Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Immunsystem um 500 Millionen Jahre zurückgedreht

18.08.2014

Mit einem einzigen Faktor lässt sich das Immunsystem von Mäusen auf einen Zustand zurücksetzen, der vermutlich vor etwa 500 Millionen Jahren existierte, und damit zur Zeit der ersten Wirbeltiere.

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik (MPI-IE) in Freiburg reaktivierten dafür ein sehr ursprüngliches Gen, das im Immunsystem von Säugetieren normalerweise nicht abgelesen wird. Der Thymus, ein zentrales Immun-Organ, entwickelte sich daraufhin wie bei Fischen.


Der normale Thymus einer Maus (links) enthält nur wenige B-Zellen (rot). Wenn das Gen FOXN4 aktiviert wird, entwickelt sich ein fisch-ähnlicher Thymus mit vielen B-Zellen. MPI für Immunbiologie und Epigenetik

Zur Überraschung der Forscher produzierte der zurückgesetzte Thymus nicht nur T-Zellen, wie es bei Säugetieren der Fall ist. Auch B-Zellen reiften dort heran – eine Eigenschaft, die sonst nur von Fischen bekannt ist. Das Modell könnte damit eine Erklärung bieten, wie sich das Immunsystem im Laufe der Evolution entwickelt hat. Die Studie ist nun in Cell Reports erschienen.

Die erworbene oder adaptive Immunantwort ist einzigartig für Wirbeltiere. Eines der zentralen Organe dieser Abwehr ist der Thymus, den alle existierenden Wirbeltierarten besitzen. Unter Regie der Thymus-Epithelzellen reifen dort T-Zellen heran, die später entartete oder infizierte Körperzellen bekämpfen sollen. Das Gen FOXN1 ist für die Entwicklung solcher T-Zellen im Thymus von Säugetieren verantwortlich.

Wissenschaftler um Thomas Boehm, Direktor am MPI-IE und Leiter der Abteilung für die Entwicklung des Immunsystems, aktivierten nun in den Thymus-Epithelzellen von Mäusen - anstelle von FOXN1 - dessen evolutionären Vorfahren, FOXN4. Dieses Gen ist zwar in allen Wirbeltieren vorhanden, scheint aber nur in bestimmten Fischarten, etwa Katzenhaien und Zebrafischen, eine Rolle bei der Reifung von Immunzellen zu spielen.

“Die gleichzeitige Aktivität von FOXN1 und FOXN4 in Mäusen führte zu einem Thymus, der mit dem Thymus von Fischen vergleichbar ist”, beschreibt Erstautor Jeremy Swann die Beobachtung. Zusammen mit früheren Studien deutet das darauf hin, dass die Entwicklung und Funktion von Thymus-Gewebe ursprünglich durch FOXN4 in Gang gebracht wurde. Nach einer evolutionären Genverdopplung, die zu FOXN1 führte, waren im Thymus vermutlich erst beide Gene und schließlich nur noch FOXN1 aktiv.

Überraschend für die Wissenschaftler war, dass sich im Thymus der Mäuse neben T-Zellen auch B-Zellen entwickelten. B-Zellen sind später für die Antikörper-Produktion verantwortlich und reifen in Säugetieren nicht im Thymus, sondern in anderen Organen heran, wie etwa dem Knochenmark.

“Unsere Studie liefert ein plausibles Szenario, das den Übergang eines bipotenten, also für B- und T-Zellen wichtigen, Gewebes hin zu einem auf T-Zellen spezialisierten Thymus beschreibt”, sagt Boehm. Da die Vorläuferzellen von B-und T-Zellen derzeit noch nicht unterschieden werden können, lässt sich nicht sagen, ob die B-Zell-Entwicklung auf dem Einwandern entsprechender B-Zell-Vorläufer oder auf der Reifung von gemeinsamen B- und T-Zell-Vorläufern im Thymus basiert.

Häufig deuten die Studien darauf hin, dass der Ursprung einer evolutionären Innovation in einer bereits ausgestorbenen Art liegt. „Hier kann die Wiederherstellung und funktionelle Untersuchung vermuteter früherer Stadien wesentliche Einblicke in den Verlauf solcher Neuentwicklungen bieten“, erklärt Boehm den Studienansatz.

JF/BA

Ansprechpartner:

Dr. Thomas Boehm
Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburg

Telefon: +49 761 5108-328
Fax: +49 761 5108-323
E-Mail:boehm@ie-freiburg.mpg.de

Johannes Faber

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburg

Telefon: +49 761 5108-368
E-Mail:faber@ie-freiburg.mpg.de

Originalpublikation:

Swann JB, Weyn A, Nagakubo D, Bleul CC, Toyoda A, Happe C, Netuschil N, Hess I, Haas-Assenbaum A, Taniguchi Y, Schorpp M, Boehm T.
Conversion of the thymus into a bi-potent lymphoid organ by replacement of Foxn1 with its paralog Foxn4
Cell Reports, 14 July 2014

Weitere Informationen:

http://www.mpg.de/7694665/hai_genom - Erstes Hai-Genom entschlüsselt
http://www.ie-freiburg.mpg.de/3679538/Thomas_Boehm_receives_prestigious_Ernst-Ju... - Thomas Boehm erhält angesehenen Ernst Jung-Preis für Medizin

Dr. Thomas Boehm | Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten