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News: Leuchtsignale aus dem Immunsystem

Zellen des Immunsystems, die an 'Fehlgriffen' des Abwehrorgans - wie etwa Autoimmunleiden - mitwirken, lassen sich jetzt direkt im Organismus beobachten: Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried ist es gelungen, funktionell intakte Immunzellen molekulargenetisch mit einem Farbstoff zu markieren und in den Organismus einzuschleusen. Derart gekennzeichnet, lassen sich die Zellen zu jeder Zeit verfolgen und auf ihre Funktion untersuchen.
Traditionell sudiert man zellbiologische Vorgänge durch in vitro-Kultivierung der zu untersuchenden Zellen. Hierbei gewonnene Erkenntnisse erlauben jedoch nur bedingt Rückschlüsse darauf, wie sich die Zellen im lebenden Organismus verhalten, da entscheidende Faktoren – wie etwa Umgebungseinflüsse oder das zelluläre Milieu im Reagenzglas – nicht nachgestellt werden können. Schon seit langem sucht man deshalb nach einer Möglichkeit, Zellen auch in vivo untersuchen zu können, was jedoch eine eindeutige Identifikation der fraglichen Zellen voraussetzt.

Ein geeignetes Verfahren, das eine solche Markierung erlaubt, haben jetzt Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried entwickelt. Sie infizierten spezielle Zellen des Immunsystems, sogenannte CD4+ T-Lymphozyten, mit einem künstlich hergestellten, rekombinanten Retrovirus, dem sie das Gen für ein grün fluoreszierendes Protein eingeschleust hatten. Dieses Gen wurde im Zuge der Infektion in die Zelle transportiert und stabil in deren Genom eingebaut (Nature Medicine, Juli 1999). Im Gegensatz zu bisher verwendeten Techniken führte diese Methode in praktisch hundert Prozent der Zellen zu einem erfolgreichen Gentransfer und zu einer lebenslangen Expression des eingeführten "Leuchtstoff-Gens". Das "Grün-fluoreszierende Protein" (GFP), ein physiologischer Bestandteil der Meeresqualle Aequorea victoria, stellt einen einzigartigen biologischen Marker dar: Es leuchtet grün auf, wenn man es mit ultraviolettem Licht anstrahlt.

CD4+ T-Zellen spielen eine zentrale Rolle in der Koordination des Immunsystems. Sie sind daher meist auch bei fehlgeleiteten Immunreaktionen gegen körpereigene Gewebe, den sogenannten Autoimmunerkrankungen, wie etwa der Multiplen Sklerose, wesentlich beteiligt. Die Max-Planck-Wissenschaftler zeigten nun exemplarisch, wie man diese krankheitsauslösenden Zellen im Körper sichtbar machen kann. Sie schleusten das Gen des GFP´s in T-Zellen ein, die spezifisch gegen ein Myelin-Eiweiß des Gehirns gerichtet sind.

Die derart ausgerüsteten Myelin-spezifischen T-Lymphozyten behalten alle ihre funktionellen Eigenschaften, – und insbesondere auch ihre Fähigkeit, eine Autoimmunerkrankung auszulösen: Im Tiermodell rufen sie eine der Multiplen Sklerose ähnliche Entzündung des Zentralnervensystems (ZNS) hervor, die unter anderem mit Lähmungen, Gewichtverlust und Inkontinenz der Tiere einhergeht. Da diese krankheitsauslösenden Zellen durch die ihre Farbstoff-Markierung grün aufleuchten, können sie im Organismus in jedem Gewebe geortet werden.

Darüber hinaus ist es erstmals möglich, die Zellen ohne zusätzliche Manipulation durch Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung direkt aus dem Organismus zu entnehmen und auf ihren jeweiligen Funktionszustand zu prüfen.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für T-Lymphozyten, die das "Grün-fluoreszierende Protein (GFP)" tragen, liegt in der Erforschung des durch T-Zellen vermittelten Immungedächtnisses. Die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie konnten zeigen, daß sich die GFP-markierten T-Zellen unter bestimmten Voraussetzungen in das Immunsystem integrieren und dann über lange Zeiträume verfolgen und charakterisieren lassen.

Der mit dieser Methode erzielte, stabile Transfer von Genen und insbesondere des GFP-Farbstoff-Gens in T-Zellen eröffnet neue Einblicke in physiologische Phänomene des Immunsystems und entzündlicher (Autoimmun-)Erkrankungen. Ebenso bietet sich die Methode für die Entwicklung neuer Therapieverfahren an: So wird die Eigenschaft von CD4+T-Zellen, im Rahmen ihrer immunologischen Wächterfunktion in nahezu jedes Gewebe des Organismus vorzudringen, zunehmend für den gezielten Einsatz dieser Zellen in gentherapeutischen Ansätzen genutzt. Die T-Zellen dienen dabei als Vehikel für therapeutische Wirkstoffe. Die Anwendung dieses Verfahren setzt allerdings voraus, daß man in der Lage ist, die T-Zellen zuverlässig mit dem jeweiligen Therapeutikum zu beladen.

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