Mikroskopie: Immunzell-Aktivierung bei Multipler Sklerose

21.05.2013
Foto: Eingefärbte T-Zellen

Der Einsatz eines Kalziumsensors zeigt, dass sich die Kalziumkonzentra-
tion in T-Zellen (grün) verändert, wenn sie mit Dendritischen Zellen (rot) interagieren (oben); © MPI für Neurobiologie

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie haben in zwei Studien neue Indikator-Moleküle vorgestellt, durch die die Aktivierung von T-Zellen sichtbar wird. Sie können beim Verständnis der Vorgänge bei Immunreaktionen helfen.

Um die zellulären Vorgänge bei der Multiplen Sklerose (MS) wirklich zu verstehen, müssten sie idealerweise in Echtzeit dort untersucht werden, wo sie stattfinden – direkt im betroffenen Gewebe. In den letzten Jahren wurden neue mikroskopische Verfahren und Fluoreszenzfarbstoffe entwickelt, die dies erstmals möglich machen. Mit Hilfe dieser Farbindikatoren werden einzelne Zellen, ihre Bestandteile oder bestimmte Zellvorgänge durch das Mikroskop sichtbar. So haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie zum Beispiel einen genetischen Kalziumindikator entwickelt, TN-XXL, den die Zellen selbst bilden und der zuverlässig und zeitlich unbegrenzt die Aktivität einzelner Nervenzellen anzeigt. Dabei war es bisher nicht möglich, im Körper zu verfolgen, wo und wann ein Kontakt zwischen Immunzellen und anderen Zellen zur Aktivierung der Immunzelle führt.

Nun berichten die Martinsrieder Neurobiologen gleich von zwei großen Fortschritten auf diesem Gebiet. Zum einen entwickelten sie einen neuen Indikator, durch den die Aktivierung von T-Zellen sichtbar wird. Bei der Multiplen Sklerose spielen T-Zellen eine wichtige Rolle: Hier erkennen und attackieren sie jedoch körpereigenes Hirngewebe. Erkennt eine T-Zelle "ihr" Antigen, so wandert das Signal-Protein NFAT vom Zellplasma in den Kern der T-Zelle. "Diese Bewegung von NFAT zeigt uns, dass die Zelle aktiviert, also sozusagen scharfgeschaltet, wurde", erklärt Marija Pesic, die Erstautorin der Studie. "Wir haben uns dies zunutze gemacht und den Fluoreszenzfarbstoff GFP an NFAT gebunden – so können wir die Aktivierung dieser Zellen sichtbar machen." Auf diese Weise können die Wissenschaftler nun im Organismus eindeutig zeigen, ob ein Antigen zur Aktivierung einer T-Zelle führt.

Parallel zu diesen Studien entwickelten die Martinsrieder Neuroimmunologen einen ergänzenden Ansatz. Sie veränderten den Kalziumindikator TN-XXL so, dass nun erstmals auch die Aktivierungsmuster von T-Zellen live unter dem Mikroskop beobachtet werden können – und das, während die Zellen im Körper herumwandern. Erkennt eine T-Zelle ein Antigen, so führt dies zu einem raschen Anstieg der Kalziumkonzentration in der Zelle. Diese Kalziumveränderung zeigt TN-XXL durch eine Farbveränderung an, sodass die Wissenschaftler direkt sehen können, wann und wo die T-Zellen aktiviert werden.

"Auf diese Weise konnten wir jetzt zeigen, dass diese Zellen auch wirklich im Gehirn aktiviert werden können", freut sich Marsilius Mues, der Erstautor der Studie. Bislang wurde dies nur vermutet. Im Tiermodell der Multiplen Sklerose können die Wissenschaftler nun nicht nur der Wanderung, sondern auch das Aktivierungsmuster der T-Zellen während des Krankheitsverlaufs verfolgen. Ihre ersten Untersuchungen zeigten bereits, dass es neben der erwarteten Aktivierung durch Antigen-Erkennung auch zahlreiche antigen-unabhängige Kalziumschwankungen gibt. "Diese Schwankungen könnten etwas darüber aussagen, wie "potent" die T-Zelle ist, wie stark das Antigen, oder es kann etwas mit der Umgebung zu tun haben", spekuliert Mues. Diese Beobachtungen könnten Hinweise auf neue Forschungsansätze für Medikamente geben – oder auch zeigen, ob ein Medikament tatsächlich einen Einfluss auf die Aktivierung der T-Zellen hat.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut