Neue In-vivo-Modelle zur Untersuchung und Vorbeugung von bakteriellen Infektionen
Zellautonome Immunität bezeichnet die Fähigkeit von Zellen, sich eigenständig gegen Infektionen zu verteidigen. Sie ist Teil der angeborenen Immunität und die erste Abwehrstufe eines Wirts gegen den Einfall von Mikroorganismen. Der erste und wichtigste Schritt der zellautonomen Abwehr des Wirts ist zu erkennen, dass ein Krankheitserreger angreift. Darauf aufbauend bestimmt die Wirtszelle, welcher Krankheitserreger es ist und wo er sich genau befindet. Jüngste Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass die Bestandteile des zellulären Zytoskeletts – des komplexen Netzwerks von Filamenten und Tubuli, die für Form und Stärke der Zelle sorgen – auch bei der zellautonomen Immunität eine wichtige Rolle spielen, indem sie das Aufspüren von Bakterien befördern und antibakterielle Funktionen übernehmen. Ziel des EU-finanzierten Projekts (und Einzelstipendiums im Rahmen von Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen) MYCO TRAPS war es, die Rolle des Zytoskeletts bei der zellautonomen Immunität gegen invasive bakterielle Krankheitserreger auszumachen, wie zum Beispiel gegen Shigella (wichtiger Krankheitserreger beim Menschen, verursacht bazilläre Ruhr) und Mycobacterium marinum (ein Bakterium, das eng mit dem M. tuberculosis verwandt ist und genutzt wird, um Tuberkulose bei Zebrafischen zu modellieren). Die Forschungsarbeiten wurden mit hochauflösender Mikroskopie und neuesten zellbiologischen Instrumenten durchgeführt. „Wir konnten die Wechselwirkungen zwischen Shigella und dem Zytoskelett untersuchen und die In-vivo-Rolle dieser Interaktionen bei der Zellimmunität erforschen“, so Dr. Mostowy, Projektkoordinator von MYCO TRAPS. Eine wichtige Verbindung zwischen bakterieller Infektion und Entzündung Im ersten Teil des Projekts wurden geeignete Zebrafischmodelle (Danio rerio, ein Süßwasserfisch) erzeugt, die zur Überwachung der bakteriellen Infektion notwendig waren. „Die größte Schwierigkeit lag für uns darin, dass kaum Instrumente zur Verfügung standen, um den Umbau des Zytoskeletts in vivo zu visualisieren, wenn wir Zebrafische nach der bakteriellen Infektion nutzen“, betont Dr. Mostowy. Dank der Entwicklung von mutanten und transgenen Linien wurde ein bisher unbekannter Mechanismus entdeckt, bei dem Septine – ein Bestandteil des Zytoskeletts, über den nur sehr wenig bekannt ist – die Entzündung bei einer Shigella-Infektion in vivo steuern. MYCO TRAPS hat außerdem zu der Entdeckung beigetragen, dass die Notfallproduktion von Granulozyten, also der wichtigsten weißen Blutkörperchen bei einer bakteriellen Infektion, die angeborene Immunabwehr gegen Sekundärinfektionen stärken kann. Das zeigt, wie wichtig der Zebrafisch bei der Erforschung der „erworbenen angeborenen Immunität“ als Tiermodell ist. Neue Instrumente im Kampf gegen infektiöse Krankheiten Im Rahmen von MYCO TRAPS sind fünf transgene In-vivo-Modelle entstanden (Septin KO-Zebrafischlinien), die für die Untersuchung von Infektionsanfälligkeit herangezogen werden können. „Wenn man die erworbene angeborene Immunität versteht, kann man Therapien gegen bakterielle Infektionen entwickeln, während gleichzeitig die Erforschung der Septine, die für zelluläre Immunität verantwortlich sind, neue Abwehrmechanismen des Wirts aufdecken kann“, so Dr. Mostowy abschließend.
Schlüsselbegriffe
MYCO TRAPS, Modell, Shigella, Mycobacterium marinum, angeborene Immunität, zellautonome Immunität, Septine, bakterielle Infektion
