Wie Zellen Kräfte spüren

Unsere Zellen verändern sich ständig, sie reagieren auf Reize aller Art. Wenn Haut gedehnt wird, wird sie länger. Wenn der Körper altert, entstehen Falten – auf der Stirn, um die Augen, an den Mundwinkeln. Auch bei Tumoren verändert sich die Beschaffenheit von Gewebe. So kann etwa Brustkrebs durch das Ertasten eines verhärteten Knotens diagnostiziert werden. „Zellen sind unglaublich wandelbar", sagt Sara Wickström. „Ich habe mich gefragt: Wie funktioniert das auf der molekularen Ebene?" 

Diese Frage führte die finnische Medizinerin und Zellbiologin zu einer grundlegenden Entdeckung: Zellen können mechanische Kräfte wie Druck, Zug oder Dehnung gewissermaßen fühlen. Solche Kräfte wirken bis in den Zellkern und können dort beeinflussen, welche Gene aktiv sind. Wickström gilt deshalb als eine der Begründerinnen eines neuen Forschungsfelds, der Zellkern-Mechanobiologie. Sie leitet das Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster und ist Forschungsdirektorin an der medizinischen Fakultät der Universität Helsinki. Für ihre Arbeit wird ihr am 18. September 2026 im Hamburger Rathaus der diesjährige Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft verliehen. 

Wenn Dehnung Gene verändert 

Für Wickström begann es mit einfachen Experimenten. „Ich habe Zellkulturen der Epidermis im Labor gedehnt, um herauszufinden, was passiert.“ Hautzellen boten sich dafür besonders an: Sie sind ständig mechanischen Kräften ausgesetzt und müssen darauf reagieren. 

Anschließend untersuchte Wickström, welche Gene in den gedehnten Zellen aktiv waren. Dabei stieß sie auf grundlegende Veränderungen. Die mechanische Belastung hatte offenbar Auswirkungen auf das Chromatin – die Verpackungsform des Erbguts im Zellkern. Sie besteht aus DNA und Proteinen und beeinflusst, welche Abschnitte der DNA für die Zelle zugänglich sind. Verändert sich das Chromatin, können dadurch Gene an- oder ausgeschaltet werden. „Ich erinnere mich an diesen Moment, als ich die Ergebnisse analysierte“, erzählt sie. „Mir wurde klar, dass ich auf etwas gestoßen war.“ 

Seither versuchen Wickström und weitere Forschende, diese Mechanismen besser zu verstehen. „Wir haben mit Zellkultur-Experimenten angefangen“, sagt sie. „Nun müssen wir herausfinden, wie echte Gewebe reagieren.“ Dabei zeigt sich, dass mechanische Veränderungen unter anderem beim Altern und bei Krebs eine Rolle spielen. Mit dem Alter wird Gewebe häufig steifer und verliert an Elastizität; auch Tumoren verändern ihre mechanische Umgebung. „Wir haben gezeigt, dass mechanische Kräfte in diesen Szenarien tatsächlich die Genexpression beeinflussen.“ 

Was Alterung und Krebs mit Mechanik zu tun haben 

Das neue Forschungsfeld der Zellkern-Mechanobiologie bringt zwei Leidenschaften Wickströms zusammen: Zellbiolologie und Physik. Sie studierte Medizin an der Universität Helsinki und arbeitete in Kliniken, was ihren Blick auf die Komplexität und Vielfalt von Erkrankungen wie Krebs prägt. „Selbst bei derselben Tumorart weicht der Tumor von Patient zu Patient etwas ab“, sagt sie.  

Heute untersucht ihr Labor, wie mechanische Kräfte zu dieser Vielfalt beitragen. „Wir wollen herausfinden, was die Veränderung von Zellen verursacht und wie sich der Fortschritt einer Krankheit teilweise durch mechanische Kräfte erklären lässt.“ Daraus wollen die Forschenden neue Mittel für die Diagnostik entwickeln. 

Vom Grundlagenwissen zur medizinischen Anwendung 

Wickström will mithilfe des Körber-Preisgeldes erforschen, ob Zellen über eine Art Gedächtnis verfügen. „Zellen reagieren in der Genexpression und im Chromatin auf äußere Kräfte“, sagt die Forscherin. „Wir wollen verstehen, ob Zellen und Gewebe sich an diese Effekte erinnern – und ob diese die zukünftige Entwicklung beeinflussen.“ So soll untersucht werden, ob sich mithilfe dieser Mechanismen die Vernarbung von Gewebe verhindern oder behandeln lässt. 

Weitere mögliche Anwendungen dieser Forschung in der Behandlung sind vielfältig – von Krebs bis hin zu altersbedingten Erkrankungen. „Selbst in gesunder Haut erleben Zellen ständig Mutationen“, sagt Wickström, „etwa aufgrund von UV-Strahlung.“ Mutationen können Krebs auslösen – doch Krebs bildet sich nicht in den mutierten Zellen selbst. „Die Frage ist also: Gibt es mechanische Reize, die eine Veränderung der Zelle mitauslösen – und damit ein Teil der Krankheit sind?“ 

Es begann mit Forschung zu Zellbiologie im Labor, die vor rund zehn Jahren zu bedeutenden Entdeckungen führte. 2025 gründete Wickström mit zwei Mitarbeitern ihres Labors das Startup MultivisionDx. Das Unternehmen will Mikroskopbilder von Gewebe mithilfe von KI analysieren, um Werkzeuge zur Krebsdiagnostik zu entwickeln.  

„Das zeigt, wie wichtig es ist, Grundlagenforschung zu unterstützen“, sagt Wickström. Die Linien der Wissenschaft seien lang, kaum ein Privatunternehmen würde solche Forschung über viele Jahre tragen. „Doch am Ende sind es diese grundlegenden Entdeckungen, die medizinische Innovationen hervorbringen können.“