Makrophagen für die Krebserkennung
Bei Makrophagen handelt es sich um wichtige Immunzellen, die das Gewebe ständig überwachen und reinigen, indem sie tote Zellen und andere Ablagerungen phagozytieren. Dieser Prozess findet bei der normalen Gewebeerneuerung, aber auch bei Erkrankungen wie Krebs statt. Da Makrophagen „Gewebeabfälle“ über das Lymphsystem in den Blutkreislauf transportieren, gelten sie als wertvolle Indikatoren für pathologische Zustände. Makrophagen gehen aus Monozyten hervor, einer heterogenen Zellpopulation, die aus phänotypisch und funktionell verschiedenen Subpopulationen besteht, die sich in ihrer Anzahl zwischen Gesundheit und Krankheit unterscheiden. Im Falle einer Gewebeschädigung werden Gewebemakrophagen aktiviert, während Monozyten aus dem Blut und dem Knochenmark kommen, um absterbende Zellen zu beseitigen.
Makrophagen erkennen und überwachen
Trotz umfangreicher Forschungsarbeiten ist die Analyse von Makrophagen in der klinischen Praxis nur begrenzt möglich, da ihre Reifungsprozesse und Interaktionen mit anderen Immunzellen noch nicht ausreichend erforscht sind. Das Hauptziel des ERC-finanzierten Projekts TiMaScan(öffnet in neuem Fenster) war die Entwicklung eines minimalinvasiven Diagnoseinstruments für Krebs, das auf der Erkennung und Überwachung von Makrophagen basiert. Im Rahmen dieses Projekts, das von führenden europäischen Forschungseinrichtungen durchgeführt wird, wird sich eingehend mit der Biologie und Funktion von Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen befasst. „TiMaScan ist eine Gemeinschaftsarbeit, an der Sachverständige aus den Bereichen Immunologie, Onkologie und Bioinformatik beteiligt sind. Sie zielt darauf ab, bestehende Herausforderungen in der Krebsdiagnostik zu überwinden und den Weg für künftige Innovationen zu ebnen“, kommentiert Projektkoordinator Jacques J. M. van Dongen. Das Team setzte eine Kombination aus Transkriptomik, Proteomik und fortgeschrittener Durchfluss- und Massenzytometrie ein, um das Monozyten-Makrophagen-System(öffnet in neuem Fenster) unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich Krebs, zu analysieren.
Technologische Innovationen
Ein wichtiger technologischer Fortschritt bei TiMaScan ist die Verwendung von auf EuroFlow(öffnet in neuem Fenster) basierten Durchflusszytometrieverfahren, die eine detaillierte phänotypische und funktionelle Bewertung von Gewebemakrophagen(öffnet in neuem Fenster) und der verschiedenen Monozytenuntergruppen im Blut(öffnet in neuem Fenster) ermöglichen. Wie in der obigen Abbildung des Artikels dargestellt, hat dies zur Bestimmung von 10 verschiedenen Monozyten-Untergruppen im menschlichen Blut geführt, die jeweils durch eine andere Farbe dargestellt werden. Insgesamt führen diese hochdimensionalen Daten zur Erstellung eines umfassenden Profils des Monozyten-Makrophagen-Systems und erleichtern die Erkennung von krebsspezifischen Biomarkern. „Ein neuartiger Aspekt von TiMaScan ist die Fokussierung auf rezirkulierende Makrophagen aus dem Gewebe in den Blutkreislauf und insbesondere auf die phagolysosomalen Inhalte dieser Zellen“, unterstreicht van Dongen. Außerdem hat TiMaScan erhebliche Fortschritte beim Verständnis der Verdauungsmuster in Phagolysosomen erzielt. Traditionelle Antikörper in der Labordiagnostik wurden entgegen nativer Proteine in ihrer vollständig gefalteten Struktur gezüchtet. Die saure Umgebung der Phagolysosomen und die Verdauung durch körpereigene Proteasen schädigen jedoch die erkannten Epitope. Das bedeutet, dass die meisten herkömmlichen Antikörper Proteinfragmente in Phagolysosomen nicht erkennen. Die TiMaScan-Forschenden haben verschiedene Proteasen in Monozyten- und Makrophagenuntergruppen analysiert und neue Methoden zur Isolierung von Phagolysosomen für Proteomikstudien entwickelt. Dies führt zu einem besseren Verständnis der Proteinfragmente, die nach Phagozytose und proteasevermittelter Verdauung verbleiben, und bereitet den Weg für die Entwicklung geeigneter Antikörper zum Nachweis gewebespezifischer Proteinfragmente in rezirkulierenden Gewebemakrophagen.
Bedeutung für die translationale Forschung
Der translationale Ansatz von TiMaScan gewährleistet, dass die Erkenntnisse aus der Forschung rasch in die klinische Praxis einfließen. Durch die Ausnutzung der Leistungsfähigkeit von Gewebemakrophagen und den Einsatz modernster Technologien wird TiMaScan zu neuen Diagnoseinstrumenten führen, die im Gesundheitswesen eingesetzt werden können und die Früherkennung und Überwachung von Krebs erheblich verbessern. Diese nicht-invasive, effiziente und genaue Diagnosemethode birgt das Potenzial, die Patientenversorgung zu verändern. Künftige Forschungsarbeiten werden weitere Anwendungen dieser Technologie für die Überwachung anderer Erkrankungen erforschen und ihre Wirkung weiter ausbauen.
Schlüsselbegriffe
TiMaScan, Makrophagen, Krebs, Phagolysosomen, Antikörper, Monozyten, Diagnostik, Gewebeschäden
