereich in die extrazelluläre Matrix hinein erweitern können, indem sie die umgebenden Kollagenfasern ziehen und umformen. Die Studie ergab, dass der Wahrnehmungsbereich einer einzelnen abnormalen Zelle etwa 10 Mikrometer beträgt. Wenn Zellen jedoch in Gruppen kooperativ zusammenwirken, kann die erzeugte kollektive Kraft den Wahrnehmungsbereich auf bis zu 100 Mikrometer erweitern. Diese Fähigkeit ermöglicht es Zellgruppen, in faseriges Gewebe einzudringen, die strukturelle Steifigkeit tieferer Schichten zu erfassen und so ihre Bewegungsrichtung zu bestimmen.
Diese Forschung liefert entscheidende Einblicke zum Verständnis der Krebsausbreitung. Krebszellen nutzen diese verstärkte Wahrnehmungsfähigkeit, um die Bedingungen vor sich zu erfassen. Dies hilft ihnen, der Tumorumgebung zu entkommen und sich durch komplexes Gewebe zu bewegen. Professor Pathak und Doktorand Hongsheng Yu bestätigten durch Computermodelle, dass die von Zellen während der Aggregation und Migration gesammelten Umweltinformationen direkt ihren Ausbreitungspfad bestimmen. Derzeit arbeiten die Forscher daran, spezifische Regulatoren zu identifizieren, die den Wahrnehmungsbereich kontrollieren, um durch Störung des „Navigationssystems“ der Krebszellen die Krankheitsausbreitung zu begrenzen.
Die Studie wurde von den National Institutes of Health (NIH) und der National Science Foundation finanziert. Durch die Aufdeckung der zentralen Rolle kollektiver Kräfte bei der biomechanischen Wahrnehmung hoffen Wissenschaftler, neue Therapien zur Verlangsamung der Tumorausbreitung entwickeln zu können. Diese interdisziplinäre Forschung vertieft nicht nur das grundlegende biologische Verständnis, sondern bietet auch neue Ansatzpunkte für die zukünftige klinische Medizin.
Veröffentlichungsdetails: Titel: „Zellen können zehnmal weiter spüren als erwartet, was die Krebsausbreitung erklären könnte.“, veröffentlicht in: ScienceDaily, 16. März 2026, Zeitschrifteninfo: Science Daily
