Neue Erkenntnisse zur T-Zell-vermittelten Immunität

18.03.2013 - Deutschland

Eine effektive CD8+ T-Zell-Immunantwort, die der Abwehr und dem nachfolgenden Schutz gegen bestimmte Infektionserreger dient, besteht aus unterschiedlichen Subpopulationen an kurz- und langlebigen Effektor- bzw. Gedächtniszellen. Die einzelnen, für die Immunantwort rekrutierten T-Zellen verhalten sich sehr unterschiedlich bezüglich ihres Wachstums und der Ausbildung von Subpopulationen. Daher kann nur die Einbindung mehrerer Einzelzellen eine effektive Immunantwort garantieren.

Zu diesen fundamentalen Erkenntnissen kommen Wissenschaftler der Technischen Universität München gemeinsam mit einer klinischen Kooperationsgruppe am Helmholtz Zentrum München.

T-Zellen vermitteln zelluläre Immunreaktionen. Werden im Organismus Antigene, also körperfremde Strukturen wie die Oberflächenmoleküle von Erregern und in bestimmten Fällen auch von Tumorzellen, erkannt, beginnt ein Differenzierungsprozess der T-Zellen, um die verschiedenen Abwehrfunktionen auszuführen. Die sogenannten CD8+ T-Zellen entwickeln sich zum einen zu zytotoxischen Effektor-Zellen, die infizierte bzw. veränderte Zellen im Körper abtöten. Zum anderen bilden sie sich zu Memory-Zellen aus, die als immunologisches Gedächtnis dienen.

Die Studie zeigt, dass diese Zelldifferenzierung keiner starren Regulation folgt, sondern zufälligen Ereignissen unterliegt. Dabei entscheidet insbesondere die Anzahl der zu Beginn der Immunreaktion zur Verfügung stehenden Antigen-spezifischen Vorläuferzellen über die Vorhersagbarkeit einer effizienten Immunantwort. Bisher ging man davon aus, dass alle in einem Immungeschehen aktivierten T-Zellen sich ähnlich verhalten und eine regelmäßige Zellteilung und -differenzierung zu Effektor- und Memory-Zellen ausführen. Die Wissenschaftler des Instituts für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der Technischen Universität München (TUM), der Abteilung Theoretische Systembiologie des Deutschen Krebsforschungszentrums in Heidelberg sowie der Klinischen Kooperationsgruppe (KKG) ‚Antigen-spezifische Immuntherapie‘ und der Plattform ‚Immunmonitoring‘ am Helmholtz Zentrum München entwickelten für ihre Untersuchungen ein innovatives experimentelles System. In diesem konnten sie das Zellschicksal von einzelnen T-Zellen im Organismus verfolgen und fanden heraus, dass nur wenige der Ausgangszellen ausschließlich zu Effektor-Zellen reifen. Diese sich können sich aber sehr rasch teilen und somit eine große Zellpopulation kurzlebiger zytotoxischer Zellen für die Abwehrphase bereitstellen. Die meisten der rekrutierten T-Zellen jedoch entwickeln sich vorzugsweise zu langlebigen Gedächtnis-Zellen, die sich erst bei einem erneuten Erregerkontakt vermehren. „Erstmals war es in diesem Versuchsaufbau möglich, die Expansion und Differenzierung von Einzelzellen, also das individuelle Zellschicksal, zu verfolgen und die Generierung verschiedener Zellpools bei der Immunantwort zu bestimmen“, sagt Prof. Dr. Dirk Busch, Direktor des Instituts für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der TUM und Leiter der KKG ‚Antigen-spezifische Immuntherapie‘.

„Die neuen Erkenntnisse haben große Bedeutung für unsere Forschungsarbeiten im Bereich der Impfstoffentwicklung und der adoptiven Immuntherapie“, berichtet Dr. Matthias Schiemann, vom Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der TUM und ebenfalls Mitglied der KKG ‚Antigen-spezifische Immuntherapie‘. Weitere klinische Studienreihen sollen bald beginnen, um insbesondere die Funktion und therapeutische Verwendung der Gedächtniszellen zu untersuchen.