Dynamik und Mechanik der Wundheilung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die kollektive Zellmigration entsteht aus komplexer, langreichweitiger Zell-Zell-Kommunikation, die von Faktoren wie Kraftübertragung, viskoelastischen Eigenschaften einzelner Zellen, Wechselwirkungen mit dem Substrat und Mechanotransduktion beeinflusst wird. Unsere Studien untersuchen, wie Änderungen der Zell-Substrat-Abstandsfluktuationen, Adhäsion und Zugkräfte die kollektive Migration in konfluenten Monolayern und während des Lückenschlusses beeinflussen. Epitheliale Monolayer werden entweder von Wildtyp (WT) MDCKII-Zellen oder hochkontraktilen zonula occludens (ZO)-1/2-depletierten MDCKII-Zellen (dKD) gebildet – die als Modellphänotyp dienen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass konfluente dKD-Monolayer aus kontraktilen Zellen bestehen, die sich langsamer und weniger korreliert bewegen als WT-Zellen. Diese langsamere Bewegung ist mit erhöhter Substratadhäsion, reduzierten Zugkräften, einer kompakteren Form, schwächeren Zell-Zell-Interaktionen und geringeren Fluktuationen des Zell-Substrat-Abstands verbunden. Das gleiche Verhalten zeigt sich bei den Lückenschluss-Dynamiken dieser beiden Zelllinien. dKD-Zellen erzeugen mehr Führungszellen und bilden kein Aktomyosin-Kabel, um die Lücke schnell zu schließen. Darüber hinaus hebt die Verarmung von basalem Aktin und Myosin die signifikante Rolle von kurzreichweitigen Zell-Substrat-Wechselwirkungen, insbesondere denen, die durch basales Aktomyosin angetrieben werden, bei der Beeinflussung der Migrationsgeschwindigkeit des Monolayers auf größerer Skala hervor. Die MIET-Mikroskopie wurde erfolgreich eingesetzt, um den räumlichen Zell-Substrat-Abstand der beiden Zelllinien zu messen, was bestätigt, dass dKD-Zellen näher am Substrat liegen als WT-Zellen. In diesem Zusammenhang haben wir auch das Potenzial verschiedener Arten von Nanopartikeln für die MIET-Bildgebung untersucht. Im Gegensatz zu Standardfarbstoffmolekülen weisen Nanopartikel, einschließlich Graphenpunkte und Halbleiternanokristalle, eine überlegene Fotostabilität und längere angeregte Zustandslebensdauern auf. Diese Eigenschaften können potenziell die Auflösung und die Bildaufnahmegeschwindigkeit der MIET-Bildgebung verbessern. Wir haben Machbarkeits-Studien durchgeführt, um ein Konzept für eine Superauflösungs-Bildgebungsmethode zu demonstrieren, die auf der Lebensdauermodulation von Halbleiternanokristallen basiert, die von der Dichte des Anregungsfelds abhängt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Radiative Rate Modulation Reveals Near‐Unity Quantum Yield of Graphene Quantum Dots. Advanced Optical Materials, 9(19).
Ghosh, Subhabrata; Oleksiievets, Nazar; Enderlein, Jörg & Chizhik, Alexey I.
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Tight junction ZO proteins maintain tissue fluidity, ensuring efficient collective cell migration. openRxiv.
Skamrahl, Mark; Pang, Hongtao; Ferle, Maximilian; Gottwald, Jannis; Rübeling, Angela; Maraspini, Riccardo; Honigmann, Alf; Oswald, Tabea A. & Janshoff, Andreas
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Excited state lifetime modulation in semiconductor nanocrystals for super-resolution imaging. Nanotechnology, 33(36), 365201.
Ghosh, Subhabrata; Hollingsworth, Jennifer A.; Gallea, Jose Ignacio; Majumder, Somak; Enderlein, Jörg & Chizhik, Alexey I.
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Cellular segregation in cocultures is driven by differential adhesion and contractility on distinct timescales. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(15).
Skamrahl, Mark; Schünemann, Justus; Mukenhirn, Markus; Pang, Hongtao; Gottwald, Jannis; Jipp, Marcel; Ferle, Maximilian; Rübeling, Angela; Oswald, Tabea A.; Honigmann, Alf & Janshoff, Andreas
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Excitation Intensity-Dependent Quantum Yield of Semiconductor Nanocrystals. The Journal of Physical Chemistry Letters, 14(10), 2702-2707.
Ghosh, Subhabrata; Ross, Ulrich; Chizhik, Anna M.; Kuo, Yung; Jeong, Byeong Guk; Bae, Wan Ki; Park, Kyoungwon; Li, Jack; Oron, Dan; Weiss, Shimon; Enderlein, Jörg & Chizhik, Alexey I.
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HAV‐Peptides Attached to Colloidal Probes Faithfully Detect E‐Cadherins Displayed on Living Cells. Chemistry – A European Journal, 29(39).
Toy, Silan; Dietz, Jörn; Naumann, Peter; Trothe, Janina; Thomas, Franziska; Diederichsen, Ulf; Steinem, Claudia & Janshoff, Andreas
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Cell-substrate distance fluctuations of confluent cells enable fast and coherent collective migration. Cell Reports, 43(8), 114553.
Jipp, Marcel; Wagner, Bente D.; Egbringhoff, Lisa; Teichmann, Andreas; Rübeling, Angela; Nieschwitz, Paul; Honigmann, Alf; Chizhik, Alexey; Oswald, Tabea A. & Janshoff, Andreas
