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Synthetischer Botenstoff bringt Immunsystem auf Touren

Prof. Percy Knolle (rechts) erforscht mit seiner Arbeitsgruppe unter anderem die Regulation von Immunantworten in der Leber.
Foto: Andreas Heddergott / TUM

Um einen langanhaltenden Schutz vor Infektionen zu entwickeln, müssen bestimmte Immunzellen, die so genannten T-Lymphozyten, aktiviert werden. Bisher war bekannt, dass dieser Prozess nur in den Lymphknoten und der Milz stattfindet. Ein Forschungsteam vom Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) fand jetzt heraus, dass T-Zellen auch in der Leber aktiviert werden können – direkt und sehr viel schneller über einen neuen Signalweg. Die Ergebnisse, die jetzt in Cell Reports veröffentlicht wurden, könnten für die Verbesserung von Impfstoffen eingesetzt werden.

Befällt ein Erreger eine Körperzelle, müssen T-Lymphozyten die infizierte Zelle erkennen und sie zerstören. Bisher war bekannt, dass sie hierfür in den Lymphknoten oder der Milz ein „Trainingsprogramm“ durchlaufen. Eine wichtige Rolle spielen dabei „Programmier-Zellen“, die den T-Lymphozyten Erregerbestandteile präsentieren. So lernen T-Lymphozyten diese Komponenten zu erkennen und entwickeln sich zu spezifischen Killer-Zellen. Forscherteams um Prof. Percy Knolle vom Klinikum rechts der Isar und der Universität Bonn sowie um Prof. Stefan Rose-John von der CAU (Biochemisches Institut, Medizinische Fakultät) haben nun einen zweiten Weg entdeckt, wo und wie T-Lymphozyten für diese Schutzfunktion gegen Erreger programmiert werden können.

Die Forscher identifizierten die Leber als immunologisches Organ, in dem spezielle Gewebezellen als „Programmier-Zellen“ die T-Lymphozyten auf den Kampf gegen infizierte Zellen vorbereiten. Sie konnten auch den genauen molekularen Kode entschlüsseln, den diese Gewebezellen verwenden, um T-Lymphozyten mit besonderen Fähigkeiten für die Bekämpfung von Infektionen auszustatten. „Dieser neue Mechanismus ist vor allem deshalb interessant, weil dabei die T-Zellen direkt und sehr schnell aktiviert werden – in nur 18 statt 72 Stunden“, erklärt Percy Knolle.

Synthetischer Botenstoff als Impfverstärker

Die entscheidende Rolle spielt dabei ein natürlicher Botenstoff der Interleukin-Familie, das IL-6/sIL-6R. Dieser wirkt erst, wenn sich die zwei Einzelkomponenten (IL-6 und sIL-6R) zusammenfinden. Für die Substanz war bisher nur eine Funktion in der Regeneration und in der Entwicklung von Entzündungsreaktionen bekannt. Die Wissenschaftler zeigten jetzt, dass die T-Lymphozyten in der Leber direkten Kontakt zu den dortigen „Programmier-Zellen“ eingehen und dabei IL-6/sIL-6R sehr effizient die Aktivierung der T-Zellen übernimmt.

Nachdem die Forscher dieses neue Wirkprinzip entschlüsselt hatten, konnten sie einen von Stefan Rose-John entwickelten synthetischen Designer-Botenstoff, das sogenannte Hyper-IL-6 gezielt für die Stimulation von T-Lymphozyten einsetzen. In diesem Konstrukt werden die beiden normalerweise getrennten Einzelkomponenten direkt fest miteinander verknüpft. „In Kombination mit den bereits bekannten Mechanismen der T-Lymphozyten Stimulation lässt sich Hyper-IL-6 in einer gezielten ‚Hyper-Stimulation‘ von T-Lymphozyten gezielt für therapeutische Zwecke einsetzen. Für die Verbesserung von Impfungen könnte das ein wichtiger Schritt sein“, sagt Percy Knolle.

Bei den aktuellen Impfungen werden neben Bestandteilen des Erregers auch zusätzliche Stoffe, so genannte Adjuvantien, angewendet. Sie führen indirekt über Zwischenschritte dazu, dass die T-Lymphozyten aktiviert werden und ein Immunschutz aufgebaut wird. „Wir hoffen, dass wir mit Hyper-IL-6 ein neues sehr effektives Adjuvans in der Hand haben, das die T-Zellen direkt und damit auch sehr viel schneller aktivieren kann. Erkrankungen wie chronische bakterielle und virale Infektionen, die bisher nicht auf Impfungen angesprochen haben, könnten so bekämpft werden.“ ergänzt der Wissenschaftler.

Gemeinsame Presseerklärung der CAU und der Technischen Universität München.

Originalpublikation:

Böttcher J.P., Schanz O., Garbers C., Zaremba A., Hegenbarth S., Kurts C., Beyer M., Schultze J.L., Kastenmüller W., Rose-John S., and Knolle P.A., IL-6 trans-Signaling-Dependent Rapid Development of Cytotoxic CD8+ T Cell Function, Cell Reports, 2014.

DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.008

Kontakt:

Prof. Dr. Stefan Rose-John

Biochemisches Institut

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Tel.: (0431) 880-3336

E-Mail: rosejohn@biochem.uni-kiel.de

www.uni-kiel.de/biochemie/

Prof. Dr. Percy Knolle

Institut für Molekulare Immunologie/Experimentelle Onkologie

Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München

Tel.: (089) 4140-6921

E-Mail: percy.knolle@tum.de

www.imi.med.tum.de