Zellzuständen

Zellzustände bezeichnet den funktionellen Status einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie werden durch das Muster der Genexpression, den Stoffwechsel, das Epigenom, Signale aus der Umgebung sowie den differentiellen Entwicklungsstand der Zelle bestimmt. Zellzustände sind dynamisch und können sich rasch verändern, zum Beispiel durch Entwicklung, äußere Stimuli oder Zellinteraktionen.

Man unterscheidet zentrale Zustandskategorien: Ruhezustand, Proliferation, Differenzierung, Seneszenz und Aktivierungszustände, insbesondere in Immunzellen. Zustände ergeben sich aus Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik und spiegeln zugrunde liegende Signalkaskaden sowie epigenetische Konfigurationen wider.

Zellzustände lassen sich mit modernen Einzelzelltechniken erfassen. Einzelzell-RNA-Sequenzierung, Proteomik- und Metabolomik-Analysen sowie bildgebende Verfahren ermöglichen die Bestimmung der Zustände einzelner Zellen in Geweben. Aus diesen Daten lassen sich Zustandskarten erstellen, Entwicklungs- oder Reifungslinien rekonstruieren und Übergänge zwischen Zuständen mithilfe von Trajektorienanalysen modellieren.

Die Kenntnis von Zellzuständen ist zentral für Biologie und Medizin. Sie erklärt Gewebeheterogenität, Regulationsnetzwerke und die Rolle von Zellzuständen in Entwicklung, Heilung und Krankheit. In Bereichen wie Krebsforschung, Immuntherapie und Stammzellforschung liefern Zustandsanalysen Einsichten für Therapeutika und Vorgehensweisen.

Zusammengefasst beschreiben Zellzustände die aktuelle funktionelle Station einer Zelle, ihre potenziell reversible Natur und die Dynamik, mit der Zellen zwischen Zuständen wechseln.