Translationale Medizin Translational Medicine

Forschungsgruppe
Research Group
Translationale Medizin
Fibronektin – ein Molekül zwischen den Zellen
Translational Medicine
Fibronectin – a Molecule between the Cells
P r o f . D r. I n a a m N a k c h b a n d i
D
Prof. Dr. Inaam Nakchbandi
[email protected]
www.biochem.mpg.de/nakchbandi
Ohne Fibronektin sind das Tumorwachstum und die Bildung von Blutgefäßen,
die Tumore mit Nährstoffen und
Sauerstoff versorgen, verlangsamt.
Daher ist die Lebenserwartung nach
Zugabe von Tumorzellen in Abwesenheit
von Fibronektin (rote Linie) erhöht.
Without Fibronectin both tumor growth
and the formation of blood vessels –
which supply the tumor with nutrients
and oxygen – are decreased. Therefore
the life span after tumor cell injection is
increased in the absence of fibronectin
(red line).
amit Gewebe und Organe des Körpers ihre
Form bewahren und am richtigen Platz bleiben, werden sie von Bindegewebe umgeben.
Dies verleiht Struktur und dient unter anderem
als Schutzhülle. Ein wichtiger Baustein des Bindegewebes ist das Strukturprotein Fibronektin.
Es ist ein Bestandteil der extrazellulären Matrix
– also der Elemente eines Gewebes, die sich
außerhalb der Zellen befinden. Aber Fibronektin
ist mehr als bloßer Kitt, sondern erfüllt zwischen
den Zellen vielfältige Aufgaben: es ist beteiligt am
Wachstum von Embryos, hilft Wunden zu heilen
und spielt eine wichtige Rolle, wenn Zellen wandern oder sich anheften. Inaam Nakchbandi und
ihr Team untersuchen die Funktionen von Fibronektin in verschiedenen Geweben und welche
Rolle es bei Erkrankungen wie Krebs, Osteoporose oder Leberfibrose spielt.
Dabei handelt es sich um einen Umbauvorgang in der Leber, der zu einem starken Anstieg
von Binde- beziehungsweise Narbengewebe
und im schlimmsten Fall zu Leberversagen führt.
Bisher konnten Wissenschaftler nur annehmen,
dass eine Verminderung von Fibronektin diesen
Prozess abmildert. Um dieser Hypothese nachzugehen, verwendete Nakchbandis Forschungsgruppe „Translationale Medizin“ ein kleines
Peptidmolekül,welchesdieBildungvonFibronektinab-
F
or tissue and organs to maintain right
position and proper form, the cells must
be held together by connective tissue. It gives
structure and serves as a protective cover. One
important component of the connective tissue
is fibronectin, a large structural protein of the
so-called extracellular matrix, which basically
comprises all tissue components that lie outside
of the cell. But fibronectin is more than just an
adhesive: it fulfills versatile tasks between the
cells and plays for instance a significant role in
embryogenesis, wound healing, cell migration
and cell adhesion. Inaam Nakchbandi and her
team are studying the functions of fibronectin
in different tissues and its role in diseases like
cancer, osteoporosis and liver fibrosis.
This describes a remodeling process of the
liver, leading to a severe increase of connective
or scar tissue, and in the worst case, to
acute liver failure. So far, scientists could only
hypothesize, that a reduction of fibronectin
would attenuate these symptoms. To address
this question, Nakchbandi‘s Research Group
“Translational Medicine” administered a small
peptide molecule, which was able to inhibit the
accumulation of fibronectin. In the subsequent
analyses the researchers observed a decrease of
fibrotic tissue formation.
Häufen Zellen (Kerne in blau)
Fibronektin an (rot, Bild links),
kann das unter anderem bei
der Krankheit Leberfibrose
eine Rolle spielen. Ein kleines
Peptid kann die Bildung von
Fibronektinfibrillen verhindern
(Bild rechts). In der Folge
können die Forscher eine
verbesserte Leberfunktion
feststellen.
lagerungen unterbindet. In der Folge konnten die
Forscher beobachten, dass sich tatsächlich weniger fibrotisches Gewebe bildete.
Auch in der Krebsforschung konnte Nakchbandis Forschungsgruppe Ergebnisse beisteuern, um die Rolle von Fibronektin zu erforschen
und aufzuklären. Denn laut den Wissenschaftlern hilft Fibronektin den Tumoren, sich im Körper auszubreiten, da es an der Entstehung von
neuen Blutgefäßen beteiligt ist. Diese versorgen die Krebszellen zum einen mit zusätzlichen
Nährstoffen und ermöglichen ihnen darüber hinaus den Zugang zum Blutkreislauf – quasi der
Autobahn des menschlichen Körpers. Die Wissenschaftler wiesen nach, dass weniger Fibronektin im Blut auch zu weniger Fibronektin im
Krebsgewebe führte und die Tumoren langsamer
wuchsen. Wie angenommen verringerte sich die
Bildung neuer Blutgefäße durch geringere Mengen Fibronektin. Zudem zeigten Krebspatienten
mit wenig Fibronektin eine wesentlich bessere
Prognose. Diese Ergebnisse könnten möglicherweise in Zukunft helfen, neue Therapieansätze
zu entwickeln.
By elucidating the role of fibronectin,
Nakchbandi‘s group could also gain new insights
into the mechanisms of cancer. According to
the scientists, fibronectin is an important factor
with regards to tumor dissemination, since it is
implicated in the formation of new blood vessels.
These are not only essential for the supply of the
tumor with nutrients but also enable tumor cells
to enter blood circulation – quasi the highway
of the human body. The scientists could prove
that low fibronectin concentrations in the blood
of cancer patients were associated with reduced
concentrations in the respective tumors, which
consequently were growing more slowly. As
hypothesized, the formation of new blood
vessels was impaired by the low levels of
fibronectin. Moreover, cancer patients with little
fibronectin showed a much better prognosis.
These results could potentially be helpful for the
development of new therapeutic directions in
the future.
Die Forschungsgruppe „Translationale Medizin“
von Inaam Nakchbandi ist ein Tandemprojekt der
Max-Planck-Gesellschaft und der Universität Heidelberg. Kooperationspartner innerhalb der MaxPlanck-Gesellschaft ist die Abteilung „Molekulare
Medizin“ des MPI für Biochemie. Ziel der Kooperation ist es, patientenorientierte klinische Forschung und Grundlagenforschung zu kombinieren.
The Research Group “Translational Medicine”
of Inaam Nakchbandi is a tandem project of
the Max Planck Society and the University of
Heidelberg. The cooperation partner within the
Max Planck Society is the Research Department of
“Molecular Medicine” at the MPI of Biochemistry.
The aim of the cooperation is to combine patientoriented clinical and basic research.
Prof. Dr. Inaam Nakchbandi
1991
MD at the University of Damascus, Syria
1993 – 1996 Residency in Internal Medicine, Abington Memorial Hospital, USA
1996 Fellowship, then associate research scientist at the Yale University School of Medicine,
New Haven, USA
2000 – 2004 Physician at the University of Heidelberg, Germany
2003
Habilitation in Internal Medicine, University of Heidelberg, Germany
2004
Staff Scientist at the MPI of Biochemistry, Martinsried
Since 2005 Head of the Research Group “Translational Medicine“ at the MPI of Biochemistry, Martinsried
Since 2010 apl. Professorship, University of Heidelberg, Germany
When cells (nuclei in blue) accumulate fibronectin (red, left
panel), this may have major
implications for diseases like
liver fibrosis. A small peptide
is able to prevent fibronectin
assembly (right panel). In
the subsequent analyses the
researchers observe improved
liver function.
Selected Publications
Altrock E, Sens C, Kawelke N, Vasel M, Dooley S and Nakchbandi IA (2014).
”Inhibition of fibronectin deposition improves experimental liver fibrosis”
J Hepatol 62, 625-33.
von Au A, Vasel M, Kraft S, Hackl N, Sens C, Marx A, Stroebel P, Hennelotter J,
Todenhöfer T, Stenzl A, Schott S, Sinn HP, Wetterwald A, Bermejo JL, Cecchini
MG and Nakchbandi IA (2013). ”Circulating fibronectin controls tumor growth”
Neoplasia 15, 925-38.
Kawelke N, Vasel M, Sens C, von Au A, Dooley S and Nakchbandi IA (2011).
”Fibronectin protects from excessive liver fibrosis by modulating the availability
of and responsiveness of stellate cells to active TGF-β” PLoS One 6, e28181.
54 | 55