Wenn Zellen ihre Lesezeichen verlieren
Zurück zur Buchmetapher: Es ist, als würde man auf einen Schlag sämtliche Lesezeichen in einem sorgfältig organisierten Buch durcheinanderbringen. Eigentlich müsste das die Zellen vor ein erhebliches Problem stellen. Sie könnten nicht mehr wissen, welche „Kapitel“ sie lesen sollen. Die normale Funktion von Geweben könnte zusammenbrechen – oder die veränderte Genregulation sogar die Entstehung von Krebs begünstigen. Doch genau das geschah überraschenderweise nicht.
Viele Gewebe funktionierten erstaunlich normal, obwohl die Aktivität der MicroRNAs blockiert war. Erst als die Gewebe unter Druck gerieten und sich regenerieren mussten, zeigte sich, wie wichtig die kleinen RNA-Moleküle tatsächlich sind: Unter diesen Bedingungen wurden MicroRNAs plötzlich unverzichtbar.
Funktionieren MicroRNAs auf Abruf?
Diese Beobachtung führte zu einer neuen, faszinierenden Idee. Vielleicht sind MicroRNAs gar nicht in erster Linie dafür zuständig, die Genaktivität einer Zelle ständig feinzujustieren. Vielleicht funktionieren sie vielmehr wie ein molekularer Schalter, den eine Zelle bei Bedarf einschaltet, um sich rasch an veränderte Bedingungen anzupassen – etwa bei der Wundheilung.
Damit stellte sich für mich eine grundlegende Frage: Könnten MicroRNAs weniger dazu dienen, die Identität einer Zelle zu erhalten, als vielmehr dazu, diese Identität zeitweise zu unterdrücken? Und könnten sie einer Zelle dadurch ermöglichen, ihr Verhalten zu verändern oder sogar eine neue Identität anzunehmen?
Die Wundheilung ist ein ideales System, um dieser Frage nachzugehen. Nach einer Verletzung müssen sich regenerative Zellen der Haut sehr schnell auf eine neue Situation einstellen. Sie vermehren sich, wandern in das verletzte Gewebe ein und verändern dabei teilweise ihre Eigenschaften, um die Wunde zu schließen und das geschädigte Gewebe wiederherzustellen.
Fortschritte in der Methodik
Um die Rolle der MicroRNAs bei diesem Prozess genauer zu untersuchen, entwickelte ich ein neues Mausmodell. Damit lässt sich die Aktivität von MicroRNAs vorübergehend und gezielt in den regenerativen Zellen der Haut ausschalten.
Entscheidend für dieses Projekt war das Erwin-Schrödinger-Stipendium. Der Aufenthalt am Memorial Sloan Kettering Cancer Center eröffnete mir nicht nur die Möglichkeit, meine Forschungsfragen in einem der weltweit führenden Zentren der Krebsforschung weiterzuverfolgen. Ich konnte dort auch neue experimentelle Methoden erlernen.
So wurde ich unter anderem darin ausgebildet, embryonale Stammzellen der Maus genetisch zu verändern und daraus genetisch veränderte Mausmodelle zu erzeugen. Diese Kenntnisse waren für meine weitere Forschung von großer Bedeutung.
Ein Mausmodell überquert den Atlantik
Eine besondere Stärke des Erwin-Schrödinger-Stipendiums ist für mich, dass es nicht nur den Erwerb von Wissen und neuen Fähigkeiten im Ausland ermöglicht. Das Gelernte soll auch nach Österreich zurückkehren. In meinem Fall war dieser Wissenstransfer sogar ganz wörtlich gemeint: Die genetisch veränderten Mäuse, die ich in New York entwickelt hatte, traten die Reise über den Atlantik nach Wien an.
Heute nutze ich dieses Mausmodell im Ogrodnik-Labor am Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie. Dort gehe ich einer auf den ersten Blick einfachen, aber grundsätzlichen Frage nach: Welche Prozesse in den Hautzellen sind tatsächlich auf MicroRNAs angewiesen – und warum?
Wenn wir besser verstehen, wann und wie Zellen diese molekulare Maschinerie einsetzen, können wir möglicherweise grundlegende Prinzipien der zellulären Anpassung entschlüsseln. Das könnte langfristig auch neue Perspektiven auf die Regeneration von Gewebe, das Altern und die Entstehung von Krebs eröffnen.
