Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Live dabei – Immunzell-Aktivierung bei Multipler Sklerose

17.05.2013
Biologische Prozesse basieren in der Regel auf Vorgängen auf der molekularen und zellulären Ebene.

Um zu verstehen, was bei Infektionen, Krankheiten oder den normalen Körperfunktionen passiert, müssten einzelne Zellen und ihre Aktivität direkt im Gewebe beobachtet werden. Die Entwicklung neuer Mikroskope und Fluoreszenzfarbstoffe haben diesen Forschertraum in den letzten Jahren in greifbare Nähe gerückt.



Der Einsatz eines Kalziumsensors zeigt, dass sich die Kalziumkonzentration in T-Zellen (grün) verändert, wenn sie mit Dendritischen Zellen (rot) interagieren [oben]. Die Aktivierung der T-Zelle (rot) kann durch die Wanderung des Signalproteins NFAT (grün) vom Zellplasma in den Zellkern dargestellt werden [unten].
© MPI f. Neurobiologie

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried bei München haben nun gleich in zwei Studien neue Indikator-Moleküle vorgestellt, durch die die Aktivierung von T-Zellen sichtbar wird. Die Ergebnisse geben neue Einblicke in die Rolle dieser Zellen bei der Autoimmunerkrankung Multiple Sklerose. Auch für die Untersuchung anderer Immun-reaktionen sollten die neuen Indikatoren ein wichtiges Werkzeug sein.

Eine Entzündung ist eine Abwehrreaktion des Körpers auf einen potenziell schädlichen Reiz. Das Ziel der Entzündung ist es, den Reiz – ob krankmachende Erreger oder Gewebe – zu bekämpfen und zu beseitigen. Wichtige Schritte im Verlauf einer Entzündung sind daher die Rekrutierung von Immunzellen, die Interaktionen dieser Zellen im betroffenen Gewebe und die daraus folgenden Aktivierungsmuster der Immunzellen. Je besser diese Vorgänge verstanden sind, desto effektivere Medikamente und Therapien können zu ihrer Unterstützung entwickelt werden. Dies gilt im Besonderen auch für Krankheiten wie der Multiplen Sklerose. Bei dieser Autoimmunerkrankung dringen Zellen des körpereigenen Immunsystems in das Zentrale Nervensystem ein und richten dort im Rahmen einer Entzündung großen Schaden an.

Um die zellulären Vorgänge bei der MS wirklich zu verstehen, müssten sie idealerweise in Echtzeit dort untersucht werden, wo sie stattfinden – direkt im betroffenen Gewebe. In den letzten Jahren wurden neue mikroskopische Verfahren und Fluoreszenzfarbstoffe entwickelt, die dies erstmals möglich machen. Mit Hilfe dieser Farbindikatoren werden einzelne Zellen, ihre Bestandteile oder bestimmte Zellvorgänge durch das Mikroskop sichtbar. So haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie zum Beispiel einen genetischen Kalziumindikator entwickelt, TN-XXL, den die Zellen selbst bilden und der zuverlässig und zeitlich unbegrenzt die Aktivität einzelner Nervenzellen anzeigt. Das Gen für den Indikator wurde jedoch nicht von Immunzellen aktiviert. So war es bisher nicht möglich, im Körper zu verfolgen, wo und wann ein Kontakt zwischen Immunzellen und anderen Zellen zur Aktivierung der Immunzelle führt.

Nun berichten die Martinsrieder Neurobiologen gleich von zwei großen Fortschritten auf diesem Gebiet. Zum einen entwickelten sie einen neuen Indikator, durch den die Aktivierung von T-Zellen sichtbar wird. Diese wichtigen Zellen des Immunsystems erkennen und bekämpfen Erreger oder als fremd eingestufte Substanzen (Antigene). Auch bei der Multiplen Sklerose spielen T-Zellen eine wichtige Rolle: Hier erkennen und attackieren sie jedoch körpereigenes Hirngewebe. Erkennt eine T-Zelle "ihr" Antigen, so wandert das Signal-Protein NFAT vom Zellplasma in den Kern der T-Zelle. "Diese Bewegung von NFAT zeigt uns, dass die Zelle aktiviert, also sozusagen scharfgeschaltet, wurde", erklärt Marija Pesic, die Erstautorin der Studie, die im Journal of Clinical Investigation veröffentlicht wurde. "Wir haben uns dies zunutze gemacht und den Fluoreszenzfarbstoff GFP an NFAT gebunden – so können wir die Aktivierung dieser Zellen sichtbar machen." Auf diese Weise können die Wissenschaftler nun im Organismus eindeutig zeigen, ob ein Antigen zur Aktivierung einer T-Zelle führt. Der neue Indikator ist für die Erforschung von Autoimmunerkrankungen, aber auch für Untersuchungen von Immunzellen während der Entwicklung, Infektionen oder Tumor-Reaktionen, ein wichtiges neues Werkzeug.

Parallel zu diesen Studien entwickelten die Martinsrieder Neuroimmunologen einen etwas anderen, ergänzenden Ansatz. Sie veränderten den Kalziumindikator TN-XXL so, dass nun erstmals auch die Aktivierungsmuster von T-Zellen live unter dem Mikroskop beobachtet werden können – und das, während die Zellen im Körper herumwandern. Erkennt eine T-Zelle ein Antigen, so führt dies zu einem raschen Anstieg der Kalziumkonzentration in der Zelle. Diese Kalziumveränderung zeigt TN-XXL durch eine Farbveränderung an, sodass die Wissenschaftler direkt sehen können, wann und wo die T-Zellen aktiviert werden.

"Auf diese Weise konnten wir jetzt zeigen, dass diese Zellen auch wirklich im Gehirn aktiviert werden können", freut sich Marsilius Mues, der Erstautor der Studie, die gerade im Fachblatt Nature Medicine erschienen ist. Bislang wurde dies nur vermutet. Im Tiermodell der Multiplen Sklerose können die Wissenschaftler nun nicht nur der Wanderung, sondern auch das Aktivierungsmuster der T-Zellen während des Krankheitsverlaufs verfolgen. Ihre ersten Untersuchungen zeigten bereits, dass es neben der erwarteten Aktivierung durch Antigen-Erkennung auch zahlreiche antigen-unabhängige Kalziumschwankungen gibt. "Diese Schwankungen könnten etwas darüber aussagen, wie "potent" die T-Zelle ist, wie stark das Antigen, oder es kann etwas mit der Umgebung zu tun haben", spekuliert Marsilius Mues. Diese Beobachtungen könnten Hinweise auf neue Forschungsansätze für Medikamente geben – oder auch zeigen, ob ein Medikament tatsächlich einen Einfluss auf die Aktivierung der T-Zellen hat.

Ansprechpartner

Dr. Stefanie Merker
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3514
E-Mail: merker@­neuro.mpg.de
Prof. Dr. Hartmut Wekerle
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3550
Fax: +49 89 8578-3790
E-Mail: hwekerle@­neuro.mpg.de
Originalpublikation
Marija Pesic, Ingo Bartholomäus, Nikolaos I. Kyratsous, Vigo Heissmeyer, Hartmut Wekerle, Naoto Kawakami
2-photon imaging of phagocyte-mediated T cell activation in the CNS
The Journal of Clinical Investigation, February 1, 2013
Marsilius Mues, Ingo Bartholomäus, Thomas Thestrup, Oliver Griesbeck, Hartmut Wekerle, Naoto Kawakami, Gurumoorthy Krishnamoorthy
Real-time in vivo analysis of T cell activation in the central nervous system using a genetically encoded calcium indicator

Nature Medicine, May 12, 2013

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7256153/farbstoffe_fuer_aktivierte_immunzellen

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

Polarstern ab heute unterwegs nach Spitzbergen, um Rolle der Wolken bei Erwärmung der Arktis zu untersuchen

24.05.2017 | Geowissenschaften

Krebs erregende Substanzen aus Benzinmotoren

24.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wasserqualität von Flüssen: Zusätzliche Reinigungsstufen in Kläranlagen lohnen sich

24.05.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz