Eine schicksalhafte Entscheidung

HZI-Forscher ergründen, was das Schicksal von Immunzellen beeinflusst

19.12.2014

T-Zellen in der Interaktion mit antigenpräsentierenden Zellen in den Lymphknoten.

HZI/Rohde

Eine erfolgreiche Immunantwort hängt zu großen Teilen von der richtigen Balance zwischen Effektor- und Suppressor-T-Zellen ab. Das Gleichgewicht zwischen beiden ist wichtig, um Krankheitserreger erfolgreich zu bekämpfen und Gewebeschäden zu vermeiden. Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun ein Modell entwickelt, dass erklärt, wie und wann die Entscheidung fällt, welche Rolle eine T-Zelle im Körper spielen wird. Die im „Journal of Immunology“ veröffentlichten Ergebnisse könnten zukünftig dabei helfen, die Immunbalance wiederherzustellen, wenn sie gestört ist.

T-Zellen spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Immunsystem. So organisieren sie beispielsweise die Immunantwort oder agieren selbst als Killer. Um ihre Funktion auszufüllen und keine Überreaktion zu verursachen müssen die T-Zellen selbst ebenfalls reguliert werden. Diese Rolle übernehmen spezielle T-Zellen, die regulatorischen oder Suppressor-T-Zellen. „Das richtige Gleichgewicht zwischen T-Zellen, die Erreger bekämpfen und solchen, die die Immunantwort runterregulieren, ist wichtig. Nur so kann eine Überreaktion oder ein Einschlafen der Immunantwort verhindert werden, beides könnte zu Autoimmunität oder Krebs führen“, sagt Sahamoddin Khailaie, Erstautor der Studie aus der Abteilung „System-Immunologie“ am HZI.

Beide T-Zell-Typen entstehen aus denselben Vorgängerzellen im Thymus, dem menschlichen Lymphsystem. Allerdings ist bisher wenig darüber bekannt wie bestimmt wird, welche Zellen später welche Funktion übernehmen. Khailaie und seine Kollegen haben nun ein mathematisches Modell entwickelt, dass erklärt, wie die Vorläuferzellen Informationen aus ihrer Umgebung aufnehmen und wie diese Informationen ihr Schicksal beeinflussen.

Thymozyten – die T-Zell-Vorläufer – bilden während der Entstehung zufällig generierte T-Zell-Rezeptoren aus, die in der Lage sind, sowohl fremde als auch körpereigene Peptide zu erkennen. In der Entstehungsphase kommen die Vorläuferzellen mit einer ganzen Reihe von antigen-präsentierenden Zellen in Kontakt, die ihnen verschiedenste Peptide zeigen. Durch den Kontakt entwickeln sich die T-Zellen dann entweder zu Suppressor- oder Effektor-T-Zellen. „Unser Modell sagt aus, dass vor allem die permanente Interaktion mit verschiedenen Peptiden dafür entscheidend ist, welche Funktion eine T-Zelle später übernimmt“, sagt Khailaie.

Es ist wichtig zu wissen, wie die Zelle die Entscheidung trifft und wann welche Art von T-Zellen verstärkt produziert wird, da Wissenschaftler so diesen Entscheidungsprozess manipulieren können. „Wenn wir die Balance nach unseren Bedürfnissen verändern könnten, könnten wir auch Probleme beheben, die aus einem fehlgesteuerten Selektionsprozess resultieren“, sagt Khailaie.

Originalpublikation:

Khailaie, S., Robert, P.A., Toker, A., Huehn, J., Meyer-Hermann, M. (2014), A signal integration model of thymic selection and natural regulatory T cell commitment. J. Immunol. DOI: 10.4049/jimmunol.1400889.

Die Abteilung „System-Immunologie“ des HZI befasst sich mit der mathematischen Modellierung von immunologischen Fragestellungen. Die Abteilung ist mit dem Braunschweig Integrated Centre for Systems Biology (BRICS) assoziiert, einem neuen Forschungszentrum für Systembiologie, das gemeinsam vom HZI und der Technischen Universität Braunschweig gegründet wurde.