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Neue Einsichten zur Entstehung von Thymus-Epithelzellen

06.06.2013
Die Abwehrzellen des menschlichen Immunsystems müssen lernen, das eigene gesunde Gewebe von Fremdmaterial zu unterscheiden.

Dabei spielen Thymus-Epithelzellen eine wichtige Rolle. Ein internationales Team mit Wissenschaftlern der Universität Basel berichtet in der Fachzeitschrift «PNAS» über Forschungsergebnisse, die ein neues Licht auf die Ausdifferenzierung Ausbildung der verschiedenen Typen von Thymus-Epithelzellen werfen.

T-Zellen stehen im Zentrum des menschlichen Immunsystems. Gemeinsam verfügen sie über ein grosses Repertoire an Rezeptoren, mit dem sie Krankheitserreger oder Tumorzellen erkennen können. Ausgebildet werden diese Rezeptoren während der Entwicklung der Zellen in der geschützten Umgebung der Thymusdrüse. Dort entwickeln die Abwehrzellen auch die Fähigkeit, zwischen körpereigenen und körperfremden Antigenen zu unterscheiden. Weisen T-Zellen Rezeptoren auf, die an körpereigenes Material binden, sollten sie nicht in den Körper gelangen, da sie dort potentiell eine Autoimmunreaktion auslösen könnten.

Bei der Ausbildung der Fähigkeit, das eigene gesunde Gewebe von Krankheitserregern zu unterscheiden, spielen Thymus-Epithelzellen (thymic epithelial cells, TEC) eine wichtige Rolle. Thymus-Epithelzellen kommen einerseits in der Thymusrinde (Kortex) vor. Diese kortikalen Thymus-Epithelzellen (cTECs) sind verantwortlich, dass T-Zellen Antigene welche ihnen von eigenem (gesundem) Gewebe präsentiert werden als «Selbst» erkennen können, wenn sie nach erfolgter Reifung den Thymus verlassen haben. Epithelzellen aus dem Thymusmark (Medulla), sogenannte medulläre TECs (mTECs), sorgen andererseits dafür, dass autoreaktive T-Zellen, die stark mit körpereigenem Gewebe reagieren, noch vor ihrere vollständigen Ausreifung und dem anschliessenden Export in andere Gewebe in den Zelltod geschickt werden.

Schweizerisch-japanische Forschungszusammenarbeit
Heute weiss man erst wenig darüber, wie sich diese beiden Typen von Thymus-Epithelzellen entwickeln und wie sie zueinander in Verbindung stehen. Ein schweizerisch-japanisches Forschungsteam konnte nun zeigen, dass mTEC von Zellen abstammen, die bereits die Proteasom-Untereinheit β5t exprimieren. Dieses Molekül kommt in hoher Konzentration ausschliesslich in cTECs vor, weshalb die gewonnen Resultate darauf hin deuten, dass die beiden Typen nicht aus einer gemeinsamen Vorläuferzelle hervorgehen, sondern dass sich mTECs aus der Zellinie der cTECS entwickeln.

Die Forschungsergebnisse lassen vermuten, dass ein evolutionärer Selektionsdruck dazu geführt hat, dass cTEC und später auch mTEC die Fähigkeit ausgebildet haben, die Antigenrezeptoren der im Thymus produzierten T-Zellen auf ihre Qualität zu überprüfen. Evolutionär ältere Spezies benötigten diese Kontrolle nicht.

Diese Resultate könnten Informationen liefern, welche Eigenschaften die Vorläuferzelle für cTEC und mTEC besitzen, wie aus ihnen zukünftig eine Thymusdrüsen in-vitro gezüchtet oder wiederhergestellt werden kann. Eine solche Möglichkeit käme wiederum jenen Menschen zugute, welche eine gestörte Thymus-Funktion besitzen, betont Prof. Georg Holländer von der Universität Basel: «Wenn man weiss wie Dinge entstehen, kann man sie auch besser reparieren.» Insofern sei ein genaueres Verständnis der Entstehung und Funktionen von mTECs und cTECs weit über die Grundlagenforschung hinaus von Bedeutung.

In der Schweiz steht das Forschungsprojekt unter der Leitung von Prof. Georg Holländer, Professor für Pädiatrische Immunologie an der Universität Basel. Auf japanischer Seite wird das Projekt von Prof. Yousuke Takahama von der Universität Tokushima geleitet, welche die Proteasom-Untereinheit β5t ursprünglich entdeckt hatte. Hauptautoren sind Dr. Izumi Ohigashi vom Institut für Genomforschung an der Universität Tokushima und Dr. Saulius Zuklys vom Universitäts-Kinderspital beider Basel.

Originalbeitrag
Izumi Ohigashi, Saulius Zuklys, Mie Sakata, Carlos E. Mayer, Saule Zhanybekova, Shigeo Murata, Keiji Tanaka, Georg Holländer, and Yousuke Takahama
Aire-expressing thymic medullary epithelial cells originate from β5t-expressing progenitor cells
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013 | doi: 10.1073/pnas.1301799110

Weitere Auskünfte
• Prof. Georg Holländer, Universität Basel, Department Biomedizin, Tel. +41 61 695 30 69, E-Mail: georg-a.hollaender@unibas.ch

• Prof. Yousuke Takahama, University of Tokushima, Division of Experimental Immunology, Institute for Genome Research, Tel. +81 88 633 9452, E-Mail: takahama@genome.tokushima-u.ac.jp

Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1301799110 - Abstract

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

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