Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Flexibilität statt Perfektion hilft bei der Erregerabwehr

19.02.2016

Bei der Abwehr von Krankheitserregern kann Flexibilität ein entscheidender Vorteil sein

Wenn ein Fremdstoff in den Körper eindringt, werden Antikörper gebildet, die den Eindringling anhand eines bestimmten Stoffes – dem Antigen - erkennen und bekämpfen. Während der Abwehrreaktion, werden Gedächtniszellen gebildet. Diese sorgen dafür, dass bei einem erneuten Auftreten des Erregers schneller und stärker reagiert werden kann.


Lymphknoten einer infizierten Maus. Die verschiedenfarbigen Cluster sind Keimzentren mit unterschiedlichen Dominanz-Leveln

© Gabriel D. Victora

Einer in „Science“ veröffentlichten Studie von Wissenschaftler des Whitehead Institutes for Biomedical Research, Cambridge, USA und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig, zufolge, ist es entgegen bisheriger Annahmen jedoch nicht so, dass ausschließlich nur Antikörper mit einem extrem passgenauen Schlüssel-Schloss-Prinzip für ein spezifisches Antigen gebildet werden.

Antikörper werden von einer bestimmten Art weißer Blutkörperchen, den B-Zellen oder B-Leukozyten, gebildet, die täglich durch unsere Lymphknoten patrouillieren und nach Pathogenen suchen. Wenn eine B-Zelle mit ihrem Rezeptor an ein Antigen bindet, wird diese Zelle entweder den halbwegs passenden Antikörper direkt produzieren oder sich an der Gründung eines Keimzentrums beteiligen. Keimzentren sind eine Ausbildungsstätte für Antikörper:

Die B-Zellen vermehren sich dort, diversifizieren ihre Antikörper durch Mutation und optimieren ihn durch Selektion. „Dadurch steigert sich über die Zeit die Affinität der Antikörper zu den Antigenen. Es bleiben quasi nur noch die effektivsten über. Diesen evolutionären Vorgang bezeichnet man als Affinitätsreifung“, sagt Michael Meyer-Hermann, Leiter der Abteilung „System-Immunologie“ am HZI.

Im Rahmen eines vom Human Frontiers Science Program geförderten Projekts wollten Meyer-Hermann und sein Kollege Gabriel Victora vom Whitehead Institute for Biomedical Research diese Theorie überprüfen und herausfinden, wie genau es zur Affinitätsreifung kommt.

Dazu kombinierten die Forscher Einzelzellsequenzierung mit Brainbow-Experimenten, einer in der Gehirn- und Entwicklungsforschung oft verwendete Methode. Darin werden die Mutterzellen mit zufälligen fluoreszierenden Proteinen gefärbt, diese geben sie dann an ihre Tochterzellen weiter.

„So lässt sich genau erkennen, welche Abstimmungslinie die Zellen haben und welche Gründerzellen ein Keimzentrum dominieren“, sagt Meyer-Hermann. „Nach dem bisherigen Erkenntnisstand gingen wir davon aus, dass nur wenige Zellen das Keimzentrum gründen und dass der starke Selektionsdruck zu einfarbigen Keimzentren führen sollte.“

Die Resultate der Sequenzierung waren verblüffend: „Bisher ging man von drei bis fünf Gründerzellen pro Keimzentrum aus. Wir haben jetzt gezeigt, dass es eher 100 sind“, sagt Meyer-Hermann. Die Brainbow-Experimente zeigten, dass die Keimzentren nicht so einfarbig werden wie gedacht. Neben einigen Zentren, die im Laufe des Antikörperselektionsprozesses einfarbig wurden, bestanden andere wiederum auch nach langer Zeit immer noch aus verschiedenen Farben.

In diesen Zentren gab es also keine Dominanz eines bestimmten, sondern eine Koexistenz von vielen verschiedenen Antikörpern.

Ein Grund dafür könnte sein, dass es nicht immer von Vorteil ist, sich perfekt auf einen Erreger einzustellen. Schließlich entwickeln sich die Erreger selbst auch ständig weiter. „Je spezifischer die Antikörper wirken, desto schlechter können sie auf Mutationen in den Pathogenen reagieren“, sagt Meyer-Hermann. „Eine gewisse Variabilität und Flexibilität könnte so entscheidend sein, um mit den sich ständig verändernden Pathogenen mitzuhalten“.

Langfristig könnten die Erkenntnisse bei der Entwicklung neuer Impfstoffe helfen, schließlich sind Antikörper eine entscheidende Grundlage für diese. „Wenn wir wüssten, was das Verhältnis von klonal dominanten und diversen Keimzentren beeinflusst, könnten wir in Impfprotokollen die Diversität der induzierten Antikörper an die Mutationsgeschwindigkeit des Erregers anpassen“, sagt Meyer-Hermann.

Originalpublikation:
Jeroen M.J. Tas, Luka Mesin, Giulia Pasqual, Sasha Targ, Johanne T. Jacobsen, Yasuko M. Mano, Casie S. Chen, Jean-Claude Weill, Claude-Agnès Reynaud, Edward P. Browne, Michael Meyer-Hermann, Gabriel D. Victora. Visualizing Antibody Affinity Maturation in Germinal Centers. Science. 2016 Feb 19. DOI: 10.1126/science.aad3439.

Über das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. www.helmholtz-hzi.de

Weitere Informationen:

http://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/flexibili... - Pressemitteilung

Susanne Thiele | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus Erdgas das Maximum herausholen
24.05.2016 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Horizontaler Gentransfer bei Stabschrecken nachgewiesen
24.05.2016 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit atomarer Präzision: Technologien für die übernächste Chipgeneration

Im Projekt »Beyond EUV« entwickeln die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena wesentliche Technologien zur Fertigung einer neuen Generation von Mikrochips mit EUV-Strahlung bei 6,7 nm. Die Strukturen sind dann kaum noch dicker als einzelne Atome und ermöglichen besonders hoch integrierte Schaltkreise zum Beispiel für Wearables oder gedankengesteuerte Prothesen.

Gordon Moore formulierte 1965 das später nach ihm benannte Gesetz, wonach sich alle ein bis zwei Jahre die Komplexität integrierter Schaltungen verdoppelt. Er...

Im Focus: Ein negatives Enzym liefert positive Resultate

In den letzten zwanzig Jahren hat die Chemie viele wichtige Instrumente und Verfahren für die Biologie hervorgebracht. Heute können wir Proteine herstellen, die in der Natur bisher nicht vorkommen. Es lassen sich Bilder von Ausschnitten lebender Zellen aufnehmen und sogar einzelne Zellen in lebendigen Tieren beobachten. Diese Woche haben zwei Forschungsgruppen der Universitäten Basel und Genf, die beide dem Nationalen Forschungsschwerpunkt Molecular Systems Engineering angehören, im Forschungsmagazin «ACS Central Science» präsentiert, wie man ein nicht-natürliches Protein designt, das völlig neue Fähigkeiten aufweist.

Proteine sind die Arbeitspferde jeder Zelle. Sie bestehen aus Aminosäurebausteinen, die als Kette verbunden sind, welche sich zu funktionalen Maschinen...

Im Focus: Atomic precision: technologies for the next-but-one generation of microchips

In the Beyond EUV project, the Fraunhofer Institutes for Laser Technology ILT in Aachen and for Applied Optics and Precision Engineering IOF in Jena are developing key technologies for the manufacture of a new generation of microchips using EUV radiation at a wavelength of 6.7 nm. The resulting structures are barely thicker than single atoms, and they make it possible to produce extremely integrated circuits for such items as wearables or mind-controlled prosthetic limbs.

In 1965 Gordon Moore formulated the law that came to be named after him, which states that the complexity of integrated circuits doubles every one to two...

Im Focus: FS POSEIDON startet zur 500. Expedition

Das am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel beheimatete Forschungsschiff POSEIDON startet diese Woche zu seiner 500. Expedition. Während der Jubiläumsfahrt untersuchen und kartieren Meeresgeologen des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen den Kontinentalhang vor der südfranzösischen Hafenstadt Nizza. Ziel der Arbeiten ist es, die Gefahr von Hangrutschungen und letztendlich auch Tsunamis besser abschätzen zu können.

Am kommenden Mittwoch heißt es wieder einmal „Leinen los“ für die POSEIDON. Von Catania auf Sizilien aus nimmt das 60 Meter lange Forschungsschiff Kurs auf die...

Im Focus: Spinströme: Riesengroß und ultraschnell

Mit einer neuen Methode der TU Wien lassen sich extrem starke Spinströme herstellen. Sie sind wichtig für die Spintronik, die unsere herkömmliche Elektronik ablösen könnte.

In unseren Computerchips wird Information in Form von elektrischer Ladung übertragen. Elektronen oder andere Ladungsträger werden von einem Ort zum anderen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Zukunftsforum Assekuranz“ 2016 am 21. und 22. Juni 2016 in Köln

24.05.2016 | Veranstaltungen

Chemische Biologie im Fokus

24.05.2016 | Veranstaltungen

Innovationen für Laserexperten und Anwender - Universität Stuttgart bei Stuttgarter Lasertagen 2016

24.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neuartige Terahertz-Quelle: kompakt und kostensparend

24.05.2016 | Physik Astronomie

Baufritz-Musterhaus „NaturDesign“ übt sich in Understatement: Gesundes Wohnen mit Stil

24.05.2016 | Architektur Bauwesen

„Zukunftsforum Assekuranz“ 2016 am 21. und 22. Juni 2016 in Köln

24.05.2016 | Veranstaltungsnachrichten