Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kreisverkehr im Lymphknoten

29.06.2012
Forscher ergründen, wie optimale Antikörper gegen Infektionen entstehen

Wie der Organismus neue Antikörper entwickelt und dadurch die Immunabwehr optimiert, ist von zentraler Bedeutung für die Bekämpfung von Krankheitserregern. Die Schnelligkeit der Immunantwort kann im Fall einer schweren Infektion über Leben und Tod entscheiden.


Teilung und Selektion von B-Zellen im Keimzentrum des Lymphknotens (Computersimulation): In Blau dargestellte Zellen befinden sich in der Teilungs-, grüne Zellen in der Auswahlphase. Graue Zellen verlassen das Keimzentrum. HZI / Meyer-Hermann

Ein internationales Wissenschaftler-Team mit Beteiligung des Braunschweiger System-Immunologen Prof. Michael Meyer-Hermann vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) fand jetzt heraus: Die asymmetrische Teilung der Antikörper-produzierenden B-Zellen beschleunigt die Immunabwehr.

Eine Tochterzelle beginnt schon mit der Produktion von Antikörpern, während die andere versucht, ihre Antikörper weiter zu verbessern. Diese Ergebnisse veröffentlichen die Forscher in der kommenden Ausgabe der Fachzeitschrift Cell Reports.

Zur Abwehr einer Infektion mit Viren oder Bakterien oder nach einer Impfung bildet unser Immunsystem Antikörper als langfristig wirksame Waffe. Antikörper werden von so genannten B-Zellen in den Lymphknoten hergestellt. In bestimmten Bereichen der Lymphknoten, den Keimzentren, durchlaufen diese B-Zellen vorher einen Auswahlprozess.

Die Immunzellen vermehren sich, mutieren und verändern dabei ihre Antikörper. Das Immunsystem prüft dann, ob diese Mutationen eine bessere Immunabwehr liefern – falls ja, wählt es die betreffenden Zellen aus. Am Ende steht die Produktion von optimierten Antikörpern, die effizient an den jeweiligen Erreger binden können und ihn so unschädlich machen oder für Fresszellen markieren. „In einem evolutionären Prozess wechselt sich eine zufällige Veränderung durch Mutation mit einer Selektion, also der Auswahl des besten Kandidaten, ab“, erklärt Michael Meyer-Hermann, Leiter der Abteilung System-Immunologie am HZI und Professor für Systembiologie an der Technischen Universität Braunschweig. „Wir nennen dies die Recycling-Hypothese.“ So stellt das Immunsystem sicher, dass es Antikörper mit einer optimalen Wirksamkeit gegen den zu bekämpfenden Krankheitserreger bildet.

Dieser Vorgang der Antikörperoptimierung wurde experimentell vor anderthalb Jahren sehr genau von Forschern aus New York in Kooperation mit dem HZI beschrieben. Bisher war allerdings unklar, wie der Wechsel zwischen Mutation und Selektion abläuft. „Es gibt seit langem Diskussionen darüber, ob man sich dies wie eine Einbahnstraße oder eher wie einen Kreisverkehr vorstellen muss“, sagt Meyer-Hermann. Als Erstautor der Studie hat Meyer-Hermann die experimentellen Ergebnisse seiner Kollegen mathematisch analysiert und festgestellt, dass die damaligen Messungen nur mit dem Bild des Kreisverkehrs vereinbar sind.

Forscher aus London haben Anfang dieses Jahres gezeigt, dass die Teilung der B-Zellen asymmetrisch ist, also zu ungleichen Tochterzellen führt. Die Funktion dieser asymmetrischen Teilung blieb zunächst unklar. Meyer-Hermanns Analysen legen nahe, dass eine Tochterzelle das Keimzentrum verlässt und mit der Antikörperproduktion beginnt während die andere eine weitere Runde der Mutation und Selektion im Keimzentrum dreht. Das mathematische Modell verdeutlicht den Vorteil davon: Während eine schon recht spezifische Zelle bereits Antikörper produziert, bleibt eine identische Tochterzelle zurück, die in der nächsten Runde noch weiter optimiert werden kann. Im Vergleich zur symmetrischen Teilung wird die zehnfache Menge Antikörper gebildet. Zusätzlich wird die Information über einen erfolgreichen Antikörper durch die im Keimzentrum verbleibende Zelle gespeichert und dadurch der Optimierungsprozess schneller abgeschlossen. Michael Meyer-Hermann erklärt: „Dieser Zeitgewinn bei der Antikörperproduktion kann im Fall einer gefährlichen Infektion lebensrettend sein.“

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.

Die Abteilung System-Immunologie des HZI unter der Leitung von Prof. Michael Meyer-Hermann befasst sich mit der mathematischen Modellierung von immunologischen Fragestellungen. Die Abteilung ist Mitglied des Braunschweig Integrated Centre for Systems Biology (BRICS), eines gemeinsam von HZI und TU gegründeten neuen Forschungszentrums für Systembiologie.

Dr. Jan Grabowski | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie