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Neu entdecktes Gedächtnis in unseren Knochen: Aufzeichnungen über frühere Infektionen, um die Immunität zu stärken

Immunzellen-Fluoreszenzmikroskopie

Immunzellen mittels Fluoreszenzmikroskopie: Blutstammzellen erinnern sich an einen früheren Angriff und produzieren mehr Immunzellen wie diese Makrophagen, um eine neue Infektion zu bekämpfen. Bildnachweis: © Sieweke lab / CIML

Blutstammzellen stärken die Immunität, indem sie frühere Infektionen aufzeichnen

Diese Ergebnisse sollten einen erheblichen Einfluss auf zukünftige Impfstrategien haben und den Weg für neue Behandlungen eines unter- oder überreagierenden Immunsystems ebnen. Die Ergebnisse dieser Forschung werden in veröffentlicht Zellstammzelle am 12. März 2020.

Stammzellen in unserem Körper fungieren als Reservoir von Zellen, die sich teilen, um neue Stammzellen zu produzieren, sowie als eine Vielzahl verschiedener Arten spezialisierter Zellen, die zur Sicherung der Gewebserneuerung und -funktion erforderlich sind. Die hämatopoetischen Stammzellen (HSC) werden allgemein als „Blutstammzellen“ bezeichnet und befinden sich im Knochenmark, dem Weichgewebe, das sich im Zentrum großer Knochen wie Hüften oder Oberschenkel befindet. Ihre Aufgabe ist es, das Repertoire der Blutzellen zu erneuern, einschließlich der Zellen des Immunsystems, die für die Bekämpfung von Infektionen und anderen Krankheiten von entscheidender Bedeutung sind.

Bis vor einem Jahrzehnt war das Dogma, dass HSCs nicht spezialisierte Zellen waren, die für externe Signale wie Infektionen blind waren. Nur ihre spezialisierten Tochterzellen würden diese Signale wahrnehmen und eine Immunantwort aktivieren. Die Arbeit des Labors von Prof. Michael Sieweke und anderer in den letzten Jahren hat jedoch gezeigt, dass dieses Dogma falsch ist, und gezeigt, dass HSC tatsächlich externe Faktoren erfassen können, um Subtypen von Immunzellen „on demand“ zur Bekämpfung einer Infektion zu produzieren. Über ihre Rolle bei einer Immunantwort im Notfall hinaus blieb die Frage nach der Funktion von HSC bei der Reaktion auf wiederholte infektiöse Episoden. Es ist bekannt, dass das Immunsystem ein Gedächtnis hat, das es ihm ermöglicht, besser auf zurückkehrende Infektionserreger zu reagieren. Die vorliegende Studie legt nun eine zentrale Rolle für Blutstammzellen in diesem Gedächtnis fest.

“Wir haben festgestellt, dass HSC eine schnellere und effizientere Immunantwort auslösen können, wenn sie zuvor LPS ausgesetzt waren, einem Bakterienmolekül, das eine Infektion nachahmt”, sagte Dr. Sandrine Sarrazin, Inserm-Forscherin und leitende Autorin der Veröffentlichung. Prof. Michael Sieweke, Humboldt-Professor an der TU Dresden, CNRS-Forschungsdirektor und letzter Autor der Publikation, erklärte, wie das Gedächtnis in den Zellen gespeichert wurde: „Bei der ersten Exposition gegenüber LPS setzen sich Markierungen auf dem DNA der Stammzellen, direkt um Gene, die für eine Immunantwort wichtig sind. Ähnlich wie bei Lesezeichen sorgen die Markierungen auf der DNA dafür, dass diese Gene leicht gefunden, zugänglich und für eine schnelle Reaktion aktiviert werden, wenn eine zweite Infektion durch einen ähnlichen Wirkstoff eintreten sollte. “

Die Autoren untersuchten weiter, wie das Gedächtnis in die DNA eingeschrieben wurde, und fanden C / EBP? der Hauptakteur zu sein und eine neue Funktion für diesen Faktor zu beschreiben, die auch für Notfall-Immunantworten wichtig ist. Zusammen sollten diese Ergebnisse zu Verbesserungen bei der Abstimmung des Immunsystems oder zu besseren Impfstrategien führen.

„Die Fähigkeit des Immunsystems, frühere Infektionen im Auge zu behalten und beim zweiten Auftreten effizienter zu reagieren, ist das Grundprinzip von Impfstoffen. Nachdem wir nun verstanden haben, wie Blutstammzellen Immunantwortkreise markieren, sollten wir in der Lage sein, Immunisierungsstrategien zu optimieren, um den Schutz auf Infektionserreger zu erweitern. Es könnte auch allgemeiner zu neuen Wegen führen, die Immunantwort zu stärken, wenn sie unterdurchschnittlich abschneidet, oder sie auszuschalten, wenn sie überreagiert “, schloss Prof. Michael Sieweke.

Die Forschungsgruppe von Prof. Michael Sieweke arbeitet an der Schnittstelle von Immunologie und Stammzellforschung. Die Wissenschaftler konzentrieren sich auf die Untersuchung von hämatopoetischen Stammzellen und Makrophagen, langlebigen reifen Zellen des Immunsystems, die eine wichtige Rolle bei der Geweberegeneration spielen. Im Jahr 2018 erhielt Prof. Michael Sieweke den wertvollsten Forschungspreis in Deutschland: die Alexander von Humboldt-Professur, die internationale Spitzenforscher an deutsche Universitäten bringt. Neben seiner Position als Forschungsdirektor am Zentrum für Immunologie der Universität Marseille Luminy ist er jetzt stellvertretender Direktor am Zentrum für Regenerative Therapien der TU Dresden (CRTD). CRTD ist ein akademisches Zuhause für Wissenschaftler aus mehr als 30 Nationen. Ihre Mission ist es, die Prinzipien der Zell- und Geweberegeneration zu entdecken und diese für die Erkennung, Behandlung und Umkehrung von Krankheiten zu nutzen. Das CRTD verbindet die Bank mit der Klinik, Wissenschaftler mit Klinikern, um Fachwissen in Stammzellen, Entwicklungsbiologie, Gen-Editing und Regeneration für innovative Therapien für neurodegenerative Erkrankungen wie z Alzheimer und Parkinson-Krankheit, hämatologische Erkrankungen wie Leukämie, Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes, Netzhaut- und Knochenerkrankungen.

Referenz: „C / EBPβ-abhängiges epigenetisches Gedächtnis induziert trainierte Immunität in hämatopoetischen Stammzellen“ von Bérengère de Laval, Julien Maurizio, Prashanth K. Kandalla, Gabriel Brisou, Louise Simonnet, Caroline Huber, Gregory Gimenez, Orit Matcovitch-Natan, Susanne Reinhardt Eyal David, Alexander Mildner, Achim Leutz, Bertrand Nadel, Christophe Bordi, Ido Amit, Sandrine Sarrazin und Michael H. Sieweke, 12. März 2020, Zellstammzelle.
DOI: 10.1016 / j.stem.2020.01.017

Diese Studie wurde von der TU Dresden / CRTD durch die Deutsche Exzellenzinitiative, die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie durch ein ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats und der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert. Die Studie wurde ferner durch Mittel des Nationalen Instituts für Sante und Recherche Medicale, des Nationalen Zentrums für Recherche Scientifique, der Universität Aix-Marseille, der Agence Nationale de la Recherche, der Stiftung ARC für Recherche sur le Cancer, unterstützt. ein INSERM-Helmholtz-Kooperationsprogramm und die Einstein-Stiftung.