Ein spezieller Rezeptor sorgt dafür, dass das Immunsystem bakterielle Krankheitserreger auch als solche erkennt. Wie dieser funktioniert, haben deutsche Wissenschaftler nun aufgeklärt und damit auch den Weg zu einer Entwicklung von neuen anti-infektiösen Substanzen und Impfstoffen eröffnet. Ihre Studie ist in der Fachzeitschrift „Journal of Immunology“ erschienen.
.
{1l}
Wie erkennt das Immunsystem Erreger? Mit dieser Frage haben sich Wissenschaftler des Universitätsklinikums Heidelberg in Kooperation mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum beschäftigt. Das Wissenschaftlerteam um Professor Alexander Dalpke vom Universitätsklinikum hat dabei die „Augen des angeborenen Immunsystems“ identifziert: Winzige Eiweißstrukturen – Toll- like-Rezeptoren (TLR) – sitzen auf der Oberfläche von Immunzellen. Kommt es zu einer Infektion, erkennen die Rezeptoren bestimmte Muster im Erbgut der Erreger, die im Lauf der Evolution erhalten geblieben sind, und lösen daraufhin Abwehrreaktionen aus.
Zwei Kontaktstellen erkennen den Erreger
Die Frage, wie diese Muster erkannt werden, hat die Nachwuchsgruppe von Alexander Weber am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) aufgeklärt. Die jungen Wissenschaftler erstellten ein dreidimensionales Computermodell des Rezeptors TLR 9, das als Startpunkt für das gemeinsame Vorgehen der beiden Forscherteams diente. Die aufwändige Modellierung basiert auf der Vorhersage von einzelnen Bausteinen des Rezeptors anhand von publizierten Daten.
Tests mit verschiedenen gentechnisch veränderten Versionen des Rezeptors, die anhand dieser dreidimensionalen „Vorlage“ entworfen wurden, zeigten, dass zwei Kontaktstellen des Rezeptors
entscheidend für eine Bindung an das Bakterien-Erbgut sind. Mit Hilfe der neuen Erkenntnisse lässt sich ein wesentlich genaueres Modell des Rezeptors erstellen.
Impfstoffe können verbessert werden
Eine Anwendung dafür gibt es beispielsweise in der Pharmakologie. Im Labor werden künstliche Nukleinsäuren hergestellt, welche das Bakteriengenom imitieren und die daher das angeborene Immunsystem über die Toll-like-Rezeptoren aktivieren. Eingesetzt werden diese Wirkstoffe beispielsweise als Bestandteil von Impfstoffen, um deren Wirkung unspezifisch zu verstärken. Durch die neuen Erkenntnisse kann man diese Oligonukleotide wesentlich genauer anpassen.
Für die Heidelberger Wissenschaftler geht die Grundlagenforschung an der Kommunikation zwischen Krankheitserreger und Immunsystem weiter: Im nächsten Schritt sollen die Erkenntnisse auf einen anderen Rezeptortyp übertragen werden. TLR7 erkennt im Unterschied zu TLR9 nicht bakterielles,
sondern virales Erbgut. Auch hier könnte die Kombination dreidimensionaler Strukturvorhersage und experimenteller Tests die bisher ungeklärten Erkennungsmechanismen aufklären, hoffen die Forscher.
(Universitätsklinikum Heidelberg, 06.08.2009 – NPO)
