Ein zusammengesetztes Bild einer Zelle, die Pyroptose durchläuft. (Gary Mo, et al.) Pyroptose , eine Art programmierter Zelltod, der mit einer Infektion und einer Entzündungsreaktion einhergeht, kann neuen Forschungsergebnissen zufolge tatsächlich gestoppt und behandelt werden – während man bisher davon ausgegangen war, dass der Prozess irreversibel sei, sobald er in Gang gekommen sei.
Der Körper nutzt die Abtötung von Zellen durch Pyroptose, um gesund zu bleiben. Allerdings können solche Methoden auch missbraucht werden, um Schäden anzurichten. Was die Untersuchung des Zelltods zu einer Herausforderung macht, ist die Unvorhersehbarkeit seiner Entstehung sowie die unterschiedlichen Auswirkungen, die er in verschiedenen Zellen und bei verschiedenen Menschen hat.
Das Forschungsteam verwendete hier eine neue Methode zur Analyse der Pyroptose und schuf eine maßgeschneiderte Version eines Proteins, das mit dem Zelltod in Verbindung steht und auf Licht reagiert. Laborexperimente zeigten Anzeichen einer Pyroptose, die sich als Reaktion auf äußere Umstände dynamisch selbst reguliert.
„Das hat uns gezeigt, dass diese Form des Zelltods keine Einbahnstraße ist“, sagt der Pharmakologe Gary Mo von der University of Illinois Chicago. „Der Vorgang wird eigentlich mit einem Abbruchknopf, einem Ausschalter, programmiert.“
Das für die Studie geschaffene Protein war eine optogenetische (auf Licht reagierende) Version von gasdermin , Schlüssel zu den biochemischen Reaktionen, die die Pyroptose ausmachen. Es öffnet große Poren in Zellmembranen, um diese auf Anweisung des Körpers abzutöten.
Mithilfe der fluoreszierenden Bildgebungstechnologie zur präzisen Aktivierung ihres maßgeschneiderten Gasdermins konnten die Forscher beobachten, dass sich die geöffneten Poren unter bestimmten Bedingungen – wie zum Beispiel einer bestimmten Konzentration an Kalziumionen – innerhalb von Sekunden wieder verschließen.
Während es noch am Anfang steht, herauszufinden, warum dies geschieht und welche genauen Umstände es auslösen, ist es ein Beweis dafür, dass die Pyroptose beginnen und dann wieder aufhören kann, je nachdem, was sonst noch um sie herum passiert.
„Unser optogenetisches Gasdermin ermöglichte es uns, das unvorhersehbare Verhalten des Krankheitserregers und die variable zelluläre Reaktion zu überspringen, da es auf molekularer Ebene nachahmt, was in der Zelle passiert, sobald die Pyroptose eingeleitet wird.“ sagt Mo .
Mehrere Krankheiten, darunter auch einige Krebsarten, sind das Ergebnis fehlerhafter Zelltodprozesse, die nicht so funktionieren, wie sie sollten. Diese Fehlfunktion kann auch dazu führen, dass die Entzündung nach einer Infektion außer Kontrolle gerät – wie z Sepsis , Zum Beispiel.
Ein besseres Wissen darüber, wie der Zelltod funktioniert – und Pyroptose ist einer der Haupttypen – könnte auch zu verbesserten Behandlungen führen, wenn wir Möglichkeiten finden, zu kontrollieren, welche Zellen wann abgetötet werden.
Frühere Forschung hat Wege aufgezeigt, wie Bakterien den Anfällen von Pyroptose entgehen können und Apoptose (eine andere Art des Zelltods), und da Krankheitserreger immer schlauer werden, ist es wichtig, dass wir weiterhin über die Medikamente verfügen, um sie zu bekämpfen.
„Wenn wir verstehen, wie dieser Prozess kontrolliert werden kann, eröffnen sich neue Wege für die Arzneimittelentwicklung, und jetzt können wir Arzneimittel finden, die für beide Seiten wirken.“ sagt Mo .
„Es ermöglicht uns, darüber nachzudenken, diese Art des Zelltods bei Krankheiten, bei denen wir diesen wichtigen Prozess bisher nur beseitigen konnten, zu optimieren, entweder zu verstärken oder zu begrenzen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .