Wächter des menschlichen Immunsystems enträtselt

Erlanger und Bonner Forscher: Herkunft und Umgebung haben Einfluss auf die Identität von dendritischen Zellen

Dendritische Zellen sind ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems: Sie erkennen Eindringlinge, nehmen sie auf und lösen daraufhin eine vollständige Immunantwort aus. Ein Forscherteam unter Federführung des Universitätsklinikums Erlangen der FAU und des LIMES-Instituts der Universität Bonn hat nun grundlegende Erkenntnisse zu menschlichen dendritischen Zellen gewonnen, die in Zukunft auch zur Entwicklung neuartiger Immuntherapieansätze beitragen könnten. Die Ergebnisse sind jetzt im renommierten Fachmagazin „Science Immunology“ veröffentlicht worden. (Publikation: Human lymphoid organ dendritic cell identity is predominantly dictated by ontogeny, not tissue microenvironment, Science Immunology,doi:10.1126/sciimmunol.aai7677)

Dendritische Zellen – ihren Namen verdanken sie den unzähligen Verzweigungen ihrer Oberfläche – besiedeln weite Teile des menschlichen Körpers, wo sie eine regelrechte Wächterrolle einnehmen. Erkennen sie einen Krankheitserreger, wird dieser in die Zelle aufgenommen und verarbeitet. Daraufhin setzt sich die dendritische Zelle in Bewegung, um in einem nahegelegenen Lymphknoten mit anderen Immunzellen – zum Beispiel T-Zellen – zu interagieren und erregerspezifische Immunantworten auszulösen. Somit nehmen dendritische Zellen eine ganz besondere Rolle im Gesamtgefüge des Immunsystems ein. In den letzten Jahren stellte sich heraus, dass dendritische Zellen in der Maus aus verschiedenen Untergruppen zusammengesetzt sind, die sich teils deutlich in ihrer Funktion und Verteilung im Körper unterscheiden. Über die entsprechende Situation im Menschen war bislang wenig bekannt.

Nun haben Dr. Gordon Heidkamp und Prof. Dr. Diana Dudziak vom Uni-Klinikum Erlangen erstmals eine Übersichtsarbeit angefertigt, in der dendritische Zellen systematisch in verschiedenen menschlichen Organen – Blut, Milz, Thymus, Mandeln, Knochenmark, Nabelschnurblut – mittels 16-Farben-Durchflusszytometrie charakterisiert wurden. Anhand dieser Fluoreszenz-basierten Methode war es möglich, die unterschiedlichen Immunzellen getrennt voneinander darzustellen, Häufigkeiten verschiedener Untergruppen von dendritischen Zellen zu ermitteln und wichtige Oberflächenproteine zu identifizieren. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass das Oberflächenprofil der jeweiligen Untergruppe von dendritischen Zellen in den verschiedenen Geweben konstant ist.

Zusätzlich ist es den Erlanger Wissenschaftlern gelungen, dendritische Zellen aus dem Gesamtgemenge an Zellen im menschlichen Blut, in der Milz und im Thymus zu isolieren und deren Erbinformation in Form von Ribonukleinsäure (RNA) zu untersuchen. Die äußerst aufwendige Datenanalyse erfolgte in enger Kooperation mit Jil Sander und Prof. Dr. Joachim L. Schultze vom LIMES (Life and Medical Sciences) Institut der Universität Bonn. Die Bonner Kollegen konnten durch innovative Analysemethoden, zum Beispiel  Cibersort Analyse, eindrucksvoll bestätigen, dass die jeweiligen Untergruppen der dendritischen Zellen ein sehr konstantes Profil zeigen, unabhängig davon, ob sie sich im Blut, in der Milz oder im Thymus befinden. Prof. Dr. Schultze erörtert: „Interessanterweise zeigten sich im Gegensatz dazu in nicht-lymphatischen Organen wie der Haut oder der Lunge, dass hier Gewebe-spezifische Faktoren einen größeren Einfluss auf das Transkriptom der dendritischen Zellen haben.“

Es gibt Erkenntnisse, dass dendritische Zellen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von innovativen Immuntherapieansätzen spielen können

Aufgrund der aktuell veröffentlichten Ergebnisse und der besonderen Eigenschaften von dendritischen Zellen erhoffen sich die Wissenschaftler Auswirkungen auf die Therapie bestimmter Erkrankungen des Immunsystems und auf die Entwicklung neuer Ansätze für die Behandlung von Tumorerkrankungen. „Es gibt Erkenntnisse, dass dendritische Zellen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von innovativen Immuntherapieansätzen spielen können. Unsere Ergebnisse helfen dabei, grundlegende Eigenschaften dieser Zellen besser zu verstehen“, fasst Prof. Dr. Diana Dudziak zusammen.

Die Studie wurde in einer engen Kollaboration zwischen Dr. Gordon Heidkamp und Prof. Dr. Diana Dudziak vom Universitätsklinikum Erlangen sowie Jil Sander und Prof. Dr. Joachim L. Schultze vom LIMES (Life and Medical Sciences) Institut der Universität Bonn, Mitglieder des Exzellenzclusters ImmunoSensation, durchgeführt. Insgesamt waren 31 Wissenschaftler an den Standorten Erlangen, Bonn, Kiel, Bamberg, Augsburg, Frankfurt und Singapur an dem Projekt beteiligt.

Kontakt:

Prof. Dr. Diana Dudziak
Universitätsklinikum Erlangen
Department Dermatologie
Labor für Biologie dendritischer Zellen
Telefon: +49(0)9131/8539346
E-Mail: diana.dudziak@uk-erlangen.de

Prof. Dr. Joachim L. Schultze
LIMES Institut (Life and Medical Sciences)
Einheit der Genomik und Immunregulation
Tel. +49(0)228/7362787
E-Mail: j.schultze@uni-bonn.de