Wie reagiert das Immunsystem auf chronische Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa?

„EinBlick in die Forschung“ von Prof. Dr. Petra Bacher und Dr. Daniel Unterweger.

Der Mukoviszidose e.V. fördert viele unterschiedliche Forschungsprojekte zur Mukoviszidose. Mit der Reihe „EinBlick in die Forschung“ möchten wir mit Euch einen Blick in die Projekte der von uns geförderten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werfen. Heute stellen wir Euch das aktuelle Projekt von Prof. Dr. Petra Bacher, Institut für Immunologie & Institut für klinische Molekularbiologie, Universität Kiel, und Dr. Daniel Unterweger, Institut für Experimentelle Medizin, Universität Kiel, vor. Sie möchten die Frage beantworten, wie das Bakterium Pseudomonas aeruginosa mit dem Immunsystem interagiert. Im Fokus steht dabei das bakterielle Abwehrsystem T6SS. Das Projekt wird über die Forschungsförderung des Mukoviszidose e.V. mit 20.000 Euro unterstützt.

Prof. Dr. Petra Bacher, Institut für Immunologie & Institut für klinische Molekularbiologie, Universität Kiel
Prof. Dr. Petra Bacher, Institut für Immunologie & Institut für klinische Molekularbiologie, Universität Kiel

Welche Frage(n) soll Ihr Projekt beantworten?

Unser Projekt soll die Frage beantworten, wie das Bakterium Pseudomonas aeruginosa mit dem menschlichen Immunsystem interagiert. Eine wichtige Rolle seitens des menschlichen Immunsystem spielen T-Zellen, sie gehören zu den Lymphozyten und damit zu den weißen Blutkörperchen. Bestimmte T-Zellen, sogenannte CD4+ T Helferzellen, sind die zentralen Organisatoren der adaptiven Immunität gegen bakterielle Antigene wie P. aeruginosa. Möglicherweise tragen aber anhaltende oder überschießende T-Zellreaktionen auch zu dem starken Entzündungsgeschehen (Immunpathologie) bei chronischen P. aeruginosa-Infektionen bei. Wir interessieren uns vor allem dafür, welche Rolle das bakterielle Abwehrsystem namens Typ VI Sekretionssystem (T6SS) während der chronischen Infektion für das Entzündungsgeschehen spielt. Ob und welche T-Zellreaktion gegen P. aeruginosa ausgelöst wird und welche Rolle das bakterielle T6SS dabei spielt ist jedoch bislang unbekannt.

Dr. Daniel Unterweger, Institut für Experimentelle Medizin, Universität Kiel
Dr. Daniel Unterweger, Institut für Experimentelle Medizin, Universität Kiel

Warum sind diese Fragen wichtig?

Die Lungen von Mukoviszidose-Patienten sind häufig mit P. aeruginosa kolonisiert, was zu einer chronischen Entzündung führt. Mit dem Typ VI Sekretionssystem, T6SS, können P. aeruginosa Bakterien benachbarte Bakterien und menschliche Zellen attackieren. Dadurch kann sich P. aeruginosa gegenüber anderen Bakterien einen Vorteil verschaffen und sich vermutlich in der Lunge leichter vermehren. Vor allem bei chronischen P. aeruginosa Infektionen scheint das T6SS hochaktiv zu sein.

Im Blut von CF-Patienten wurden Antikörper gegen das T6SS gefunden. Dies ist ein Hinweis darauf, dass das T6SS ein Ziel der adaptiven, also der erworbenen Immunantwort ist. CD4+ T-Helfer Zellen spielen eine zentrale Rolle für die Bildung von Antikörpern durch B-Zellen. Daher könnten T6SS-Proteine Zielstrukturen einer pathologischen T-Zell-Antwort sein, die zur Lungenentzündung bei CF beitragen. D.h. die Interaktion von P. aeruginosa mit anderen Bakterien in der Lunge könnte zu einer vermehrten Freisetzung von T6SS Proteinen führen, und dadurch eine pathologische T-Zellreaktion antreiben, die letztlich zu einer chronischen Lungenentzündung bei CF-Patienten führt.

Welchen Nutzen erwarten Sie für CF-Patienten?

Die chronische Besiedelung mit P. aeruginosa, sowie wiederkehrende Lungenentzündungen sind typisch für den Verlauf der Mukoviszidose. Jedoch ist die immunologische Reaktion gegen P. aeruginosa, sowie die Interaktion von P. aeruginosa mit anderen Bakterien in der Lunge bislang schlecht verstanden. Wir hoffen, durch unser Projekt zu einem besseren Verständnis der Interaktion des Immunsystems mit P. aeruginosa beitragen zu können und basierend auf unseren Daten spezifisch zum T6SS möglicherweise einen neuen therapeutischen Ansatzpunkt für chronische P. aeruginosa Infektionen zu identifizieren.

Welche Experimente führen Sie zur Beantwortung Ihrer Fragen durch?

Die Stärke in unserem experimentellen Ansatz liegt darin, die Expertise von Prof. Bacher aus der Immunologie und von Dr. Unterweger aus der Mikrobiologie zusammenzuführen. Für den klinischen Bezug der Experimente arbeiten wir eng mit Dr. Carsten Schwarz vom CF Zentrum Westbrandenburg zusammen. Wir werden P. aeruginosa aus dem Sputum von CF-Patienten isolieren und im Blut dieser Patienten die T-Zell-Antwort gegen das T6SS analysieren. Hierfür nutzen wir eine hoch-sensitive und spezifische Technologie (ARTE-Technologie, Antigen Reactive T-cell Enrichment), um T-Zellen, die spezifisch gegen verschiedene Proteine des T6SS gerichtet sind, direkt in Blutproben von Patienten zu identifizieren und detailliert zu charakterisieren. Zusätzlich werden wir Antikörpertiter gegen T6SS Proteine im Blut von CF Patienten messen und diese mit der Stärke der T-Zellantwort korrelieren.

Vielen Dank für das Interview und viel Erfolg bei dem Projekt!

Wir werden das Projekt mit unserer Berichterstattung weiter begleiten.

Das Interview führte Juliane Tiedt.

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