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 Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Sehen, hören und fühlen in der Nanowelt
20.11.2017 | Technische Universität Chemnitz

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Klein aber Fein: Das Designhaus "Frankel" aus England

20.11.2017 | Unternehmensmeldung

Mehr Sicherheit beim Fliegen dank neuer Ultraschall-Prüfsysteme

20.11.2017 | Maschinenbau

Spin-Strom aus Wärme: Neues Material für höhere Effizienz

20.11.2017 | Physik Astronomie