Menschliches Immunsystem im Reagenzglas

Sind chirurgische Instrumente oder Implantate mit Rückständen von Bakterien – Pyrogenen – verunreinigt, kann dies zur Blutvergiftung führen. Forscher entwickeln einen Test, der das menschliche Immunsystem im Labor nachstellt und Tierversuche ersetzt.

Bisher kann man Pyrogene über drei verschiedene Methoden nachweisen: Etwa über Tierversuche am Kaninchen – diese sind ethisch umstritten und teuer. Oder an menschlichem Vollblut: Werden Pyrogene zugegeben, schütten die Immunzellen Fieber erzeugende Stoffe aus, die im Labor nachgewiesen werden können. Das Problem bei diesem Test: Man braucht einen gesunden Blutspender, zudem muss das Blut möglichst frisch sein. Eine dritte Möglichkeit Pyrogene aufzuspüren, ist ein Extrakt aus dem Pfeilschwanzkrebs. Sobald die Fieber erzeugenden Stoffe zugegeben werden, gerinnt es. Dieser Test erkennt jedoch nur Pyrogene von bestimmten Bakterien – Gram-negativer Bakterien -, also nur einen geringen Teil der gesamten Pyrogene.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben nun eine Möglichkeit gefunden, die Nachteile der etablierten Tests zu umgehen. „Wir haben das mensch-liche Immunsystem in einer Zellkultur nachgestellt“, sagt Dr. Steffen Rupp, Privatdozent und Leiter des Projekts am IGB. „Dafür verwenden wir eine mammalische Zelllinie, also Zellen, die man sehr lange vermehren kann, ohne dass sie absterben. Man braucht daher keinen menschlichen Spender.“ Die Forscher schleusen die DNA eines menschlichen Rezeptors in die Zellen ein, der die Pyrogene erkennt. Daraufhin bilden die Zellen den Rezeptor und setzen ihn als eine Art Wächter auf ihre Außenseite. Doch woher wissen die Forscher, ob der Rezeptor ein Pyrogen entdeckt hat? „Das verrät uns ein Reporter-Gen. Es ruft eine Farbänderung hervor, wenn der Rezeptor ein Pyrogen geschnappt hat“, sagt Rupp.

Ein weiterer Vorteil: Das System ist wesentlich kostengünstiger als die üblichen Methoden. Für Pyrogene Gram-negativer Bakterien ist es bereits einsatzbereit und damit vergleichbar mit dem Pfeilschwanzkrebs-Test. Jetzt bauen die Forscher den Test aus, damit er auch die anderen Pyrogene zuverlässig erkennt. „In etwa zwei bis drei Jahren sollte das Verfahren das gesamte Immunsystem abbilden“, schätzt Rupp. Dann könnte der Test vorbereitet und eingefroren an die Kunden geschickt werden – eine eigene Zellkulturtechnik brauchen sie dazu nicht.