Characterizing cell adhesion and migration of surfaces biofunctionalized with nanopatterned collagen matrices
Final Report Abstract
Im geförderten Antrag wurde beabsichtigt, die im Labor des Antragstellers entwickelten nanoskopisch strukturierten Kollagen Matrizen einzusetzen, um die Adhäsions- und Migrationseigenschaften verschiedener Zelltypen zu charakterisieren. Es konnte gezeigt werden das sich Zellen auf diesen Matrizen aufgrund deren anisotropen, mechanischen Eigenschaften ausrichten. Weiterhin konnten wir beobachten wie Zellen einzelne Kollagenfibrillen der Matrizen ‘greifen’, um diese Matrizen zu modellieren. Mittels rasterkraftmikroskopie-basierter Einzelzellkraftspektroskopie konnten wir die die Adhäsion verschiedner Zelllinien zu den Kollagenmatrizen quantifizieren und dabei die Beiträge der einzelnen Zelladhäsionsrezeptoren detektieren. Es wurde herausgefunden, dass einzelne Integrine nach einer anfänglichen Bindung assoziieren und so einen Zustand der erhöhten Zelladhäsion erzeugen. Auch konnten wir quantifizieren inwiefern andere Zelladhäsionsrezeptoren diese Assoziierung der Integrine und somit die Zelladhäsion beeinflussen. In einer weiteren Entwicklung konnten wir die Rasterkraftspektroskopie dahingehend verfeinern dass es möglich wurde zu bestimmen inwiefern die Bindung eines Rezeptortyps die Bindung eines anderen Zelladhäsionsrezeptors reguliert. Damit wurde es möglich den Crosstalk - die Kommunikation - von Zelladhäsionsrezeptoren zu quantifizieren. Diese Erkenntnisse bilden eine Grundlage für ein tieferes Verständnis der molekularen Mechanismen, die der zellulären Reaktion auf die Kollagenmatrizen zu Grunde liegen. Sie wird in absehbarer Zukunft neue Einsichten liefern in Mechanismen, mit denen Zellen topographische Merkmale in ihrer Umgebung erkennen und auf sie reagieren.
Publications
- ‘Cellular remodelling of individual collagen fibrils visualized by time-lapse AFM’ . Journal of Molecular Biology (2007) 372, 594-607
J. Friedrichs, A. Taubenberger, C.M. Franz & D.J. Müller
- ‘Development of nanoscopic collagen matrices for biological and biotechnological applications’. SMALL (2007) 3, 956-963
D.A. Cisneros, J. Friedrichs, A. Taubenberger, C. Franz & D.J. Müller
- ‘Revealing early steps of α2β1 integrin-mediated adhesions to collagen type I using single-cell force spectroscopy’. Molecular Biology of the Cell (2007) 18, 1634-1644
A. Taubenberger, D.A. Cisneros, J. Friedrichs, P.-H. Puech, D.J. Müller & C.M. Franz
- ‘Galectin-3 regulates the kinetics of integrin α2β1 mediated adhesion to collagen-I and -IV’. Journal of Biological Chemistry (2008) 283, 32264- 32272
J. Friedrichs, A. Manninen, D.J. Müller & J. Helenius
- ‘Stimulated single-cell force spectroscopy to quantify cell adhesion receptor crosstalk’. Proteomics (2010) 10, 1455-1462
J. Friedrichs, J. Helenius & D.J. Müller
