Funktioneller Thymus aus der Zellkultur

Der Thymus ist das wichtigste Organ für die Entstehung der zellulären Immunität. In diesem Organ, das in Herznähe lokalisiert ist, entwickeln sich aus unreifen Vorläuferzellen reife T-(= Thymus-abhängige) Lymphozyten (Thymozyten), die auf körperfremde Stoffe reagieren. Sie besiedeln die peripheren lymphatischen Organe und haben maßgeblichen Anteil an der Abwehr von Infektionen. Als Träger der Immunkompetenz des Organismus sind sie für die Abstoßung von Transplantaten verantwortlich. Bei Fehlsteuerungen können auch Autoimmunerkrankungen von ihnen ausgelöst werden. Die Struktur des Thymus wird vor allem von Epithelzellen gebildet, die ein dreidimensionales Netzwerk formen. In diesem Netzwerk spielen sich die verschiedenen Stadien der T-Zell-Reifung ab.

Die Entwicklung des Thymus beginnt während des fötalen Lebens. Das Organ hat sein relativ größtes Gewicht zum Zeitpunkt der Geburt, wird dann aber im Laufe des Lebens immer kleiner (physiologische Involution) und in Fettgewebe umgewandelt. Prof. Dr. Hans-Reimer Rodewald, Leiter der Abteilung Immunologie der Universität Ulm, und Mitarbeiter haben jetzt gezeigt, dass sich nach Transplantation eines in Zellkultur (in vitro) hergestellten Thymus-Epithelzell-„Reaggregates“ in Empfängertieren ein funktioneller Thymus formen kann. Das bedeutet einen Durchbruch auf dem Sektor der Forschungen über das Immunsystem (die Arbeit ist in der Dezember-Ausgabe von „Nature“, 13.12.2001, veröffentlicht worden).

Bemerkenswerterweise entsteht aus der in vitro noch unorganisierten Struktur des Thymusepithels in vivo, das bedeutet hier im Tiermodell, die klassische Thymus-Architektur mit Mark(Medulla)- und Rinden(Cortex)-Zonen. Bisher hatte man angenommen, dass sich die Medulla-Cortex-Architektur durch Annäherung und Umstülpung embryonaler Epithelzellschichten entwickelt. Versuche mit Thymus-Epithelzell-„Reaggregaten“ und mit genetisch „gemischten“ (chimären) Mäusen, die von Rodewald in Zusammenarbeit mit Dr. Horst Bluethmann, Hoffmann-La Roche, Basel, durchgeführt worden sind, haben ergeben, dass klonales Wachstum epithelialer Vorläufer-(möglicherweise Stamm-)Zellen zur Medulla-Cortex-Organisation führt. Solche im Thymus bisher unbekannten Vorläuferzellen bilden epitheliale Inseln, wobei jede Insel aus einer einzigen Stammzelle entsteht.

Im Laufe des Lebens kann der Thymus zeitweise oder permanent durch eine Vielzahl von Schädigungen (Infektionen, Bestrahlungen, Medikamente) in seiner Funktion beeinträchtigt werden. Mit zunehmendem Alter ist die Thymusfunktion rückläufig (Altersinvolution). Die Thymus-Erhaltung bzw. -Regeneration hätte daher große medizinische Bedeutung. Die Frage, ob die jetzt identifizierten epithelialen Vorläuferzellen dabei eine Rolle spielen können, ist nun Gegenstand weiterer Forschungsarbeiten von Prof. Rodewald.