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Das Schweizermesser der Korallen: Was ihre Wimpern alles können

Wed, 22 Jul 2026 11:57:02 +0200

Sesshafte Meeresbewohner verbringen ihr ganzes Erwachsenenleben fest verankert am Meeresboden. Anders als etwa Fische können sie nicht einfach wegschwimmen, wenn sich die Umweltbedingungen ändern. Vielmehr sind sie davon abhängig, dass das sie umströmende Wasser Nahrung und Sauerstoff liefert, Abfallstoffe wegspült und ihre Larven in neue Lebensräume transportiert. Fließendes Wasser ist daher nicht nur ihre Umgebung, es ist ihre Lebensader.

Warum gibt es so viele Formen?

Es ist erstaunlich, welche Formenvielfalt sesshafte Organismen entwickelt haben. Manche erinnern an zarte Bäumchen, andere strecken elegante Fächer oder Peitschen in die Strömung. Diese Vielfalt wirft eine grundlegende Frage auf: Warum gibt es so viele verschiedene Formen? Könnten diese Formen den Tieren helfen, das sie umgebende Wasser zu ihrem Vorteil zu beeinflussen?

Um diese Fragen zu beantworten, machte sich eine Gruppe von Forschenden um Mathilde Godefroid und Soeren Ahmerkamp, beide korrespondierende Autoren der Studie, auf den Weg in die verborgene mikroskopische Welt der schwarzen Korallen. Diese Korallen können mehrere Meter groß werden. „Die wichtigen Wechselwirkungen zwischen dem Tier und seiner Umgebung finden jedoch auf winzigem Maßstab statt, der hundertmal kleiner ist als ein Sandkorn“, erklärt Ahmerkamp, der zuvor am Max-Planck-Institut in Bremen angestellt war und nun Gruppenleiter am IOW ist. „Wir haben diese Bewegungen im winzigen Maßstab untersucht, um besser zu verstehen, was dort vor sich geht“, fügt Mathilde Godefroid hinzu, die mit Ahmerkamp am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie zusammengearbeitet hat und nun als Postdoc an der Université Libre de Bruxelles in Belgien tätig ist.

Unterwasserwälder aus schwarzen Korallen

Schwarze Korallen gehören zu den erstaunlichsten und am wenigsten erforschten Meeresbewohnern. Sie leben in allen Ozeanen, von flachen Riffen bis in die Tiefsee, und bilden komplexe Gemeinschaften, die dichten Unterwasserwäldern ähneln. Diese Wälder bieten unzähligen anderen Arten einen Lebensraum. „Sie zeigen eine spektakuläre Vielfalt an Körperformen und sind ökologisch sehr wichtig für den Lebensraum Meer“, sagt Godefroid. „Das macht sie zu einem idealen Modell, um zu verstehen, wie die Körperform den Stoffaustausch mit der Umwelt beeinflusst.“

Wie alle Korallen bestehen auch schwarze Korallen aus großen Kolonien zahlreicher kleiner Einzeltierchen, den Polypen. Sie gehören zu einer sehr alten Tiergruppe, den Nesseltieren (Cnidaria), zu der auch Seeanemonen und Quallen zählen. Ein Merkmal verbindet viele dieser Tiere: Ihre Oberflächen sind mit Millionen mikroskopisch kleinen Strukturen bedeckt, die an Haare erinnern. Diese winzigen Wimpern, sogenannte Zilien, schlagen kontinuierlich und in perfekt koordinierten Wellen. Auf diese Weise erzeugen sie direkt um die Koralle herum winzige Strömungen.

Wimpern – sie schlagen im Takt und haben viele Funktionen

Den Forschenden ist es nun gelungen, diese sonst unsichtbaren Strömungen in großem Detail sichtbar zu machen. So konnten sie beobachten, wie sich Sauerstoff, Nährstoffe und mikroskopisch kleine Partikel zwischen der Koralle und dem umgebenden Meerwasser bewegen. Sie nutzten dazu eine neuartige Bildgebungsmethode, die mithilfe mikroskopisch kleiner Partikel als Tracer gleichzeitig Wasserströmungen und Sauerstoffkonzentrationen sichtbar macht. Ergänzt wurden diese Messungen durch verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Stoffwechselaktivität. Damit untersuchte das Team Fragmente von schwarzen Korallen von Riffen vor Gran Canaria, die unter kontrollierten Bedingungen in Aquarien gehalten wurden. So war es zudem möglich, erstmalig direkt die interne Strömung in Hexakorallen mithilfe natürlich vorkommender Partikel und natürlicher Nahrungsaufnahme zu beobachten.

“Was wir gefunden haben, hat uns sehr überrascht”, sagt Godefroid. “Korallen unterschiedlicher Form haben ganz unterschiedliche Wege entwickelt, wie sie diese Strömungen nutzen.” Ein Beispiel: Breite, stark verzweigte Korallen nutzen die Wimpern, um Nahrungspartikel einzufangen und über ihre komplexe Oberfläche zu verteilen. Dadurch stellen sie sicher, dass die vielen einzelnen Polypen kontinuierlich mit Nahrung versorgt werden. Im Gegensatz dazu nutzen schlanke, peitschenartige Korallen die Wimpern ganz anders: Anstatt Nahrung zu transportieren, belüften sie das Korallengewebe, indem sie das umgebende Wasser durchwirbeln um kontinuierlich Sauerstoff anzuliefern und Abfallprodukte abzutransportieren. Dieses mikroskopische Belüftungssystem ermöglicht es der Koralle, auch bei geringer Strömung zu atmen.

„Die Geschichte wurde noch faszinierender, als es uns gelang, einen Blick ins Innere der Koralle zu werfen“, fügt Ahmerkamp hinzu. Wir verfolgten den Weg natürlich vorkommender Partikel und haben entdeckt, dass die Wimpern auch in einem verborgenen Netzwerk winziger Kanäle aktiv sind, die benachbarte Polypen miteinander verbinden.“ Diese internen Strömungen transportieren Nährstoffe und andere Stoffe durch die gesamte Kolonie. „Sie verbinden Hunderte einzelner Tiere zu einem einzigen integrierten Organismus.“

Ein Werkzeug, viele Funktionen: Das Schweizermesser der Korallen

Zusammengenommen zeigen diese Erkenntnisse, dass die Wimpern von Korallen eine bemerkenswerte Vielfalt an Funktionen erfüllen, sie sind gewissermaßen das Schweizer Taschenmesser der Natur. Sie belüften das Gewebe, verteilen Nahrung, transportieren Stoffe durch verborgene innere Kanäle und ermöglichen es den Korallen letztendlich, die Wasserströmung um und in ihrem eigenen Körper zu steuern. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass durch Wimpern angetriebene Strömungen einen grundlegenden, bislang jedoch weitgehend übersehenen Mechanismus für das Überleben der schwarzen Korallen darstellen. Ganz allgemein zeigen sie, wie mikroskopisch kleine Strukturen das Leben ganzer Organismen formen und beeinflussen, wie diese sich ernähren, atmen, wachsen und mit ihrer Umwelt interagieren. „Wimpern gibt es im gesamten Tierreich, von urzeitlichen Korallen über Fische und Mäuse bis hin zum Menschen. Unsere Arbeit legt nahe, dass diese winzigen biologischen Motoren viel wichtiger für die Evolution und Artenvielfalt der Tiere gewesen sein könnten, als bisher angenommen“, schließt Ahmerkamp.

Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Originalpublikation:

Mathilde Godefroid, Francisco Otero-Ferrer, Michael Wind-Hansen, Lars Behrendt, Ignace Ransquin, Emilio Soler-Onís, Fernando Espino, Sten Littmann, Soeren Ahmerkamp (2026): Ciliary flow and morphology shape mass transport at the surface and within gastrovascular cavities of black corals. Commun Biol 9, 876. https://doi.org/10.1038/s42003-026-10531-2

Neues KI-basiertes Tool ermöglicht die Vorhersage der Aktivität von DNA-Sequenzen

Wed, 22 Jul 2026 11:50:57 +0200

Obwohl die verschiedenen Zellen in unserem Körper auf den ersten Blick ähnlich erscheinen, verfügt aufgrund kleiner genetischer Variationen jeder Mensch über eine einzigartige genetische Ausstattung. Diese Varianten können die Genexpression in den Zellen verändern. Forscher*innen interessieren sich zunehmend für diese Variationen, da sie möglicherweise an Krankheitsmechanismen beteiligt sind und wichtige Ansätze für die personalisierte Medizin liefern könnten. Allerdings sind nur wenige dieser Varianten funktionell relevant. In den letzten Jahren wurden daher KI-basierte Werkzeuge entwickelt, die die Auswirkungen dieser Varianten anhand von Sequenzdaten vorhersagen und die wichtigsten davon priorisieren.

Allerdings weisen viele dieser Werkzeuge grundlegende Einschränkungen auf. So können einige nicht über ihre Trainingsdaten hinaus extrapolieren, da sie den zellulären Kontext außer Acht lassen. Dieser Kontext bestimmt jedoch, wie Gene ein- oder ausgeschaltet werden. „Mit Corgi haben wir ein Modell geschaffen, das viele dieser Einschränkungen überwindet. Es kann Messgrößen im Zusammenhang mit der Genomaktivität korrekt vorhersagen, darunter Genexpression, Chromatinzustand und Histonmodifikationen“, sagt Ekin Deniz Aksu, der Erstautor der Studie.

Frühere Modelle ließen diesen zellulären Kontext in der Regel außer Acht und stützten sich ausschließlich auf die Sequenz. Diese Modelle wurden anhand großer Datensätze trainiert, die DNA-Sequenzen mit Ausgangsgrößen wie RNA-Aktivität oder Chromatinzugänglichkeit verknüpften. Das Problem dabei ist jedoch, dass die DNA nicht isoliert wirkt, sondern mit einer Vielzahl regulatorischer Moleküle zusammenwirkt. So kann sich dieselbe DNA-Sequenz beispielsweise in einer Nervenzelle anders verhalten als in einer Leberzelle, da jede Zelle eine andere Zusammensetzung regulatorischer Moleküle aufweist. „Um unser Modell zu trainieren, haben wir eine Architektur entwickelt, die der tatsächlichen biologischen Realität in einer Zelle besser entspricht. Dazu haben wir Expressionsdaten einer großen Anzahl regulatorischer Gene integriert“, sagt Ekin Deniz Aksu.

Eine verbesserte Version des Programms namens „Corgi+” kann epigenetische Informationen aus RNA-Sequenzierungsdaten ableiten. Mit weiteren Anpassungen könnten Forscher*innen das Werkzeug in Zukunft nutzen, um große Lücken in Datensätzen zu schließen, ohne jedes Experiment direkt durchführen zu müssen. Dies stellt insbesondere im Hinblick auf seltene Zelltypen, Embryonen und begrenzte Gewebeproben von Patient*innen einen großen Vorteil dar.

Die Wissenschaftler*innen hoffen, dass ihr Ansatz auch virtuelle Zellmodelle verbessern wird. Diese Systeme zielen darauf ab, die Auswirkungen von Genveränderungen auf zellulärer Ebene nachzubilden. Bislang werden darin jedoch keine Informationen über die DNA-Aktivität berücksichtigt. „Wir glauben, dass unser Modell in Zukunft dazu beitragen könnte, Sequence-to-Function-Modelle mit virtuellen Zellen zu verbinden”, sagt Ekin Deniz Aksu. Langfristig könnten solche Systeme Wissenschaftler*innen dabei unterstützen, Wirkstoffkandidaten virtuell zu screenen und zu verstehen, wie bestimmte Mutationen zelluläre Prozesse verändern und komplexe Krankheitsphänotypen verursachen.

Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Originalpublikation:

Aksu, E.D., Vingron, M. Context-aware sequence-to-function model of human gene regulation. Nat Commun 17, 6200 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75527-2

Neue Bakteriengattung Brakhagea beschrieben

Wed, 22 Jul 2026 11:27:58 +0200

Manche für die Forschung vielversprechenden Mikroorganismen schlummern seit Langem in historischen Sammlungen. Doch erst neue Methoden machen sichtbar, welche Vielfalt und welches Potenzial in ihnen steckt. Das Team um Prof. Christian Jogler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat eine solche Sammlung untersucht: Bakterienstämme, die zwischen den 1980er und den frühen 2000er Jahren von Heinz Schlesner aus verschiedenen Gewässern in Norddeutschland isoliert wurden, darunter aus dem Ostseefjord Schlei, aus Teichen und aus einer Abwasserlagune.

Durch moderne Genomsequenzierung und phylogenetische Analysen konnten die Forschenden zeigen, dass vier dieser Bakterienstämme bislang unbekannte Arten repräsentieren, die gemeinsam die neue Gattung Brakhagea bilden. Diese neue Gattung lässt sich den Planctomyceten zuordnen, einer vergleichsweise wenig erforschten Bakteriengruppe mit ungewöhnlicher Zellbiologie. So vermehren sich auch die neuen Brakhagea-Arten – wie viele Planctomyceten – nicht durch klassische Zweiteilung, sondern durch Knospung, die man vor allem bei Hefepilzen kennt. Eine kleine Tochterzelle wächst an einer größeren Mutterzelle heran und löst sich später ab.

Potenzial für neue Naturstoffe

Neben dieser für Bakterien ungewöhnlichen Vermehrungsform war für die Forschenden vor allem der Blick ins Erbgut der neu identifizierten Arten interessant. Dort fanden sie mehrere Biosynthese-Gencluster. Solche Gencluster weisen darauf hin, dass Mikroorganismen bioaktive Naturstoffe bilden können. Die Autoren bezeichnen die neuen Bakterien daher als mögliche „talented producers“, also als potenziell begabte Produzenten biologisch wirksamer Verbindungen. Damit schlägt die Arbeit eine Brücke zu einem zentralen Forschungsschwerpunkt des Leibniz-HKI: der Suche nach mikrobiellen Naturstoffen als Basis für neue Therapeutika und dem Verständnis ihrer Rolle in infektionsbiologischen Prozessen.

Vor ihrer Untersuchung hatten die Bakterienstämme bereits eine kleine Reise hinter sich. Von der Universität Kiel gelangten sie zunächst nach Regensburg, wo Studienleiter Jogler sie persönlich abholte und nach Jena brachte. „Heute können wir mit Methoden auf diese Bakterien schauen, die es zur Zeit ihrer Isolation noch gar nicht gab. Als 2003 erstmals das vollständige Genom eines Planctomyceten sequenziert wurde, war die anschließende Auswertung und Einordnung noch ein aufwendiger Prozess mit viel manueller Arbeit, der gut ein Jahr dauerte. Heute gelingen vergleichbare Analysen mit modernen bioinformatischen Verfahren weitgehend automatisiert in wenigen Minuten. Das eröffnet ganz neue Möglichkeiten, die Vielfalt dieser Bakterien und ihr Potenzial für Naturstoffe zu erforschen“, sagt Jogler.

Besonderer Namensgeber

Der für die neue Gattung vorgeschlagene Name ist kein Zufall. Mit der Bezeichnung Brakhagea würdigen die Forschenden die Beiträge von Axel Brakhage zur Mikrobiologie. Brakhage ist Professor an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-HKI. In seiner wissenschaftlichen Arbeit verbindet er seit Jahrzehnten die Erforschung humanpathogener Pilze mit der Entdeckung neuer Naturstoffe und der Frage, wie mikrobielle Wirkstoffe für Antibiotika oder andere therapeutische Ansätze nutzbar gemacht werden können. Mit diesem interdisziplinären Ansatz prägt er die Forschungsstrategie in Jena entscheidend mit. So war er federführend als Gründungssprecher an der Einwerbung des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ beteiligt, der zusammen mit dem Exzellenzcluster „Imaginamics“ die Voraussetzung dafür geschaffen hat, dass die Universität Jena sich nun um den Titel als Exzellenzuniversität bewirbt.

„Ich freue mich sehr über diese besondere Würdigung und natürlich auch über den klaren Bezug zu einem meiner Forschungsschwerpunkte, den wir bei uns am Leibniz-HKI bearbeiten: dem Potenzial von Mikroorganismen, chemische Verbindungen zu bilden, die Grundlage für neue Wirkstoffkandidaten gegen Infektionskrankheiten sein können“, sagt Brakhage, der das Forschungsteam anlässlich der Benennung im Jogler Lab besuchte. Bei einer gemeinsamen Tour durch das Labor zeigte ihm das Team die neu beschriebenen Bakterien und gab Einblicke in die Genomanalysen, mit denen sie untersucht wurden. „Es ist immer wieder erstaunlich zu sehen, welche Schätze in mikrobiellen Sammlungen verborgen sein können. Was vor Jahrzehnten gesammelt wurde, erhält durch moderne Technologien plötzlich eine neue Bedeutung“, so Brakhage.

„Wenngleich es nun Bakterien und keine Pilze sind, die meinen Namen tragen, so passt es doch sehr gut, dass sie mit ihrem Potenzial der Wirkstoffsynthese hervorragende Beispiele für die Apotheke aus der Natur bilden. Und obwohl ich als Wissenschaftler sehr rational an die Dinge herangehe, muss ich doch bekennen, dass mich eine solche Ehrung auch persönlich berührt“, ergänzt Brakhage, als ihm das Forschungsteam eine persönlich gestaltete Urkunde zur Benennung der neuen Gattung überreicht.

Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie - Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI)

Originalpublikation:

Kumar G, Kallscheuer N, Hammer J, Haufschild T, and Jogler C (2026) The novel genus Brakhagea gen. nov. is constituted by four planctomycetal species isolated from aquatic environments in Northern Germany. Scientific Reports 16, 12750. https://doi.org/10.1038/s41598-026-47393-x

Bandwurm lässt Ameisen länger leben

Wed, 22 Jul 2026 11:15:42 +0200

Ein Bandwurm verändert das Leben von Ameisen grundlegend: Arbeiterinnen der Art Temnothorax nylanderi, die vom Bandwurm Anomotaenia brevis befallen sind, leben um ein Vielfaches länger als ihre nicht infizierten Nestgenossinnen. Außerdem sind sie weniger aktiv, während ihr Stoffwechsel zum Teil dem von Königinnen ähnlicher wird. Eine neue Studie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), die nun in der Fachzeitschrift BMC Genomics erschienen ist, zeigt die molekularen Hintergründe dieses ungewöhnlichen Effekts. Die Forschenden fanden Hinweise darauf, dass der Parasit vorhandene biologische Programme der Ameise verändert. Für den Bandwurm könnte diese Veränderung vorteilhaft sein, denn die Ameisen dienen ihm als Zwischenwirte. Vollständig entwickelt sich der Parasit erst in Spechten, seinen Endwirten. Dass infizierte Arbeiterinnen länger leben und weniger aktiv sind, könnte seine Weitergabe begünstigen.

Für die Studie untersuchte das Team um Prof. Dr. Susanne Foitzik vom Institut für Organismische und Molekulare Evolution (iomE) der JGU Ameisen aus dem Lennebergwald bei Mainz. Diese wurden im Labor drei Gruppen zugeordnet: Königinnen, vom Bandwurm infizierten Arbeiterinnen und nicht infizierten Arbeiterinnen. Aus den Tieren präparierten die Forschenden jeweils Gehirn und Fettkörper, ein unter anderem für Stoffwechsel und Immunsystem wichtiges Gewebe im Hinterleib. Anschließend analysierten sie mithilfe von RNA-Sequenzierung, welche Gene in den Gehirnen und Fettkörpern aktiv waren. Zusätzlich untersuchten sie Genom- und Transkriptomdaten des Bandwurms, also Daten zu seinem Erbgut und zu den Genen, die in ihm aktiv sind. So sollte geprüft werden, ob der Parasit körpereigene Signalstoffe der Ameisen nachahmt.

Infektion verändert Physiologie der Ameisen gezielt

„Unsere Genanalysen zeigen, dass die Infektion die Ameisen nicht einfach krank macht, sondern ihre Physiologie sehr gezielt verändert“, sagt Susanne Foitzik. „Auf molekularer Ebene zeigten befallene Arbeiterinnen ein in Teilen königinnenähnliches Profil.“ Besonders deutlich wurde dies im Fettkörper. „Dort fanden sich deutliche Überschneidungen zwischen infizierten Arbeiterinnen und Königinnen.“ Betroffen waren unter anderem Gene, die mit Stoffwechsel, Immunsystem, Stressresistenz und Alterungsprozessen zusammenhängen. „Die Befunde im Fettkörper sprechen dafür, dass der Bandwurm an vorhandene Signal- und Stoffwechselwege der Ameise anknüpft und diese verschiebt“, so Foitzik. Für die Alterung der Tiere ist dieser Befund besonders interessant: Aus früheren Untersuchungen zu diesem Ameisen-Bandwurm-System ist bekannt, dass infizierte Arbeiterinnen Überlebensraten aufweisen, die denen von Königinnen näherkommen. Königinnen dieser Art können bis zu 20 Jahre alt werden, während Arbeiterinnen in der Regel nur ein bis zwei Jahre leben. Dass infizierte Arbeiterinnen im Fettkörper teilweise ein königinnenähnliches molekulares Profil zeigen, könnte dazu beitragen, diesen Effekt zu erklären.

Gedämpfte Signale im Gehirn

Anders sah das Bild im Gehirn aus. Dort ähnelten infizierte Arbeiterinnen den Königinnen deutlich weniger. Stattdessen waren viele Neuropeptide, also Botenstoffe, die Verhalten, Nahrungsaufnahme und soziale Reaktionen beeinflussen können, sowie ihre Rezeptoren herunterreguliert. Die veränderte Aktivität dieser Signalwege könnte dazu beitragen, dass infizierte Arbeiterinnen weniger arbeiterinnentypisches Verhalten zeigen. „Der Effekt der Infektion ist also gewebespezifisch“, erklärt Giulia Blasi, Erstautorin der Studie und Doktorandin am iomE. „Im Fettkörper sehen wir eine Verschiebung in Richtung eines königinnenähnlichen Stoffwechselprofils. Im Gehirn dagegen werden viele Signalwege gedämpft, die mit Verhalten und Aktivität zusammenhängen.“

Eine mögliche Erklärung wäre gewesen, dass der Bandwurm Botenstoffe der Ameisen nachahmt, indem er eigene Neuropeptide bildet, die denen der Ameisen ähneln und so deren Signalsystem täuschen. Dafür fanden die Forschenden jedoch keine Hinweise, da die vom Parasiten gebildeten Peptide denen ihres Wirts nicht ausreichend ähnelten. „Die Daten sprechen eher dafür, dass der Parasit die Ameise indirekt beeinflusst, indem er in körpereigene Regulationsnetzwerke eingreift, die unter anderem Stoffwechsel, Immunsystem, Alterung und Verhalten steuern“, so Blasi.

Modell für parasitäre Manipulation

„Königinnen und Arbeiterinnen sozialer Insekten haben dieselbe genetische Grundlage, unterscheiden sich aber stark in Lebensweise und Lebensdauer“, sagt Susanne Foitzik. „Dass infizierte Arbeiterinnen im Fettkörper teilweise ein königinnenähnliches molekulares Profil zeigen, deutet darauf hin, dass der Parasit an vorhandene biologische Programme der Ameise anknüpft.“ Das Ameisen-Bandwurm-System liefere daher ein geeignetes Modell, um zu untersuchen, wie Parasiten Alterung und Verhalten ihrer Wirte verändern können.

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Daran beteiligt waren Susanne Foitzik, Giulia Blasi und Katharina Schwolow von der JGU sowie Hugo Darras von der Zhejiang University in Hangzhou, China.

Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Originalpublikation:

G. Blasi et al., Cestode infection is linked to transcriptional shifts in neuropeptide signalling and caste-specific ageing pathways in a social insect, BMC Genomics, 15. Juni 2026, DOI: 10.1186/s12864-026-12959-6, https://link.springer.com/article/10.1186/s12864-026-12959-6

Leben am energetischen Limit – Neues Rahmenkonzept zur mikrobiellen Genügsamkeit erklärt Anpassungen im Grundwasser

Wed, 22 Jul 2026 11:09:38 +0200

Grundwasserleitern, Gesteinsporen und tiefen Felsspalten leben gewaltige mikrobielle Gemeinschaften – ohne Sonnenlicht, mit nur wenigen Nährstoffen und am Rande des energetisch Möglichen. Wie diese Organismen unter solchen Bedingungen über lange Zeiträume bestehen können, fassen Prof. Dr. Kirsten Küsel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Sprecherin des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“, und Prof. Dr. Mark Dopson von der Linnaeus Universität in ihrer gemeinsamen Übersichtsarbeit zusammen.

Mikrobielle Genügsamkeit als neues Rahmenkonzept

Im Mittelpunkt der Arbeit steht das Konzept der „microbial frugality“, der mikrobiellen Genügsamkeit. Es beschreibt evolutionär entstandene Eigenschaften, die Mikroorganismen befähigen, ihren Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren, verfügbare Ressourcen effizient zu nutzen und selbst unter chronischem Energiemangel dauerhaft zu überleben.

Für die Übersichtsarbeit werteten sie zahlreiche internationale Studien zu Grundwasserökosystemen aus und führten deren Ergebnisse in einem gemeinsamen konzeptionellen Rahmen zusammen. Dabei zeigte sich, dass Mikroorganismen weltweit ähnliche Anpassungen entwickelt haben, um unter dauerhaftem Energie- und Nährstoffmangel zu bestehen.
Leben am energetischen Limit

Viele Grundwasser-Mikroorganismen wachsen extrem langsam, nutzen unterschiedliche Energiequellen flexibel oder sind auf enge Stoffwechselpartnerschaften mit anderen Mikroorganismen angewiesen. Gleichzeitig verbleiben sie in einem energiesparenden Bereitschaftszustand, der es ihnen erlaubt, auf kurzzeitige Nährstoffeinträge sofort zu reagieren oder gespeicherte Energiereserven zu mobilisieren. Gemeinsam ermöglichen diese Eigenschaften ein dauerhaftes Leben unter Bedingungen, die lange Zeit als kaum bewohnbar galten.

„Grundwasser-Mikroorganismen leben dauerhaft am energetischen Limit“, erklärt Prof. Küsel. „Unsere Analyse zeigt, dass ihre evolutionären Anpassungen es ihnen ermöglichen, selbst unter chronischem Energiemangel über sehr lange Zeiträume aktiv zu bleiben. Dieses Prinzip beschreiben wir als mikrobielle Genügsamkeit.“

Bedeutung für Klima und Wasserressourcen

Die Bedeutung dieser Erkenntnisse reicht weit über die Mikrobiologie hinaus. Grundwasser ist das größte Reservoir flüssigen Süßwassers der Erde und versorgt weltweit Milliarden Menschen mit Trinkwasser. Gleichzeitig beeinflussen die dort lebenden Mikroorganismen zentrale Stoffkreisläufe: Sie binden Kohlenstoff, bauen Methan ab und steuern Umsetzungen von Stickstoff-, Schwefel- und Eisenverbindungen. Dadurch tragen sie wesentlich zur chemischen Stabilität von Grundwasserökosystemen und zur Regulierung klimarelevanter Gase bei.

Die Autoren sehen ihr Rahmenkonzept als wichtige Grundlage, um die Rolle des Grundwassers in globalen Stoffkreisläufen, für die Wasserqualität und im Klimasystem künftig besser zu verstehen.

„Diese Mikroorganismen gehören zu den verborgensten, aber zugleich wichtigsten Akteuren der Erde“, sagt Küsel. „Wer die Zukunft unserer Grundwasserressourcen verstehen und schützen möchte, muss auch die Lebensgemeinschaften berücksichtigen, die tief im Untergrund unter dauerhaftem Energiemangel existieren.“

Friedrich-Schiller-Universität Jena

Originalpublikation:

Kirsten Küsel, Mark Dopson, "Groundwater microbial communities across the terrestrial subsurface", Nature Microbiology, 2026, DOI: 10.1038/s41564-026-02427-y

Asthma: Neuer Wirkmechanismus bremst Entzündungsreaktion

Wed, 22 Jul 2026 10:40:41 +0200

Chronische Entzündungen der Atemwege, wie beispielsweise das allergische Asthma, entstehen durch ein komplexes Zusammenspiel unterschiedlicher Faktoren. Das angeborene Immunsystem gerät dabei aus dem Gleichgewicht und reagiert übermäßig auf eigentlich harmlose Umweltreize. Eine zentrale Rolle bei dieser Fehlregulation spielt das sogenannte NLRP3-Inflammasom. Dieser Proteinkomplex ist eine Art molekularer Entzündungsschalter, der auf Gefahrensignale reagiert und Immunreaktionen auslöst. Bei einer Überaktivierung trägt dieser Mechanismus zur Entstehung chronischer, also dauerhafter, Entzündungsprozesse bei. Das Inflammasom gilt daher als wichtiges therapeutisches Ziel, um chronische Entzündungserkrankungen in Zukunft besser behandeln zu können.

Ein Forschungsteam des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) und der Universität Bonn hat in Zusammenarbeit mit Gruppen des Universitätsklinikums Bonn, der Universität Graz und der Queen’s University Belfast einen neuen Ansatzpunkt entdeckt, um diese überschießenden Entzündungsreaktionen im menschlichen Körper gezielt zu reduzieren. Im Fokus steht dabei das synthetische Peptid Pep19-2.5. Es gehört zur Klasse der membranaktiven Peptide, die sich gezielt an bakterielle Zellmembranen anlagern können. Die Forschenden zeigen, dass Pep19-2.5 auch an Membranen von menschlichen Immunzellen binden kann. Diese Eigenschaft macht das Peptid besonders interessant für die Kontrolle einer überschießenden natürlichen Immunantwort, da ein entscheidender Schritt der Inflammasom-Aktivierung an inneren Membranen der Immunzellen stattfindet.

Im Rahmen der Studie wurde die Wirkung des Peptids zunächst in vitro an Zelllinien und primären menschlichen Immunzellen untersucht. Dabei standen insbesondere Monozyten und Makrophagen im Fokus, die als Zellen des angeborenen Immunsystems sowohl im Blut als auch in Organen wie der Lunge eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr spielen.

Die Forschenden lösten mit einem Wirkstoff, der wie ein Zündschlüssel die Aktivierung des Inflammasoms in der Zelle startet, gezielt Entzündungsreaktionen aus. Der komplexe Mechanismus der Aktivierung des NLRP3 Inflammasoms wurde dabei Schritt für Schritt auf Angriffspunkte des Peptids abgeklopft. Mit hochempfindlichen biophysikalischen Methoden konnten sie an Modellen der Immunzellmembran und an lebenden Zellen jetzt die Zielstruktur des Peptids Pep19-2.5 in der Immunzelle identifizieren und damit aufklären, wie die Wirkung des Peptids auf die Fettstrukturen in der Zellmembran die Inflammasomaktivierung abbremsen kann. Das dies nicht nur mit der Modellsubstanz als Auslöser funktioniert, zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Experimenten mit Hausstaubmilbenextrakt, der in Immunzellen starke Entzündungsreaktionen des NLRP3-Inflammasoms auslöst, die bei Hausstaubmilben-Allergikern Atemwegsentzündungen und Asthma auslösen können.

Im zweiten Schritt überprüfte das Team die Wirkung in einem Mausmodell für Hausstaubmilben-Asthma. Dabei wurde das Peptid als Nasenspray über die Atemwege verabreicht. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass das Peptid die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms hemmt und das über einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus. Pep19-2.5 dockt in der Zelle gezielt an ein Markerlipid an, verändert die Eigenschaften der umgebenden Membranlipide und beeinflusst so die Weiterleitung entzündlicher Signale, bevor es zur Aktivierung des Inflammasoms kommt. Dies führte sowohl in menschlichen Immunzellen als auch im Tiermodell zu einer deutlich reduzierten Freisetzung entzündungsfördernder Botenstoffe. Im Tiermodell zeigte sich zudem eine deutlich abgeschwächte Entzündungsreaktion in den Atemwegen sowie eine verbesserte Lungenfunktion.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich zentrale Entzündungsprozesse über die Zellmembran der Immunzellen gezielt beeinflussen lassen. Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen der Atemwege“, so Prof. Andra Schromm, Leiterin der Forschungsgruppe Immunbiophysik am Forschungszentrum Borstel, die Mitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ und im Forschungsschwerpunkt „Kiel Nano, Surface and Interface Science“ ist.

Die Befunde der Studie haben weit über die Wirkung auf durch Hausstaubmilben ausgelöstes Asthma Bedeutung. „Das NLRP3-Inflammasom spielt bei einer ganzen Reihe von altersbedingten chronischen Entzündungserkrankungen wie Herzkreislauf-Erkrankungen, Neuroinflammation und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen eine Rolle. Der Einsatz eines Peptids zur Kontrolle des Inflammasoms ist ein pharmakologisch völlig neuer Ansatz“, erklärt Prof. Günther Weindl vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn, der Mitglied in den Transdisziplinären Forschungsbereichen „Life & Health“ und „Sustainable Futures“ ist. Der Bedarf nach geeigneten Wirkstoffen ist groß. Bisher konzentriert sich die Suche nach geeigneten Wirkstoffen auf kleine synthetische Moleküle nach dem Schlüssel-Schloss Prinzip. Die Befunde dieser Studie eröffnen mit dem biologienahen Peptid eine interessante neue Alternative.

Über Pep19-2.5

Pep19-2.5, auch bekannt unter dem Namen Aspidasept, wurde am Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum entwickelt, um bei der Therapie systemischer Infektionen, wie einer Sepsis und bei Haut- und Weichteilinfektionen eingesetzt zu werden. Die nun entdeckte Wirkung als Hemmstoff des NLRP3-Inflammasoms eröffnet dem bereits gut erforschten Peptid ein völlig neues therapeutisches Anwendungsfeld. Für diese neu entdeckte Funktion als Inflammasom-Inhibitor wurde nun ebenfalls eine Patentanmeldung eingereicht.

Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum

Originalpublikation:

J. Engelhardt, N. Kirsch, A. Kerfin, et al. “ Membrane-Active Peptide Protects Against Inflammation by Targeting NLRP3 Activation at the Trans-Golgi Network.” Advanced Science (2026): e76587. https://doi.org/10.1002/advs.76587

Wie Zellen von Seeanemonen wieder einen Organismus bilden

Tue, 21 Jul 2026 12:36:08 +0200

Die Entwicklung von Tieren folgt genetischen Programmen, die die Bildung von Zellen, Geweben und Körperstrukturen steuern. Gleichzeitig sind diese Prozesse erstaunlich robust: Viele Organismen können selbst nach erheblichen Störungen ihre geordnete Körperorganisation wiederherstellen. Wie diese Fähigkeit zur Selbstorganisation molekular gesteuert wird, ist bislang nur teilweise verstanden.

Über die Studie

Das Forschungsteam um Ulrich Technau, Fakultät für Lebenswissenschaften an der Universität Wien, untersuchte, wie Zellaggregate der Seeanemone Nematostella vectensis nach ihrer Trennung wieder einen vollständigen Organismus bilden. Trotz ihres einfachen Körperbaus besitzen Seeanemonen Entwicklungsgene und -mechanismen, die auch bei anderen Tieren vorkommen. Zu diesen evolutionär konservierten Mechanismen gehört auch der Notch-Delta-Signalweg, ein Kommunikationssystem zwischen benachbarten Zellen, das im Mittelpunkt der Studie stand.

Ein einzelner Signalweg koordiniert die Entstehung von Geweben und Körperachse

Werden Seeanemonen-Zellen voneinander getrennt und anschließend wieder zusammengeführt, entsteht innerhalb weniger Tage erneut ein vollständig aufgebauter Organismus. Dabei werden Körperachse und Gewebeschichten in der korrekten räumlichen Anordnung wiederhergestellt – reproduzierbar und ohne Zugabe zusätzlicher Wachstumsfaktoren. Erstautor Sanjay Narayanaswamy konnte zeigen, dass der Notch-Signalweg für diesen Prozess entscheidend ist. Er sorgt dafür, dass sich Zellen korrekt sortieren und unterschiedliche Gewebetypen voneinander abgrenzen. Wird der Signalweg experimentell blockiert, gelingt diese Organisation nicht mehr. Gleichzeitig steuert Notch auch die Ausbildung der Körperachse.

Zusammenspiel zentraler Entwicklungsprogramme

Weitere Experimente zeigten, dass der Notch-Signalweg eng mit dem Wnt-Signalweg zusammenarbeitet, der ebenfalls eine zentrale Rolle bei der Achsenbildung und Körperentwicklung hat. Das Zusammenspiel solcher Netzwerke ermöglicht es biologischen Systemen, auch nach erheblichen Störungen wieder geordnete Strukturen auszubilden.

Relevanz über die Seeanemone hinaus

Die Fähigkeit von Zellen, sich selbst zu organisieren, ist grundlegend für die Bildung und Regeneration von Geweben. Da Notch- und Wnt-Signalwege auch bei vielen anderen Tieren und Menschen vorkommen, reichen die Erkenntnisse über die Biologie der Seeanemone hinaus. "Unser Ziel ist es zu verstehen, warum Nesseltiere mithilfe dieser molekularen Mechanismen, so effizient vollständige Organismen durch Selbstorganisation bilden können", sagt Ulrich Technau. “Wir hoffen, daraus allgemeine Prinzipien der Gewebeorganisation und Regeneration ableiten zu können.”

Universität Wien

Originalpublikation:

Narayanaswamy, S., Haas, F., Haillot, E. et al. Notch coordinates self-organization of germ layers and axial polarity in sea anemone gastruloids. Nat Commun 17, 6182 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-74441-x

Europa: Widersprüchliche Gesetze bedrohen Artenvielfalt und Ernährungssicherheit

Tue, 21 Jul 2026 12:09:30 +0200

Ein neues Strategiepapier von acht großen europäischen Forschungsverbünden sieht Gefahren für den Artenschutz, Ökosystemfunktionen und die Ernährungssicherheit in der EU sowie für weitere Gebiete – sollte es der Union nicht gelingen, den Rückgang der wildlebenden Bestäuber aufzuhalten und das Management von Bestäubern zu fördern.

Ein zentrales Hindernis für den wirksamen Schutz von Bestäubern seien politische Regelungen, die sich widersprechen: die Gemeinsame Agrarpolitik und die Biodiversitätsstrategie 2030. Hinter dem Bericht steht ein Team von 135 führenden Forscherinnen und Forschern, die unter anderem aus den Bereichen Ökologie, Ökonomie, Politikwissenschaft und Umweltrecht kommen. Zu den Autorinnen und Autoren gehören Professor Ingolf Steffan-Dewenter und Jie Zhang vom Lehrstuhl für Zoologie III (Tierökologie und Tropenbiologie) am Biozentrum der Universität Würzburg. Veröffentlicht ist das Strategiepapier im Fachmagazin Advances in Pollinator Research. Es zeigt: Obwohl die EU den Insektenschutz offiziell zum Ziel erklärt hat, verfolgt sie keine einheitliche Linie. Während einige Bestimmungen den Erhalt der Natur fordern, fördern andere die intensive Landwirtschaft und den Einsatz von Pestiziden.

Warum Bestäuber für Menschen überlebenswichtig sind

Der Schutz von Insekten ist mehr als ein Anliegen von Naturfreunden. Er ist eine Frage der wirtschaftlichen und gesundheitlichen Sicherheit: Wenn Bestäuber verschwinden, gerät die Versorgung mit Lebensmitteln in Gefahr. Die Zahlen der Forschenden sind eindeutig: 80 bis 90 Prozent aller Wildpflanzen und 75 Prozent der wichtigsten Nutzpflanzen brauchen für die Bestäubung die Hilfe von Insekten. Ohne sie gäbe es kaum Obst, Gemüse und Nüsse. Schon heute fehlen weltweit drei bis fünf Prozent der Nahrungspflanzen, weil es in vielen Regionen nicht mehr genug Bestäuber gibt.
Auch finanziell wäre ein Verlust der Insekten folgenschwer. Eine ausbleibende Bestäubung würde Europa jährlich schätzungsweise 24 Milliarden Euro kosten.

„Wir müssen uns klar machen, dass Insektenschutz eine notwendige Investition in unsere eigene Zukunft ist“, sagt Ingolf Steffan-Dewenter. „Es geht um den Erhalt grundlegender Voraussetzungen für eine stabile Gesellschaft, gesunde Ernährung und intakte Ökosysteme. Untätigkeit können wir uns nicht erlauben.“

Insekten droht der Tod durch tausend Schnitte

Die Verfasserinnen und Verfasser des Strategiepapiers plädieren dafür, die Lücke zwischen wissenschaftlichem Wissen und politischem Handeln zu schließen. Sie identifizieren mehrere Faktoren, die Insekten gleichzeitig zusetzen:

• die intensive Landnutzung und Flächenversiegelung (sie bedeutet weniger Lebensraum),

• der Einsatz von Pestiziden (Pflanzenschutzmittel), die Freisetzung von Mikroplastik und anderen Substanzen in die Umwelt,

• zu viel Stickstoff in der Umwelt (Überdüngung schmälert die Artenvielfalt),

• und den Klimawandel sowie Hitze- und Dürreereignisse.

Die Fachleute sprechen vom „Tod durch tausend Schnitte“, da sich viele verschiedene Belastungen zu einer tödlichen Gefahr summieren.

Ein Problem sehen sie zudem im „blinden Fleck“ der Politik: Gesetze konzentrieren sich oft auf Bienen und Tagfalter. Dass aber auch Nachtfalter, Käfer, Fliegen und – in den Überseegebieten der EU – sogar Fledermäuse eine wichtige Arbeit bei der Bestäubung leisten, werde in den Vorschriften oft vergessen.

Lösungen und Ausblick: Was sich ändern muss

Die Forschungsergebnisse der JMU und anderer Einrichtungen machen deutlich, dass ein Systemwechsel notwendig ist. Die Politik müsse sich weiter in die Richtung entwickeln, dass sie Biodiversität als integralen Bestandteil gesellschaftlicher, ökonomischer und ökologischer Resilienz begreift.

Das Strategiepapier stellt 15 Empfehlungen auf drei zentralen Feldern auf, um den Schwund der Bestäuber rückgängig zu machen:

1. Einheitliche Gesetze: Politische Ziele müssen aufeinander abgestimmt werden. Es dürfe nicht sein, dass Insektenschutz geplant, aber gleichzeitig der Einsatz schädlicher Chemikalien durch Subventionen gefördert wird.

2. Bildung stärken: In Berufen, die mit Landwirtschaft, Landschaftsplanung und Städtebau zu tun haben, müsse das Wissen über die Bedürfnisse von Insekten besser verankert werden.

3. Zusammenarbeit vor Ort: Landwirtschaft, Imkerei und Naturschutzverbände müssten von Anfang an in die Planung von Schutzmaßnahmen einbezogen werden, damit diese in der Praxis funktionieren.

Über die Autorinnen und Autoren

Die Verfasserinnen und Verfasser des Strategiepapiers repräsentieren acht große, von der EU finanziell geförderte Forschungsverbünde: Butterfly, VALOR, PollinERA, WildPosh, AGRI4POL, ProPollSoil, RestPoll und Safeguard. Sie alle befassen sich mit Bestäubungsthemen.

Ingolf Steffan-Dewenter koordiniert den Verbund Safeguard. Dieser erforscht die Ursachen für das Verschwinden von Bestäubern sowie die ökologischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Auswirkungen. Die Verbundpartner entwickeln Management- und Politikleitlinien zum Schutz wildlebender Bestäuber.

Universität Würzburg

Originalpublikation:

van der Sluijs, J. P., Simon Delso, N., Axelman, J., Bartomeus, I., Breeze, T., Bremer, S., Damiens, F. L. P., Filipiak, M., Gallai, N., Kleftodimos, G., Klein, A.-M., Knapp, J., Langlade, N., Leonhardt, S. D., Leventon, J., Li, X., Michez, D., Miettinen, M., Nottebrock, H., … Zhang, J. (2026). Towards pollinator stewardship in all policies: Policy incoherence in the EU is a major barrier to pollinator restoration (Version Preprint). Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.20715670

Einzigartige Symbiose verleiht Einzeller Magnetsinn

Tue, 21 Jul 2026 11:26:58 +0200

Die Forschenden fanden das neue Wimperntierchen Tropidoatractus magnetotacticus in sauerstoffarmen Fluss-Sedimenten aus der Nähe von Libreville in Gabun. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass es winzige Magnetitpartikel besitzt, die in einer perlenkettenartigen Struktur angeordnet sind und ihm helfen, sich am Magnetfeld zu orientieren – und dass diese Partikel von lebenden bakteriellen Symbionten im Inneren des Einzellers stammen. „Als wir diese Zellen zum ersten Mal beobachteten, wurde uns sofort klar, dass wir etwas Ungewöhnliches vor uns hatten. Die Entdeckung, dass sie sich mithilfe dieser Endosymbionten orientieren, offenbarte eine faszinierende neue Art und Weise, wie Eukaryoten das Erdmagnetfeld nutzen können“, sagt Leon Kaub, gemeinsam mit Mitali Chitnis Erstautor der Studie.

Kooperation als Anpassung an den Lebensraum

Zudem legten die mikroskopischen Aufnahmen nahe, dass das Wimperntierchen noch weitere mikrobielle Partner besitzt. Genetische Analysen bestätigten dies: Neben den Magnetit-bildenden Symbionten beherbergt das Wimperntierchen auch methanproduzierende Archaeen, die Stoffwechselprodukte des Wimperntierchens verwerten und damit vorteilhafte Bedingungen für den Energiestoffwechsel der Partner in den sauerstofffreien Sedimenten schaffen. Gemeinsam mit der Orientierung am Erdmagnetfeld, die den Wimperntierchen hilft, nach unten zu schwimmen und schneller in sauerstoffarme Sedimente zu gelangen, ermöglicht diese Symbiose allen Partnern ein effizienteres Überleben in ihrer ökologischen Nische.

„Unser Fund eröffnet neue Perspektiven auf die Evolution des Magnetsinns“, sagt Chitnis. „Demnach kann diese Fähigkeit nicht nur durch die Evolution eines einzelnen Organismus entstehen, sondern auch aus einer langfristigen Symbiose verschiedener Mikroorganismen hervorgehen.“ Orsi ergänzt: „Nachdem diese Art der Symbiose nun entdeckt wurde, gehe ich davon aus, dass noch viele weitere ähnliche Kooperationen in sauerstofffreien Umgebungen entdeckt werden und dass diese Zusammenhänge häufiger vorkommen als bisher bekannt.“

Ludwig-Maximilians-Universität München

Originalpublikation:

M. Chitnis, L. Kaub et al.: Magnetotaxis in an anaerobic ciliate via tripartite syntrophy. PNAS 2026, https://doi.org/10.1073/pnas.2609513123

Blutgefäße lotsen Immunzellen zur Metastase

Tue, 21 Jul 2026 11:15:10 +0200

Immuntherapien sollen körpereigene Abwehrzellen in die Lage versetzten, Krebszellen zu erkennen und zu zerstören. Doch sprechen viele Patientinnen und Patienten nur begrenzt auf diese Behandlungen an. Ein wichtiger Grund dafür ist, dass die Immunzellen häufig gar nicht erst in ausreichender Zahl in den Tumor gelangen. Ein Team um Studienleiter Hellmut Augustin, vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und Universität Heidelberg, wollte deshalb verstehen, welche Rolle die Blutgefäße in Tumoren bei diesem Prozess spielen.

Blutgefäße als Wegweiser für Immunzellen

Augustin und sein Team konzentrierte sich auf Lebermetastasen, die häufig bei fortgeschrittenen Krebserkrankungen auftreten und sich nur unzureichend durch Immuntherapien behandeln lassen. In den Blutgefäßen der Metastasen entdeckten die Forschenden eine spezielle Untergruppe der Zellen, die das Innere der Adern auskleiden. Diese als Endothelzellen bezeichneten Zellen produzieren ein zentrales Enzym des Fettstoffwechsels, die Lipoprotein-Lipase (LPL). LPL-produzierende Endothelzellen wirken wie Wegweiser für aktivierte T-Zellen – jene Gruppe der Immunzellen, die den Tumor gezielt angreifen können. Je mehr dieser LPL-produzierenden Endothelzellen in der Metastase vorhanden waren, desto mehr T-Zellen konnten in den Tumor eindringen und dort die Krebszellen bekämpfen.

Gefäßwandzellen zeigen Steckbrief des Tumors

Die LPL-reichen Endothelzellen nutzen dafür einen Trick: Sie präsentieren Tumorbestandteile auf ihrer Oberfläche. Fachleute sprechen dabei von „Antigenpräsentation“. Normalerweise übernehmen diese Aufgabe spezialisierte Immunzellen. Das Team um Augustin zeigte nun, dass das Enzym LPL auch die Untergruppe der Gefäßwandzellen innerhalb von Tumoren dazu in die Lage versetzt. Die Endothelzellen zeigen den vorbeiströmenden T-Zellen gewissermaßen „Steckbriefe“ des Tumors und machen sie so auf die Krebszellen aufmerksam.

Dadurch erkennen die T-Zellen leichter, wo sich Tumorgewebe befindet, und wandern gezielt aus den Blutgefäßen in den Tumor ein und bekämpfen ihn. „Blutgefäße sind nicht nur passive „Rohrleitungen“ zur Versorgung des Tumors, sondern instruieren aktiv das Immunsystem und helfen T-Zellen dabei, metastatische Tumorzellen zu erkennen und anzugreifen“, sagt Xiaowen Zhang, Erstautorin der Arbeit.

LPL verbessert Tumorkontrolle

In verschiedenen experimentellen Modellen an Mäusen mit Melanom-Metastasen in der Leber zeigten die Forscher: Steigt die Menge von LPL in den Gefäßwandzellen, gelangten mehr T-Zellen in die Metastasen und die Tumoren bildeten sich stärker zurück. Wurde LPL dagegen ausgeschaltet, war die Immunantwort deutlich schwächer.
Die Entdeckung eröffnet neue Perspektiven für die Krebsimmuntherapie. Besonders bei sogenannten „immunologisch kalten“ Tumoren, die bislang nur schlecht auf Immuntherapien ansprechen, könnte eine gezielte Aktivierung dieses Mechanismus künftig helfen, mehr Immunzellen in den Tumor zu schleusen.

Hinweise auf klinische Relevanz

Analysen menschlicher Lebermetastasen verschiedener Tumoren bestätigten die klinische Relevanz der Ergebnisse: In Tumoren mit einer hohen Zahl LPL-positiver Blutgefäße fand sich eine hohe Anzahl eingewanderter T-Zellen. „Wir zeigen hier erstmals einen überraschenden Mechanismus, über den das Blutgefäßsystem die Tumorabwehr reguliert“, erklärt Studienleiter Hellmut Augustin. Ko-Studienleiter Mahak Singhal ergänzt: „In vielen metastatischen Tumoren finden die T-Zellen keinen Zugang ins Tumorgewebe. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gezieltes Reprogrammieren der Tumorgefäße dazu beitragen könnte, solche therapieresistenten Tumoren für Immuntherapien empfänglich zu machen.“

Deutsches Krebsforschungszentrum

Originalpublikation:

Xiaowen Zhang, Miki Kamiyama, Margaret Tulessin, Lorna Rinck, Jan-Philipp Mallm, Michael Kilian, Dennis A. Agardy, Mathias Heikenwälder, Michael Platten, Carolin Mogler, Mahak Singhal, Hellmut G. Augustin: LPL-positive endothelial cells control T cell homing in liver metastasis. Cancer Discovery 2026, https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-25-1411