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News: Protein-Schleifchen verrät Gedächtnis

Der Schlüssel zu guten Impfstoffen ist, zu verstehen, wie das Immunsystem arbeitet. Und der Schlüssel zur Funktionsweise des Immunsystems ist die Möglichkeit, Gedächtniszellen zu markieren und zu verfolgen. Doch erst jetzt, 2000 Jahre nach den ersten Untersuchungen am Immunsystem, ist es Wissenschaftlern gelungen, in Mäusen die durch Viren aktivierten T-Lymphocyten mit einem Proteinanhängsel langfristig zu markieren.
Die Möglichkeit einiger Zellen, Informationen über Krankheitserreger über Jahre nach dem Virusbefall zu speichern, ist eines der Hauptmerkmale des Immunsystems. Das Virus induziert hierbei zwei Speichertypen: das humorale Gedächtnis, bei dem B-Zellen Antikörper produzieren und die zelluläre Immunität, die auf T-Zellen basiert. Diese T-Lymphocyten, durch spezielle virale Antigene aktiviert, töten die infizierten Zellen ab. Im Anschluß an die akute Phase einer Virusinfektion sterben die meisten der aktivierten CD8 T-Zellen ab. Nur ein kleiner Teil von fünf bis zehn Prozent überlebt als Gedächtniszellen und kann noch Jahre später erneut auftretenden Krankheitserregern schnell und resolut entgegenwirken. Bislang war es jedoch nicht möglich, diese Gedächtniszellen auch visuell von den sogenannten naiven Lymphocyten zu unterscheiden.

Joshy Jacob von der Emory University School of Medicine und David Baltimore vom California Institute of Technology ist es gelungen, die aktivierten T-Zellen durch ein in Mäusen nicht vorhandenes Protein zu kennzeichnen. Damit kann nun die Reaktion der Gedächtniszellen auf Situationen wie Autoimmunkrankheiten oder Organtransplantationen gezielt verfolgt werden.

Für ihre Experimente, die in der Nature-Ausgabe vom 10. Juni 1999, veröffentlicht wurden, änderten die Wissenschaftler den genetischen Code der Versuchstiere. Ein Protein der menschlichen Plazenta, das normalerweise nicht in Mäusen vorkommt, setzten die Immunologen als sogenanntes Reportergen ein. In den T-Zellen war es durch einen dazwischenliegenden Strang der DNA vom Promotor getrennt – jenem Abschnitt, an den bestimmte Proteine binden und die Aktivierung des Gens induzieren. Durch den räumlichen Abschnitt zwischen dem informationstragenden Reportergen und dem Promotor wird die Aktivierung vorläufig verhindert. Erst ein zweites Gen, das den gleichen Mäusen eingepflanzt wurde, erzeugte das Enzym CRE-Rekombinase, welches bei einer Virusinfektion in den zukünftigen Gedächtniszellen vorübergehend aktiviert wurde. Dieses erkannte daraufhin die eingeschobene DNA-Sequenz und schnitt das blockierende Stück aus, so daß Reportergen und Promotor verknüpft wurden. Dadurch war es der Zelle möglich, den Anweisungen des Repotergens zu folgen und das spezielle Protein zu ihrer Identifizierung an der Oberfläche auszubilden.

Nachdem einige Mäuse mit einem verbreiteten Mausvirus, dem LCMV, infiziert worden waren, wurden die markierten T-Zellen isoliert. Um zu verifizieren, daß die entnommenen T-Lymphocyten tatsächlich mit der Gedächtnisfunktion ausgestattet waren, wurden sie nicht-infizierten Mäusen geimpft. Die geimpften Mäuse waren tatsächlich gegen das Virus immun, während Mäuse, denen nicht-markierte Zellen injiziert wurden, ungeschützt blieben.

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