Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

94 WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Infektion und Immunität | Entzündung und Immunität
03.3 Immuneffektoren: Moleküle, Zellen und Mechanismen
PROJEKTLEITER | Dr. Siegfried Weiss | Arbeitsgruppe Molekulare Immunologie | siw@helmholtz-hzi.de
PROJEKTMITARBEITER | Imke Bargen | Nicole Dietrich | Dr. Sandra Düber | Dr. Nelson Gekara |
Dr. Jadwiga Jablonska | Katja Kochrübe | Dr. Sara Leschner | Dr. Stefan Lienenklaus | Dr. Bishnudeo Roy |
Swati Shukla | Evgeniya Solodova | Christian Stern | Dr. Nuno Viegas | Kathrin Wolf | Natalia Zietara
Unser Immunsystem setzt sich aus mehreren Verteidigungslinien
zusammen. Eine der ersten Linien sind die Typ-
I-Interferone (IFN), mit ihren wichtigsten Vertretern IFN-α
und IFN-β. Sie haben antivirale Eigenschaften, werden jedoch
auch bei vielen anderen Infektionen induziert und spielen
bei normalen physiologischen Vorgängen eine wichtige Rolle.
Wir konnten zeigen, dass auch Liganden des Toll-like-receptors
2 (TLR2) Makrophagen IFN induzieren können. TLR2
Liganden fi ndet man auf Gram-positiven Bakterien oder
auf Mykoplasmen. Interessanterweise muss der TLR2 von
den Makrophagen endozytiert werden, um IFN-Produktion
auszulösen. Wird die Endozytose blockiert, so dass der TLR2-
Liganden Komplex an der Zelloberfl äche bleibt, wird nur die
Produktion von proinfl ammatorischen Zytokinen, wie TNF-α,
aktiviert. Also entscheidet die Fähigkeit einer Zelle, TLRs
nach Ligandenbindung zu endozytieren, darüber, ob bei der
Zelle IFN-Produktion über diese TLRs induziert werden kann.
Wir konnten dabei zeigen, dass Mastzellen entsprechende
TLRs nicht endozytieren und auch keine Bakterien phagozytieren
können. Dadurch können sie auf Bakterieninfektionen
nicht mit IFN-Produktion antworten – bei Virusinfektionen
dagegen sehr wohl. Mastzellen sind anatomisch hauptsächlich
unter den verschiedensten Epithelien angesiedelt.
Sie stellen deshalb die ersten Immunzellen dar, die mit
eindringenden Krankheitserregern in Berührung kommen.
Bei Bakterieninfektionen ist die Produktion von IFN häufi g
schädlich. Dass die Mastzellen unter diesen Umständen nur
proinfl ammatorische Zytokine und kein IFN produzieren
können, könnte deshalb einen wohl ausgewogenen Abwehrmechanismus
darstellen.
Wir haben beobachtet, dass bei Mäusen, bei denen das
IFN-β Gen inaktiviert wurde oder bei denen das Gen einer
der Ketten des IFN-Rezeptors (IFNAR) deletiert wurde, die
Bildung von Blutgefässen verändert ist. Dies war in schnell
wachsenden Tumoren besonders auffällig: In Mäusen ohne
IFN-β oder IFNAR wuchsen die Tumore wesentlich schneller.
Der Grund ist eine verstärkte Angiogenese, so dass
mehr und besser ausgebildete Blutgefäße in den Tumoren
vorhanden waren. Dafür verantwortlich sind neutrophile
Granulozyten (Abb. 1). Ohne funktionierendes IFN-System
waren wesentlich mehr dieser Granulozyten in den Tumor
eingewandert, und sie produzierten verstärkt Zytokine, die
die Blutgefäßbildung unterstützen. Mit Granulozyten aus
den Tumoren konnten wir zeigen, dass bereits geringe
Mengen an IFN-β die Produktion der Blutgefäß-bildenden
Faktoren herunter regulieren. Damit ist IFN ein wesentlicher
Bestandteil des Überwachungssystems gegen Krebs.
Viele Bakterien, wie auch Salmonella typhimurium, reichern
sich in festen Tumoren an. Wir können sie somit nutzen, um
therapeutische Moleküle direkt im Tumor zu exprimieren
Verstärkte Angiogenese und Tumorwachstum, unterstützt durch
neutrophile Granulozyten mit defekter IFN Signaltransduktion.
Mäusen wurden subkutan B16F10 Melanomazellen injiziert, die
entweder mit Neutrophilen von Tumor-tragenden Ifnar1 -/- Mäusen
(IFNAR-/-+B16) oder mit Neutrophilen von Tumor-tragenden
Wildtyp Mäusen (C57BL/6+B16) gemischt waren. Tumore, die
mit Neutrophilen gemischt waren, deren IFN Signaltransduktion
zerstört war, wuchsen wesentlich schneller als die Kontrolltumore.
Die immunhistologische Analyse für die Endothelzellen mit
anti-Laminin (rot) und für Zellen mit glatter Muskulatur mit
anti-Aktin (grün) zeigte eine wesentlich verstärkte Anwesenheit
von glatten Muskelzellen in den IFNAR-/-+B16 Tumoren. Dies
ist indikativ für einen höheren Reifungsgrad der Blutgefäße und
damit eine bessere Blutversorgung des Tumors. Foto: HZI
und damit das gesunde Gewebe zu schonen. Nötig sind
dafür bakterielle Promotoren, die die Expression der
therapeutischen Moleküle auf den Tumor beschränken.
Dazu haben wir mit unseren Salmonellen eine sogenannte
Promotor-Trap-Bibliothek untersucht und dabei mehrere Promotoren
gefunden, die Tumor-spezifi sche Expression zeigten.
Derzeit werden diese Promotoren bioinformatisch und experimentell
charakterisiert. Parallel dazu haben wir Tumorspezifi
sche Genexpression mit Hilfe von Expressionsarrays
untersucht. Wir haben über 20 bakterielle Gene defi niert,
die spezifi sch im Tumor und nicht in der Milz exprimiert
werden. Dies sollte zu einem besseren Verständnis der
Physiologie der Bakterien im Tumor führen und weiterhin
zu Kontrollelementen, die ermöglichen, dass therapeutische
Moleküle spezifi sch im Tumor exprimiert werden können.