Sportsgeist in der Wissenschaft

Es war fast wie bei einem Leichtathletik-Sprintwettbewerb: Lange gerade Bahnen mit Start und Ziellinie. Nur dass die Strecke nicht in Metern sondern in Mikrometern gemessen wurde. Und statt echten Sprintern gingen kleine Zellen an den Start, stark vergrößert gefilmt mit einem Videomikroskop. Ein Team französischer Forscher hat das World Cell Race veranstaltet, den ersten internationalen Wettkampf für wandernde Zellen. Die Sieger wurden jüngst bei der Jahrestagung der American Society for Cell Biology in Denver gekürt.

»Wir erwarteten, dass die dendritischen Zellen des Immunsystems sehr schnell sein würden, oder auch die neutrophilen Granulozyten, die zu den weißen Blutkörperchen gehören. Aber wir haben im Wettbewerb Zellen gefunden, die deutlich schneller waren«, sagt Manuel Théry, Biophysiker am staatlichen Forschungsinstitut CEA in Grenoble und Organisator des Zellenrennens. Seit Jahren forscht er darüber, wie Zellen ihre Form verändern und sich dadurch fortbewegen können.

Im menschlichen Körper gibt es vielerlei Zellen, die nicht fest im Gewebe gebunden sind, sondern auf Wanderschaft gehen können. Forscher untersuchen, mit welchen biophysikalischen und molekularen Mechanismen diese Zellmigration funktioniert. Interessant ist das unter anderem für die Krebsforschung, weil wandernde entartete Zellen zur Entstehung von Metastasen führen.

Beim World Cell Race stand allerdings nur die Rennleistung im Vordergrund. Auf Platz eins kamen Stammzellen aus dem Knochenmark, die ein Forscherteam aus Singapur ins Rennen geschickt hatte. Sie »sausten« mit 5,2 Mikrometer pro Minute die abgesteckten Bahnen auf einem gläsernen Objektträger entlang. Das entspricht 0,000000312 Kilometern pro Stunde. Auf Platz zwei und drei folgten jeweils Epithelzellen aus der Brust.

Die Idee zu dem ungewöhnlichen Wettbewerb kam Théry bei einer langen Beobachtungssitzung am Mikroskop: Wie wäre es, verschiedene Zelltypen wie Leichtathleten gegeneinander antreten zu lassen?

Forscher, die sich für Zellmigration interessieren, beobachten normalerweise Zellen, die in Petri-Schalen auf Zufallskursen herumwandern. Dabei vermessen sie deren Wege und Geschwindigkeiten. Da jedes Labor aber andere Techniken und Nährmedien verwendet, sind die Ergebnisse schwer untereinander vergleichbar. Das wollte Théry ändern. »Bei unserem Wettbewerb rennen die Zellen geradeaus, weil wir ihnen spezielle Bahnen vorgeben«, sagt er.

Für das Rennen entwickelte die französische Biotech-Firma Cytoo eigens einen Mikro-Rennkurs. Sie stellte spezielle Objektträger her, auf denen die Rennbahnen als 400 Mikrometer lange, gerade Streifen aus Fibronektin aufgetragen waren. Dieses Protein ist in den Zellzwischenräumen zahlreicher Organismen zu finden. Viele Zellarten haben die Eigenschaft, sich an Fibronektin anzuheften.

Bis Ende Juli konnten Forscher aus aller Welt unter www.worldcellrace.com ihre Wettbewerber anmelden. Am Ende schickten 50 Teams knapp 70 Zelllinien von Menschen und Mäusen ins Rennen. Sie mussten nur eine Voraussetzung erfüllen: Alle Zellen mussten den Bahnen aus Fibronektin folgen können. Ansonsten war alles erlaubt - selbst Doping. »Genetische Manipulationen waren sogar erwünscht«, sagt Théry. »Bei der Forschung geht es ja auch darum, Gene zu identifizieren, die an der Zellbewegung beteiligt sind.«

Das eigentliche Rennen fand weltweit verteilt in fünf Austragungslabors in San Francisco, Boston, London, Heidelberg und Singapur statt. Dorthin mussten die Teilnehmer ihre Zelllinien tiefgefroren einschicken. Vor Ort wurden die Zellen aufgetaut und eine Woche lang in Kulturschalen vermehrt. Erst dann wurde jede Zelllinie einzeln auf die Rennbahn gesetzt und 24 Stunden lang per Videomikroskop im Zeitraffermodus gefilmt. Anschließend wurden die Filme ausgewertet, um jeweils jene Zelle zu identifizieren, die eine 100 Mikrometer lange Strecke am schnellsten hinter sich gebracht hatte.

»Wenn man die Videos anschaut, ist das richtig lustig. Die Zellen sehen wirklich wie Rennläufer aus bei den olympischen Spielen«, sagt Théry.

Der Zellforscher Holger Erfle von der Universität Heidelberg sieht das ähnlich. »Ein Grund für die Teilnahme war der Spaß am Projekt«, sagt er. Unter den Mikroskopen in seinem Labor fand ein Teil der Rennläufe statt. Allerdings sei es nicht nur um Forscherspaß, sondern auch um ernsthafte Wissenschaft gegangen. Denn dank der Rennbahnen konnten erstmals Zelltypen aus aller Welt unter identischen Bedingungen verglichen werden.

»So ein riesiges Experiment hätte kein Labor alleine durchführen können. Am Ende werden wir sehr viel erfahren über die Migrationseigenschaften von Zellen«, sagt Théry. Die Ergebnisse des World Cell Race sollen bald als Studie in einer renommierten Fachzeitschrift erscheinen, mit einer langen Liste an Co-Autoren. Wie in der Wissenschaft üblich, werden alle beteiligten Teams darin aufgeführt.

Währenddessen denkt Manuel Théry bereits über eine Neuauflage des Rennens nach, in einer erweiterten Fassung. »Es werden nicht mehr alle Zellen gegeneinander laufen. Es wird verschiedene Disziplinen geben, so dass jeder Zelltyp eine Siegchance bekommt«, sagt er. Zum Beispiel sollen dann auch schwimmende Zellen in Mikrokanälen gegeneinander antreten. Ein anderer Wettbewerb könnte bestimmen, welcher Zelltyp das größte Gewicht zu stemmen vermag. Manuel Théry sammelt derzeit die Vorschläge. Vielleicht entwickelt sich aus seiner launigen Laboridee eines Tages eine komplette Zell-Olympiade.

Internet: www.worldcellrace.com

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