Volltextsuche über das Angebot:

5 ° / 3 ° Regen

Navigation:
Der Kampf der Proteine und das Asthma

T-Zellen-Forschung Der Kampf der Proteine und das Asthma

Wie ein Typ von ­Immunzellen entsteht,  der an ­allergischen ­Erkrankungen wie ­Asthma ­beteiligt ist, erforschen Wissenschaftler der ­Philipps-Universität.

Voriger Artikel
Die „Sprache der Lunge“ verstehen
Nächster Artikel
Fischsoßen-Fabrik aus dem alten Rom

Profesorin Magdalena Huber (rechts) und Professor Michael Lohoff begutachten am Rechner das Ergebnis einer Versuchsreihe zum Verhalten von Proteinen.

Quelle: Till Conrad

Marburg. Seit Jahren erforschen Wissenschaftler um Professor Michael Lohoff die Wirkungsweise der körpereigenen T-Zellen – einer bestimmten Form von weißen Blutkörperchen, die im Knochenmark entstehen, im Thymus (einem Organ unterhalb des Brustbeins) ausreifen und dann im Blutkreislauf die Aufgabe haben, eingedrungene Schadstoffe zu erkennen und zu eliminieren.

T-Zellen tragen also zur Immunabwehr des Körpers gegen Wurmbefall und Krebserkrankungen bei, sind aber auch an Autoimmunerkrankungen und Asthma beteiligt. Die Immunzellen spezialisieren sich auf bestimmte Leistungen, wenn äußere Reize sie zur Reifung anregen; man spricht hierbei von Zell-Differenzierung. „Entscheidend ist das Mikroklima, in dem die Zellen sich entwickeln“, erklärt Professor Dr. Magdalena Huber. Welche Zelle sich wie entwickelt, wird durch das netzartige Zusammenwirken von Genen gesteuert, die sich gegenseitig an- oder abschalten und ist Gegenstand weltweiter Forschungen.

Das Forscherteam um Professorin Huber und ihren Mainzer Kollegen Professor Dr. Tobias Bopp hat sich nun auf den Einfluss bestimmter T-Zellen auf die Entstehung der Volkskrankheit Asthma spezialisiert.

Die Forscher untersuchten das Zusammenspiel zweier Proteine, nämlich der „Interferon-regulierenden Faktoren“ IRF1 und IRF4, die an der Entwicklung von Immunzellen beteiligt sind. Das Team fand heraus, dass die beiden Proteine gegeneinander arbeiten, wenn sich ein bestimmter Typ von T-Helferzellen entwickelt, die Th9-Zellen. Th9-Zellen sind durch die Produktion des Proteins Interleukin 9 (IL-9) gekennzeichnet. Es steht im Verdacht, die Entstehung von Asthma mindestens zu begünstigen.

Im Mausmodell ließ sich der Nachweis bereits erbringen

Professorin Huber und ihr Team haben nun nachgewiesen, dass das eine Protein, nämlich IRF 1, die Produktion von IL-9 unterdrückt, das andere, IRF 4, sie fördert. Die Forschungsgruppe vermutet nun aufgrund ihrer Ergebnisse, dass IRF1 und IRF4 um die Kopplung an ein Gen konkurrieren, das die Bauanleitung für IL-9 enthält. Vereinfacht formuliert: Setzt sich das IRF1-Protein durch, werden weniger IL-9-Zellen produziert;  setzen sich mehr IRF-4-Proteine bei dem Konkurrenzkampf durch, entstehen mehr IL-9-Zellen im Körper – mit dem Ergebnis, dass Patienten möglicherweise anfälliger für die Herausbildung von Asthma werden.

Im Mausmodell ließ sich der Nachweis bereits erbringen, dass IRF1 die krankmachende Wirkung von Th9-Zellen begrenzt.  „Asthmatiker könnten ein gestörtes Gleichgewicht der beiden Faktoren besitzen und aus diesem Grund mehr Asthma-förderndes IL-9 produzieren“, erklärt die Marburger Erstautorin Lucia Campos Carrascosa von der Arbeitsgruppe von Huber. „Unsere in der Zeitschrift „Nature Communications“ soeben publizierte Studie belegt, dass das Molekülverhältnis zwischen IRF1 und IRF4 das Schicksal von Th9-Zellen beeinflusst“, fasst Huber zusammen. „Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von allergischen Erkrankungen wie Asthma.“ Huber macht aber auch klar, dass sich die Forschergruppe noch auf der Ebene der Grundlagenforschung befindet. Bis sich die Erkenntnisse so verdichtet haben, dass eine Behandlung von Asthmapatienten erfolgversprechend ist, vergehen noch mindestens zehn Jahre, schätzt Huber. Zunächst geht es darum, Zellen zu isolieren, sie mit IRF-1-Proteinen zu „infizieren“, reifen zu lassen und erneut zu implantieren. Der Mausversuch,  Zelltransfer und genetische Veränderung seien unabdingbar, um die Wirkungsweise genauer zu bestimmen sei dafür unabdingbar, sagt Professorin Huber, .

Wie viele vergleichbare Forschungsvorhaben ist auch die Erforschung der Entstehungsbedingungen von Asthma wissenschaftliches Teamwork: Die Marburger arbeiten mit Kollegen aus Mainz und Osaka zusammen, Stipendien gibt es unter anderem von der Studien-stiftung des Deutschen Volkes.

von Till Conrad

Seltene Erden bringen Zellen zum Leuchten

Die Welt der T-Zellen ist inzwischen zu einem international anerkannten Forschungszweig geworden. Eine Forschergruppe sucht Wege, ihre Veränderungen besser zu sehen.
Die große Familie der T-Zellen ist zuerst von dem australischen Forscher Jacques Miller entdeckt worden. Er fand vor mehr als 50 Jahren heraus, dass die weißen Blutkörperchen im menschlichen Körper in die T-Lymphozyten (T-Zellen) und B-Lymphozyten unterteilt werden können, und dass Erstere den Letzteren bei der Produktion von Antikörpern „helfen“. Die entscheidende Rolle der T-Zellen für die Bekämpfung von Infektionen, aber auch gentechnischen Defekten oder Krebs, ist seit dieser Zeit Gegenstand von Forschungen auf der ganzen Welt.

Dabei ist entscheidend, dass es zahlreiche Unterarten dieser T-Zellen gibt. Wie sich eine T-Zelle entwickelt, also zu welcher Unterart sie sich ausprägt, ist abhängig von dem Mikro-Milieu, in dem sie sich entwickelt, sagt Professor Michael Lohoff. Je nach Eigenschaft der umgebenden Zellen entwickeln sich T-Zellen in die eine oder die andere Richtung.

Spannend ist deswegen für den Mikrobiologen und Immunologen herauszufinden, welche Bedingungen eintreten müssen, damit T-Zellen bestimmten ­Modifikationen unterworfen werden – unter welchen Bedingungen eine T-Zelle ein Karzinom bekämpft oder Asthmakranken helfen kann – oder unter welchen Bedingungen ein Zuviel an T-Zellen sogar eine schädliche Wirkung haben kann.

Bei einer Größe von durchschnittlich 7,5 Mikrometern oder anders ausgedrückt, 7,5 Tausendstel Millimetern ist für diese Forschung entscheidend, die T-Zellen nicht nur zu „behandeln“ (also sie zu verändern) sondern auch, sie im menschlichen Körper sichtbar zu machen und ihre individuellen Charakteristika zu entschlüsseln. Bisher gelang dies, indem unterschiedlich fluoreszierende Makromoleküle an die T-Zellen gleichsam angeheftet wurden, sodass jedes Makromolekül einen unterschiedlichen Rezeptor auf den T-Zellen erkennt. Durch störende Überlappungen der verwendeten Fluoreszenzen war hier aber die Menge an gleichzeitig einsetzbaren Makromolekülen und damit die Möglichkeit der T-Zell-Charakterisierung begrenzt.

Eine deutschlandweite Forschergruppe unter Leitung von Professor Michael Lohoff geht nun andere Wege. Sie arbeitet mit dem Verfahren der Massenspektrometrie, bei dem, grob gesagt, einzelne Moleküle in einem Magnetfeld beschleunigt werden. Die Makromoleküle werden hier statt mit Fluoreszenzfarbstoffen mit verschiedenen seltenen Erden „beklebt“, erläutert Lohoff. Da diese im Signal der Spektrometrie eine viel geringere Überlappung aufweisen, können viel mehr verschiedene Makromoleküle gleichzeitig eingesetzt werden.

Dies ermöglicht eine viel bessere Charakterisierung der T-Zellen und die Hoffnung, einzelne Untertypen gezielt beeinflussen zu können.

Die Arbeitsgruppe besteht neben Lohoff aus Professor Susanne Pfefferle (Organbank), Professor Magdalena Huber, Professor Tobias Bopp (Mainz/Schwerpunkt Asthma), Professor Rike Berberich-Siebelt (Würzburg/Collitis), Professor Andreas Radbruch und Dr. Hyun-Dong Chang (beide Deutsches Rheumazentrum Berlin/Analytik). Die Forschungen über die Markierung und Kennzeichnung von T-Zellen mittels der Massenspektrometrie wird für drei Jahre mit einer Million Euro unterstützt.
Lohoff hofft, dass die Forschungen danach in einen Sonderforschungsbereich münden.

von Till Conrad

 
Hintergrund: Der Thymus und sein Entdecker
Professor Jacques Miller ist berühmt für seine Entdeckung der Funktion des Thymus, „Er hat unser Verständnis von Infektion und Krankheit revolutioniert“, schwärmt Lohoff anlässlich eines Vortragsbesuchs von Miller in Marburg. Im Jahr 1958 entdeckte Miller während seiner Forschung zu Leukämie, dass neben den bisher bekannten Organen ein weiteres Organ im menschlichen Körper existiert, der Thymus.
Der Thymus spielt für das menschliche Immunsystem eine bedeutende Rolle. In diesem kleinen Organ lernt ein Teil der weißen Blutkörperchen, die T-Zelle, fremde und körpereigene Strukturen voneinander zu unterscheiden und gegebenenfalls anzugreifen. Dafür werden die Immunzellen hier so geprägt, dass sie körpereigene Oberflächenstrukturen (Antigene) von körperfremden Antigenen (zum Beispiel auf Bakterien oder Viren) unterscheiden können. Dies ist wichtig, um zu verhindern, dass die Immunzellen den eigenen Körper angreifen.
 Miller ist der bisher letzte Forscher, der ein menschliches Organ entdeckt hat. Heute wird der Thymus gemeinsam mit dem Knochenmark als primäres lymphatisches Organ bezeichnet. Das bedeutet: In Thymus und Knochenmark entwickelt sich das Immunsystem und reift heran.
 
Zur Person
Professorin Dr. Magdalena Huber (50) ist seit 2014 W2-Professorin am Institut für medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene. Sie studierte Biologie in Warschau und Erlangen/Nürnberg, war nach ihrem Diplom 1992 Lehrbeauftragte am Institut für Mikrobiologie in Warschau und anschließend DFG-Stipendiatin in Erlangen/Nürnberg. Nach ihrer Promotion arbeitete Magdalena Huber zunächst als Post-Doc in Erlangen/Nürnberg, ehe sie nach einer Familienpause 2003 eine Stelle in Marburg annahm. Professorin Huber ist seit 2007 Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Immunologie und richtet den jährlich stattfindenden Kongress von T-Zellen-Forschern in Marburg aus. Ihr Forschungsschwerpunkt sind allergische und Autoimmunkrankheiten.
Voriger Artikel
Nächster Artikel