Zusammenfassung
Der Zellbiologe Michael Overholtzer erklärt Apoptose, eine Form des programmierten Zelltodes, die zu Krebs führen kann, wenn sie nicht richtig funktioniert.
Der Tod einer winzigen Zelle scheint eine einfache Sache zu sein. Aber der Prozess ist viel komplizierter als erwartet.
Es gibt tatsächlich verschiedene Arten von Zelltod, jede mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften und Prozessen. Eine der am besten untersuchten wird Apoptose genannt.,
„Apoptose wird durch eine Reihe von physischen, oft sichtbaren Merkmalen definiert, die mit dem Untergang einer einzelnen Zelle verbunden sind“, sagt der Memorial Sloan Kettering-Zellbiologe Michael Overholtzer. „Es ist wahrscheinlich eine der häufigsten Formen des Zelltods während der Entwicklung eines Organismus. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei Krebs.“
Ein Zweck der Apoptose besteht darin, Zellen zu eliminieren, die potenziell gefährliche Mutationen enthalten. Wenn die Apoptosefunktion einer Zelle nicht richtig funktioniert, kann die Zelle unkontrolliert wachsen und sich teilen und letztendlich einen Tumor erzeugen.,
Sichtbare Veränderungen, molekulare Veränderungen
Was sehen Sie also, wenn Sie eine apoptotische Zelle unter dem Mikroskop betrachten? „Der Kern sieht geschrumpft oder kondensiert und in Stücke zersplittert aus, während ein normaler Kern ein rundes Oval ist“, erklärt Dr. Overholtzer.
„Das andere offensichtliche Merkmal ist, dass die Zellen selbst schrumpfen und anfangen zu bluten“, fügt er hinzu. „Blebbing bedeutet, dass sich die Membran der Zelle ändert und es Vorsprünge von der Oberfläche der Zelle gibt.“
Ein Enzym namens Caspase startet die Kettenreaktion von Veränderungen, die zum Tod einer Zelle durch Apoptose führen., „Caspase ist im Wesentlichen wie eine molekulare Schere“, sagt Dr. Overholtzer. „In einer normalen, glücklichen Zelle ist sie inaktiv, aber sobald eine Zelle entweder unter Stress steht oder entwicklungsbedingt programmiert ist, Selbstmord zu begehen, werden die Scheren aktiviert und beginnen, bestimmte Proteine in der Zelle zu zerschneiden, was den Apoptoseprozess beginnt.“
In Krebszellen erhält die Schere jedoch möglicherweise nicht das Signal, mit dem Schneiden zu beginnen. „Der Sensor, der Zellschäden erkennt, funktioniert möglicherweise nicht und das Signal wird niemals gesendet“, sagt er., „Derzeit sind Strategien im Gange, um Medikamente zu entwickeln, die helfen würden, den Sensor zu reaktivieren und daher die Apoptose zu aktivieren.“
Einer dieser sensoren ist ein gut untersuchtes protein namens p53. Wenn es normal funktioniert, unterdrückt es die Bildung von Krebs durch Apoptose. Mutationen im p53-Gen finden sich bei etwa der Hälfte aller Krebsarten.
Andere Formen des Zelltods
Eine weitere häufige Form des Zelltods ist die Nekrose, die auftritt, wenn eine Zelle verletzt oder gerissen wird. „Historisch dachten wir, dass Nekrose nur als Reaktion auf eine Verletzung passiert, zum Beispiel eine Verbrennung oder einen Schnitt,“ Dr., Overholtzer, sagt. „In den letzten fünf Jahren haben Studien jedoch gezeigt, dass Nekrose auch programmiert ist, aber auf eine völlig andere Weise als Apoptose.“
Ein dritter gut untersuchter Typ wird Autophagie genannt, bei der eine Zelle zusammenbricht und sich selbst verdaut. Autophagie kann als natürlicher Teil von Wachstum und Entwicklung auftreten, kann aber auch eine Reaktion auf bestimmte Krankheiten oder Stress wie Infektionen sein. Ähnlich wie bei der Apoptose kann die Autophagie bei Krebs eine Rolle spielen, wenn sie nicht auftritt, wenn sie sollte und Zellen außer Kontrolle geraten können.
Dr., Overholtzers Labor untersucht eine weitere Art von Zelltod, die Entose, bei der eine Zelle eine andere verschlingt und tötet. „Entose ist ein ganz anderer Prozess“, sagt er. „Die anderen Arten von Zelltod sind alle Formen von Selbstmord, aber das ist wirklich ein mörderisches Ereignis.“
Er entdeckte die Entose erstmals als Postdoktorand, als er Brustkrebszellen unter einem Mikroskop untersuchte, als er einige der Krebszellen beobachtete, die benachbarte Zellen enthielten. Einige der gefangenen Zellen entkamen unverletzt, und einige konnten sich weiterhin in der Wirtszelle teilen, aber die meisten starben schließlich.,
Andere Fälle von Zellen, die Zellen töten, die beobachtet wurden, sind unterschiedlich, weil sie aus zwei verschiedenen Zelltypen resultieren, die in vielen Fällen auch genetisch verschieden sind und gegeneinander konkurrieren. „In diesem Fall töten Zellen Zellen ab, die mit sich selbst identisch sind“, sagt Dr. Overholtzer. „Wir haben sogar Fälle gesehen, in denen sich eine Zelle geteilt hat und eine Tochterzelle die andere tötet.“
Die Forscher wissen noch nicht, ob eine Entose in gesunden, normalen Zellen auftritt, aber Dr. Overholtzer und sein Team untersuchen dies weiter.,
„Jedes Mal, wenn Sie ein neues Fenster haben, wie der Zelltod funktioniert, insbesondere ein Programm, das Sie bei einem Tumor sehen können, ist dies eine echte Gelegenheit, einzutauchen und zu sehen, ob Sie lernen können, wie man es manipuliert mit dem Ziel, neue Strategien zur Krebsbehandlung zu finden“, schließt er.