Weiße Blutzellen: der Modus Operandi natürlicher Killerzellen
Ein EU-finanziertes Forscherteam aus dem Vereinigten Königreich enthüllte in einer neuen Studie, wie weiße Blutzellen infiziertes Gewebe abtöten, indem sie Granula aussenden, die mit tödlichen Enzymen bepackt sind. Das Forscherteam vom Imperial College London und der Universität Oxford beschreibt im Fachblatt PLoS Biology, wie es mithilfe "optischer" Laserpinzetten und hochauflösender mikroskopischer Verfahren die Aktivität weißer Blutzellen darstellte, und zwar in einer bislang unerreichten Auflösung. Die Studie wurde teilweise durch ein Marie-Curie-Stipendium für europäische Wissenschaftler in Europa (Intra-European Fellowship) des Siebten Rahmenprogramms (RP7) finanziert und untersuchte spezielle weiße Blutzellen, so genannte natürliche Killerzellen (NK), die dafür sorgen, dass kranke Zellen erkannt und eliminiert werden. Die Forscher fanden heraus, dass die natürlichen Killerzellen durch Umbau ihres Aktinskeletts innerhalb der Zellmembran eine Öffnung formen, durch die Granula zum infizierten Gewebe dirigiert werden, die mit tödlichen Enzymen gefüllt sind. Dr. Alice Brown vom Imperial College London, die an der Studie mitgeforscht hat, erklärt hierzu: "Bislang war es nicht möglich, solche Ereignisse in Zellen darzustellen, schon gar nicht in so hoher Auflösung. Killerzellen in Aktion zu beobachten, ist in der Tat atemberaubend." Detaillierte Informationen darüber, wie Killerzellen kranke Zellen erkennen und abtöten, werden die medizinische Versorgung und die Entwicklung neuer Therapien vorantreiben, hoffen die Wissenschaftler. NK sind die wichtigsten Helfer des Immunsystems, mit dem es sich gegen Viren und malignes Gewebe verteidigt, das beispielsweise in Tumoren zu finden ist. Sie sind aber auch für Abstoßungsreaktionen bei Knochenmarkstransplantationen verantwortlich. Professor Daniel Davis, einer der Studienautoren vom Imperial College London, vermerkt hierzu: "Künftig könnte mit Medikamenten beeinflusst werden, wo und wann natürliche Killerzellen ihre zerstörerische Aktivität entfalten. Auf dieser Basis könnten dann Therapien für das gezielte Abtöten von Tumorzellen entwickelt werden. Das Prinzip lässt sich aber auch umgekehrt anwenden, indem unerwünschte Reaktionen von Killerzellen unterdrückt werden, beispielsweise bei der Abstoßung von Gewebetransplantaten oder bei verschiedenen Autoimmunerkrankungen." Im Rahmen der Studie wurden NK-Zellen und deren Zielzellen mittels einer optischen Pinzette (Laser Tweezer) fokussiert, sodass sich per Mikroskop alle Aktivitäten an der Schnittstelle der Zellen beobachten ließen. Im Innern der NK-Zelle wurde auf diese Weise sichtbar, wie sich die Aktinfilamente teilten und eine winzige Öffnung bildeten, durch die kleine, mit Enzymen gefüllte Granula in Richtung der kranken Zielzelle dirigiert wurden. Die Distanz, die die Granula dabei zurücklegen, beträgt lediglich einen Hundertstel Millimeter. In den wenigen Minuten vom Erstkontakt bis zur Eliminierung der Zielzelle verändern die winzigen Aktinproteine und Granula zudem ständig ihre Position. Da diese Prozesse so rasant schnell verlaufen, muss das Mikroskop die Bilder in schneller Folge und höchster Genauigkeit liefern, damit überhaupt etwas zu erkennen ist. Um ein möglichst genaues Bild dieser Vorgänge zu erhalten, entwickelte das Team die speziellen optischen Pinzetten. Nie zuvor war es gelungen, Zellstrukturen im Innern lebender Killerzellen dreidimensional in einer Auflösung darzustellen, die doppelt so hoch ist wie bei einem herkömmlichen Lichtmikroskop. Mit der Methode wird die von der Probe gestreute Lichtmenge maximiert und gleichzeitig die Lichtstreuung im Mikroskop selbst minimiert. Professor Paul French vom Imperial College London war einer der Forscher, der sich mit den technischen Aspekten des Mikroskops befasste. "Mithilfe optischer Pinzetten wird die Schnittstelle zwischen lebenden Zellen horizontal so ausgerichtet, dass das Mikroskop in schneller Abfolge viele Bilder von dem Zellkontakt aufnehmen kann. Damit bot sich uns erstmals die Möglichkeit, dynamische Prozesse zwischen lebenden Zellen direkt auf molekularer Ebene zu verfolgen", wie er erklärt. Marie-Curie-Stipendien für europäische Wissenschaftler in Europa werden für eine Forschungstätigkeit zu Ausbildungszwecken in europäischen Einrichtungen vergeben, die für die jeweiligen Bedürfnisse viel versprechender Forscher am besten geeignet sind. Im Mittelpunkt stehen Ausbildung und Karriere als Forscher, damit die Stipendiaten ihre beruflichen Perspektiven und Forschungskompetenzen erweitern können.Weitere Informationen finden Sie unter: Imperial College London: http://www3.imperial.ac.uk/(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Vereinigtes Königreich