Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Mathematical models of adaptive immunity

11.12.2008
More than five million people die every year from infectious diseases, despite the availability of numerous antibiotics and vaccines. The discovery of penicillin to treat bacterial infections, along with the development of vaccines for previously incurable virus diseases such as polio and smallpox, achieved great reductions in mortality during the mid-20th century.

Anzeige

Recently, spectacular advances in medical imaging combined with mathematical tools for modelling the human immune system have provided a base for a new push against infectious disease. The challenges and opportunities presented by these new experimental and theoretical technologies were discussed at a recent workshop organised by the European Science Foundation (ESF), which set out an agenda for quantitative immunology.


"A better understanding of how the immune system responds to infection and of the factors that determine whether an infection results in protective immunity or disease could lead to medical advances resulting in a great reduction in human suffering", said Paul Garside, director of the Centre for Biophotonics at the University of Strathclyde, and Carmen Molina-Paris and Grant Lythe, applied mathematician at the University of Leeds, co-convenors of the ESF workshop.

The fact that a conference on immunology should be co-convened by mathematicians typifies the change in the field from a qualitative science into a quantitative one using comprehensive data sets derived from imaging. This should help answer the question of why a given infection is controlled by the immune system in some people, leading to prolonged adaptive immunity, while in others causes serious disease. The answer depends on numerous factors relating to interaction between metabolism, immune system pathways, and even external factors such as diet and micro-organisms in the gut. Unravelling these factors requires mathematical modelling based on data obtained from images of the processes as they actually take place in the body, combined with chemical analysis of samples such as urine or blood.

One technology in particular, two-photon microscopy, is providing valuable data on immune processes, such as movement and interaction between cells, in real time, as they happen. Two-photon microscopy evolved from conventional light microscopy and exploits the fluorescence effect, causing the object of interest to emit light that can then be observed in high resolution. The ESF workshop focused on how modelling and imaging could help resolve the complex immunological and metabolic interactions between three key groups of cells involved in defence against disease, T cells, B cells, and dendritic cells. T cells are a type of white blood cell involved in the adaptive memory against previous infections, in destroying infected viral or tumour cells, and in mediating the immune response to avoid an attack on the host organism. B cells are another type of white blood cell, producing antibodies that identify and mark invading pathogens such as bacteria, also playing a key role in adaptive memory. Dendritic cells aid the other immune cells by processing invading pathogens at an early stage and presenting their antigens (unique surface components, including proteins and carbohydrates, identifying a pathogen) so that they are easily accessible to those other immune cells.

"Modelling the interactions of T cells, B cells and APCs (Antigen presenting cells) such as dendritic cells in the lymph node is one of the great challenges we face", said Garside, Lythe and Molina-Paris. "In particular, it is essential to understand the timescales of these interactions."

There are also broader questions identified at the ESF workshop, such as how the immune system maintains such great diversity in its repertoire of mature antibodies, providing protection against such a wide range of pathogens, while at the same time it is able to discriminate between self and non-self, and achieve a proportionate response to infection, so that collateral damage against the host is minimised. The importance of this fine regulation is emphasised when it goes wrong, for example in septic shock when the immune system over reacts to a pathogen, or in chronic auto immune diseases such as MS or rheumatoid arthritis, when these immune cells attack the body's own tissue. Although the ESF workshop concentrated on infectious diseases, the research it will stimulate will also lead to better understanding and improved therapies for these conditions where the immune system malfunctions.

The ESF workshop, Challenges for experimental and theoretical immunology, was held in Leeds, UK in September 2008.

For more information please go to www.esf.org/activities/exploratory-workshops/medical-sciences-emrc/workshops-detail.html?ew=6475

Thomas Lau | Quelle: alphagalileo
Weitere Informationen: www.esf.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Bitterrezeptoren für Stevia-Süßstoffe entdeckt
24.05.2012 | Technische Universität München

nachricht Wie vorbeugen bei erblichem Krebs?
23.05.2012 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp