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ÖSTERREICH JOURNAL NR. <strong>187</strong> / 07. 08. 2019 Wissenschaft & Technik Mechanismus für Entstehung allergischer Immunreaktionen 84 Eine aktuelle Forschungsarbeit aus der Univ.-Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie der Medizin Uni Innsbruck beleuchtet einen neuen Mechanismus, der bestimmten allergischen Immunreaktionen zugrunde liegt. Wenn es darum geht, das Immunsystem gegen Krankheitserreger oder Allergene zu aktivieren, stehen die Dendritischen Zellen an vorderster Front. Die Aufgabe dieser Immunzellen ist es, Alarm zu schlagen, in dem sie Bestandteile (Antigene) des Allergens aufnehmen, verarbeiten und sie in einer charakteristischen und für die T-Zellen er - kennbaren Form präsentieren. „Dendritische Zellen sind zur Stimulation von T Zell-ab - hängigen Immunantworten hochspezialisiert und entscheidend an der Aktivierung der Helfer T-Zellen Th1 und Th2 beteiligt“, weiß Christine Heufler, die an der Innsbrucker Univ.-Klinik für Dermatologie, Allergologie und Venerologie (Direktor Matthias Schmuth) bereits seit vielen Jahren zur Immunbiologie von Dendritischen Zellen forscht. Th2-Zellen sind Lymphozyten (weiße Blutkörperchen), die den Botenstoff Interleukin-4 produzieren und als Effektorzellen auch allergische Reaktionen vermitteln können. Auch wenn Allergien ein großes Forschungsfeld bedienen, blieb der molekulare Mechanismus, der zur Aktivierung der Th2- Zellen als Reaktion auf Allergene führt, bislang unentdeckt. Dem Team um Heufler ge - lang es nun, diesen Mechanismus für eine Klasse von Protein-Allergenen – die Lipocaline – in der Zellkultur aufzuklären und da - mit einer potentiellen Therapie-Option einen Schritt näher zu kommen. Das renommierte Fachjournal Journal of Allergy and Clinical Immunology berichtet über die weitreichenden Erkenntnisse. Foto: MUI / Heidegger Nahmen FPR3 unter die Lupe (vl.l): Beate Posch, Christine Heufler und Erstautor Dominik Klaver Entscheidend: Wechselwirkung von dendritischer Zelle mit Allergen Zu den Lipocalinen gehören die meisten Inhalationsallergene von Säugetieren, wie et - wa Can f 1, ein Speichelprotein und das Haupt-Allergen bei Hundehaarallergie oder Fel d 4, ein Allergen bei Katzenallergie. Sie umfassen aber auch menschliche nicht-allergene Proteine wie das in der Tränenflüssigkeit vorkommende Lipocalin-1. Im Rahmen einer Kooperation mit dem Lipocalin-Experten Bernhard Redl vom Innsbrucker Biozentrum konnte Beate Posch aus dem Team um Heufler bereits in einer vorangegangenen Ar beit zeigen, daß dendritische Zellen als Antwort auf allergene Lipocaline Th2 Zellen aktivieren, auf nicht-allergene Lipocaline je - doch Th1 Zellen. Die Wechselwirkung von dendritischen Zellen mit dem Allergen ist also ausschlaggebend für die Art der eingeleiteten Immunantwort. „Aus dieser Arbeit stammte auch ein erster Hinweis, daß der Formylpeptid Rezeptor (FPR) 3 dabei eine herausragende Rolle spielen könnte“, so Heufler. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at Rezeptor als Weichensteller für die Immunantwort In der aktuellen Forschungsarbeit wurde die Funktion des FPR3 genauer analysiert. Dabei stellten die ForscherInnen fest, daß beim Abbau der allergenen Lipocaline in den dendritischen Zellen Peptide (Protein- Bruchstücke) entstehen, die an FPR3 binden können, während die Peptide, die beim Ab - bau der nicht allergenen Lipocaline entstehen, nicht an den Rezeptor binden. Die Bindung an den Rezeptor bewirkt, daß die Produktion des Botenstoffs Interleukin-12 in der dendritischen Zelle behindert wird. Das Fehlen von IL12 während der Aktivierungsphase von T-Helferzellen verhindert wiederum die Entwicklung von Th1 und führt zur Aktivierung von Th2 Zellen und somit zu allergischen Reaktionen. „Mit dieser Reaktionskette von Allergen-Aufnahme, Produktion von FPR3 bindenden Peptiden in der dendritischen Zelle, Blockade der IL12 Produktion und der Entwicklung von Th2 Zellen konnten wir erstmals die Entstehung Lipocalinspezifischer allergischer Reaktionen nachweisen“, bestätigt Erstautor Dominik Klaver. In einem nächsten Schritt manipulierten die ForscherInnen FPR3 in Allergen-behandelten dendritischen Zellen und konnten da - durch die therapeutische Angriffsfläche des Rezeptors sichtbar machen. „Durch Gen- Silencing oder die Zugabe eines Antagonisten läßt sich die Funktion des Rezeptors ausschalten, wodurch wir sehen konnten, daß die Entwicklung von Th2 Zellen tatsächlich verhindert wird. Stattdessen kommt es zur Ausreifung von T-Helferzellen, die das antiinflammatorische Zytokin IL10 produzieren und damit die Immunantwort behindern – eine durchaus gewünschte Reaktion bei Allergien“, so die Biologin Christine Heufler. n https://www.i-med.ac.at/
ÖSTERREICH JOURNAL NR. <strong>187</strong> / 07. 08. 2019 Wissenschaft & Technik Der VSC-4 ist Österreichs neuer Supercomputer 85 Als Gemeinschaftsprojekt mehrerer Universitäten wird nun Österreichs größter Computer eingerichtet: Der VSC-4 schafft es auf Platz 82 der Weltrangliste. Der „Vienna Scientific Cluster 4“ (VSC-4) ist der leistungsfähigste Computer, der je in Österreich in Betrieb genommen wur - de. Es handelt sich dabei um ein Gemeinschaftsprojekt von fünf österreichischen Universitäten – TU Wien, Universität Wien, Universität für Bodenkultur Wien, TU Graz und Universität Innsbruck – finanziell maßgeblich unterstützt durch das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung. Installiert wurde der Großrechner an der TU Wien. Nun ist er funktionstüchtig, bis der Abnahmeprozeß vollständig abgeschlossen ist, werden allerdings noch einige Wochen vergehen. Im Spätherbst soll der Großrechner von der Firma Lenovo dann für wissenschaftliche Berechnungen zur Verfügung stehen. Mit einer Leistung von 3,7 Petaflops (ein Petaflop ist eine Million Milliarden Re - chenoperationen pro Sekunde) ist der VSC-4 mehr als fünfmal so leistungsstark wie das Vorgängermodell VSC-3. Damit wurde erstmals in Österreich die Petaflop-Schallmauer durchbrochen. In der Weltrangliste der Su - percomputer schafft es der VSC-4 damit auf Platz 82. Foto: Alexander Gigl / EDV-Design Informationstechnologie GmbH Der „Vienna Scientific Cluster 4“ (VSC-4) ist der leistungsfähigste Computer, der je in Österreich in Betrieb genommen wurde. Gemeinsam mehr Leistung „Die Strategie der VSC-Partneruniversitäten, gemeinsam einen Supercomputer auf internationalem Spitzenniveau zu betreiben, hat sich in den vergangenen Jahren bestens bewährt“, freuen sich Prof. Regina Hitzenberger, Vizerektorin für Infrastruktur an der Universität Wien, und Prof. Johannes Fröhlich, Vizerektor für Forschung und Innovation an der TU Wien, als Vertreter der VSC- Eigentümer. „Mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums können wir gemeinsam unseren Forschungsgruppen ausgezeichnete Infrastruktur im Bereich High-Performance- Computing zur Verfügung stellen. Für eine Universität alleine wäre das in dieser Qualität nicht möglich.“ „Mit dem VSC-4 ist sichergestellt, daß die Forschung am Wissenschaftsstandort Österreich im Bereich High-Performance- Computing auch in Zukunft einen internationalen Spitzenplatz einnehmen kann“, sagt Bundesministerin Iris Rauskala. Der VSC-4 wurde im Dezember 2018 be - stellt und am 18. Juni 2019 vorläufig in Be - trieb genommen. „Er ist nun im Prinzip funktionstüchtig, allerdings dauert es bei solchen Großrechnern immer einige Zeit, bis die Abnahme fertig durchgeführt ist und das Gerät den Regelbetrieb aufnehmen kann“, sagt Prof. Herbert Störi, Leiter des VSC-Re - search Centers. „Die Abnahme macht sehr gute Fortschritte. Wir sind sehr zuversichtlich, daß der VSC-4 wie geplant ab Herbst für wissenschaftliche Berechnungen genutzt werden kann.“ Benchmark-Tests gab es be - reits – und die Resultate sind sehr erfreulich: Der VSC-4 schaffte es – eben – auf Platz 82 der Weltrangliste der Supercomputer. Insgesamt verfügt der VSC-4 Supercomputer über 790 Knoten zu je 2 Prozessoren mit je 24 Kernen – also insgesamt 37.929 Prozessorkerne. Damit erreicht der VSC-4 »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at eine Spitzenleistung von 3,7 Petaflops (im Dauerbetrieb 2,7 Petaflops). Um Energie zu sparen, erhielt der VSC-4 eine speziell de - signte effiziente Wasserkühlung. Vom Urknall bis zur Medizin Wie schon seine Vorgänger VSC, VSC-2 und VSC-3 wird auch der VSC-4 für eine Vielzahl ganz unterschiedlicher Forschungsbereiche genutzt werden: Für Simulationen des frühen Universums kurz nach dem Ur - knall wird der Supercomputer genauso eingesetzt werden wie für Bioinformatik oder medizinische Simulationen. Quantenphysikalische Berechnungen für die Entwicklung neuer Materialien spielen genauso eine Rolle wie Modelle zum optimalen Management öffentlicher Verkehrsmittel. In vielen verschiedenen Forschungsbereichen sind Großrechner mit extrem hoher Rechenleistung heute unverzichtbar. n https://www.tuwien.at/
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