Die mechanischen Kräfte einer einzelnen Zelle zu messen, stellte bislang eine grosse Herausforderung dar, die nun mit einer an der HU Berlin entwickelten Plattform gelöst wurde.
Dies gelingt, indem speziell entworfene Hydrogele mit kleinen Mess-Kügelchen ausgestattet werden. Diese werden dann mit Proteinen bestückt sodass die T-Zellen sie erkennen können.
Aus dem Widerstand des Gels auf die Kügelchen und der gemessenen Bewegung, kann man dann direkt ausrechnen, welche Kräfte von der Zelle auf die Kügelchen ausgeübt wird.
Die Veröffentlichung zeigt, das die T-Zellen während der Antigen Erkennung Kräfte ausüben, die dem 1000 fachen ihrer eigenen Gewichtskraft entspricht. Das ist in etwa genauso als wenn ein erwachsener Mensch mit 10 Elefanten auf dem Arm durch die Stadt läuft.
Mechanische Kräfte spielen eine wichtige Rolle für viele biologische Mechanismen, wie zum Beispiel das Gefühl der Berührung auf der Haut oder Schallwellen, die auf die Haarzellen im Innenohr treffen und diese deformieren und damit zur Wahrnehmung von Geräuschen führt.
Der mechano-biologische Prozess die Umgebung wahrzunehmen spielt auch eine entscheidende Rolle für das Immunsystem, bei dem T-Zellen als Ersthelfer die Aufgabe haben, zwischen pathogenen Eindringlingen und körpereigenen Zellen zu unterscheiden. Während dieses Antigen Erkennungsprozesses erforschen und untersuchen T-Zellen ihre Umgebung über sogenannten Mikrovilli. Diese können als kleine Finger verstanden werden welche lokal an der Oberfläche der Antigen-präsentierenden Zelle Druck ausüben oder daran ziehen.
Dieses Ziehen und Drücken wird derzeit angenommen, den Antigen Erkennungsprozess beeinflussen oder sogar ermöglichen zu können.
Das Labor von Prof. Enrico Klotzsch hat zusammen mit den Labors des EMBL Heidelberg, der ETH Zürich, der Medizinischen Universitäten Wien, der Charite und der Technischen Universität Wien eine Plattform entwickelt, mit der Größe und Richtung der lokal von den T-Zell Fingern ausgeübten Kräfte quantifiziert werden können. Gleichzeitig kann der gesamte T-Zell-Aktivierungsstatus ausgelesen werden, sodass es möglich ist, die genauen Kräfte während der Aktivierung zu messen. Diese Plattform wird eine breite Anwendung auf andere Mechanism ermöglichen und dazu beitragen, bessere Therapien zu entwickeln und damit für das Wohlbefinden von Patienten bei adoptiven Immuntherapien zu verbessern.