Natürliche Killerzellen – die körpereigene Patrouille gegen Viren und Tumore

Eine natürliche Killerzelle (oben) trifft auf eine Krebszelle. Unter dem Mikroskop sehen die Forscher, dass das neu entdeckte Protein S10A6 (rot) an der Kontaktfläche vermehrt vorkommt. - Grafik: Maxi Scheiter/HZI

Eine natürliche Killerzelle (oben) trifft auf eine Krebszelle. Unter dem Mikroskop sehen die Forscher, dass das neu entdeckte Protein S10A6 (rot) an der Kontaktfläche vermehrt vorkommt. - Grafik: Maxi Scheiter/HZIWissenschaftler am HZI haben erstmals die Gesamtheit aller Proteine in natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) gesunder Menschen untersucht. Das entdeckte „Protein-Repertoire“ zeigt, dass Immunzellen dieses Typs nicht nur eine akute Virusinfektion abwehren können, sondern auch langfristig Informationen über frühere Infektionen speichern. Die Forscher identifizierten neue Proteine, mit deren Hilfe sich der Zustand der NK- Zellen bestimmen lässt.

Die Erkenntnisse könnten die Grundlage für personalisierte Therapien verbessern. Das Immunsystem des Menschen hat sich auf vielfältige Weise spezialisiert, um effektiv gegen Krankheitserreger vorgehen zu können. Für die Bekämpfung von Viren und Tumorzellen sind unter anderem die NK-Zellen verantwortlich. Bewaffnet mit Kügelchen voller Enzyme, die geschädigte Zellen zum Platzen bringen können, patrouillieren die Wächter mit dem brutal klingenden Namen durch unseren Körper. Auf ein Signal hin feuern sie ihre Munition ab, nachdem sie eine spezielle Kontaktfläche zur anvisierten Zielzelle ausgebildet haben. Wie wir Menschen altern auch NK-Zellen und werden reifer. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI), des Städtischen Klinikums Braunschweig und der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften haben untersucht, was sich in dabei in ihrem Inneren abspielt. Ihre Ergebnisse publizierten sie in der Fachzeitschrift Molecular & Cellular Proteomics.

Forscher entschlüsseln Protein-Ausstattung eines wichtigen Immunzell-Typs – und schaffen so Grundlagen für eine personalisierte Medizin

„Wir haben aus dem Blut gesunder Menschen unterschiedlich reife NK-Zellen isoliert. Mit Hilfe hoch entwickelter Massenspektrometrie gelang es uns zu untersuchen, welche Proteine sie herstellen“, beschreibt Maxi Scheiter, Wissenschaftlerin am HZI, den Ansatz der Forscher. Da Proteine in vielen Bereichen der Zelle eine Schlüsselrolle spielen, beispielsweise als Enzyme, Signalstoffe oder Baumaterial, können die Forscher nun Rückschlüsse auf ihre Aufgaben ziehen. “Wir haben rund 3.400 Proteine gefunden, die in den unterschiedlich reifen Zellen vorkommen. Sie liefern wertvolle Hinweise darauf, dass sich NK-Zellen auch im Menschen so entwickeln, wie man es von bisherigen Experimenten in Mausmodellen kannte“, so Prof. Lothar Jänsch, Leiter der Arbeitsgruppe „Zelluläre Proteomforschung“ am HZI. Die gewaltigen Datenmengen wurden mit Hilfe von biostatistischen Algorithmen von Prof. Frank Klawonn an der Ostfalia Hochschule ausgewertet.

Unter den identifizierten Proteinen fanden sich auch solche, deren Rolle in natürlichen Killerzellen bisher nicht bekannt war. „Uns interessierte vor allem, welche Funktion diese Proteine in den Immunzellen haben“, erklärt Scheiter. „Deshalb haben wir zwei besonders spannende Kandidaten mit einem Farbstoff markiert und mit dem Fluoreszenzmikroskop untersucht, wo die Proteine innerhalb der Zelle vorkommen.“ Der Blick ins Mikroskop zeigte den Forschern, dass die Moleküle mit den kryptischen Namen S10A4 und S10A6 in die Kontaktfläche einwandern, sobald die NK-Zelle durch Kontakt mit Krebszellen aktiviert wird. Auch die mit Munition gefüllten Kügelchen gelangen zeitgleich in diese Kontaktzone mit den Krebszellen. Sie enthalten beispielsweise die Substanz Perforin, die, wie der Name vermuten lässt, die Oberfläche der Krebszellen perforiert, also durchlöchert. „Wahrscheinlich tragen S10A4 und S10A6 auf bisher unbekannte Weise dazu bei, dass solche zerstörerischen Moleküle zu den Zielzellen transportiert werden“, vermutet Scheiter.

Zudem konnten die HZI-Forscher eine aktuelle These in der NK-Zell- Forschung auf Proteom-Ebene untermauern: „Die natürlichen Killerzellen können mehr, als wir dachten“, erklärt Scheiter. Bis vor kurzem ging man davon aus, dass sie ausschließlich Aufgaben der angeborenen Immunabwehr übernehmen, also eine erste Abwehrlinie gegen Virenangriffe darstellen. Seit einiger Zeit gibt es jedoch Hinweise, dass sie sich im Laufe ihres Lebens an ihre Umgebung anpassen – Fähigkeiten, die man eher einem anderen Teil der Immunabwehr, dem erworbenen Immunsystem, zuordnet. „Unsere Proteomanalysen zeigen, dass die Zellen umso mehr Virus-spezifische Oberflächenmoleküle besitzen, je reifer sie sind. Das weist darauf hin, dass sie sich an vergangene Virusinfektionen erinnern. Die Grenze zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem verschwimmt hier“, fasst Jänsch zusammen.

Zu wissen, welche Proteine in gesunden NK-Zellen normalerweise vorkommen und wie sich ihre Zusammensetzung während der Entwicklung ändert, stellt einen enormen Fortschritt in der patientenspezifischen Probenanalytik dar. Es gibt eine Reihe von Krankheiten, die auf fehlerhafte Proteine in NK- Zellen zurückzuführen sind. In einigen Fällen wird beispielsweise die Kontaktfläche zu anderen Zellen nicht richtig gebildet, so dass die NK- Zelle ihre Funktion nicht ausüben kann. Die Folgen können eine Schwächung des Immunsystems und wiederkehrende Infektionen sein. Bei solchen Abweichungen vom Standard-Proteinrepertoire können Mediziner in Zukunft vielleicht bald gezielt mit Medikamenten eingreifen – ein erster Schritt zur maßgeschneiderten Therapie.

Originalpublikation:
Maxi Scheiter, Ulrike Lau, Marco van Ham, Björn Bulitta, Lothar Gröbe, Henk Garritsen, Frank Klawonn, Sebastian König & Lothar Jänsch
Proteome Analysis of Distinct Developmental Stages of Human Natural Killer Cells
Molecular & Cellular Proteomics, 2013

Die Arbeitsgruppe „Zelluläre Proteomforschung“ untersucht Veränderungen des Proteoms, der Gesamtheit aller Proteine einer Zelle. Diese geben Aufschluss darüber, welche Prozesse in Immunzellen an- oder abgeschaltet oder durch Krankheitserreger manipuliert werden.

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.
www.helmholtz-hzi.de

Pressemitteilung Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Dr. Birgit Manno


Krebszeitung

--Download Natürliche Killerzellen – die körpereigene Patrouille gegen Viren und Tumore als PDF-Datei --


  • Mikroskopische Aufnahme eines Gewebsschnitts durch einen Dickdarmtumor mit Spezialfärbung: Die blau angefärbten Zellen produzieren den Wachstumsfaktor Epiregulin. Es handelt sich zum Großteil um Bindegewebszellen (Tumorfibroblasten). - Foto: Dr. Clemens Neufert
    Darmkrebs

    Die Deutsche Krebshilfe gibt Tipps im Darmkrebsmonat März

    Bonn (jft) – Jedes Jahr erkranken fast 64.000 Menschen in Deutschland neu an Darmkrebs. Die Diagnose ist für viele Betroffene ein schwerer Schock. In dieser neuen Lebenssituation kommen zahlreiche Fragen und Ängste über die Zukunft und die anstehende Therapie auf. Je früher Darmkrebs erkannt wird, desto besser ist er heilbar. Anlässlich des Darmkrebsmonats März informiert die Deutsche Krebshilfe daher über die Möglichkeiten der Krebs-Früherkennung, die die gesetzlichen Krankenkassen Männern und Frauen ab 50 Jahren bieten.

    „Wichtigstes Ziel der Darmkrebsfrüherkennung ist es, die Zahl der tumorbedingten Todesfälle zu senken“, so Gerd Nettekoven, Hauptgeschäftsführer der Deutschen Krebshilfe. „Das Aufspüren eines Darmtumors in einem frühen Entwicklungsstadium ist daher lebenswichtig.“

    […mehr lesen]

  • Dr. Gerson Lüdecke - Foto: consile
    Harnblasenkrebs

    Warum ist die Früherkennung auf Blasenkrebs wichtig?

    Dr. Gerson Lüdecke - Foto: consileFrüh erkannt hat das Harnblasenkarzinom eine Heilungschance von über 90%. Dagegen haben Patienten, bei denen der Blasenkrebs erst in einem späten Stadium entdeckt wird, ein hohes Mortalitätsrisiko. Leider werden immer noch etwa 30% der Patienten erst diagnostiziert, wenn das Karzinom bereits invasiv ist. Eine Früherkennung bietet eine erhebliche Chance, die Heilungsaussichten der Betroffenen deutlich zu erhöhen. Bislang fehlt aber noch der wissenschaftliche Beweis, dass dies beim Blasenkrebs erfolgreich umgesetzt werden kann.

    Welche Patienten sollten mit einem Schnelltest auf urinlösliche Blasenkrebsmarker untersucht werden?

    Die Methode mit der Chance auf höchste Effektivität ist eine risikoadaptierte Früherkennung. Hier sind langjährige Raucher und Personen mit beruflicher Risikoexposition und medizinisch induzierten Faktoren ab einem Alter von ca. 55 Jahren zu nennen, außerdem bietet sich diese Diagnostik als Ergänzung bei Patienten mit Symptomen auf Blasenkrebs oder in der Nachsorge. In quantifizierender Form können Schnelltests dabei sogar Prognose relevant sein. Für ein Massen-Screening in der Bevölkerung bei Personen ohne Symptome oder Risikofaktoren ist keiner der in Deutschland erhältlichen Tests bisher zugelassen oder in Leitlinien empfohlen.

    […mehr lesen]

Google News – Gesundheit

  • Krank durch Stress: Wenn sich Zellen nicht mehr schützen können
    am 27. Mai 2018 um 09:02

    Krank durch Stress: Wenn sich Zellen nicht mehr schützen können  Gesundheitsstadt BerlinWie Stress unserem Körper schadet: Zellen im Aufräumwahn  Heilpraxisnet.deWenn Stress sichtbar wird: Stressgranula mit fatalen Wirkungen?  LaborpraxisFull coverag […]

  • Inzwischen neun Ebola-Tote im Kongo
    am 27. Mai 2018 um 07:31

    Inzwischen neun Ebola-Tote im Kongo  Augsburger AllgemeineZahl der Ebola-Toten steigt Behörden bestätigen Opfer im Kongo  Kölnische RundschauDer rettende Pieks  ZDFheuteImpfen gegen die drohende Ebola-Katastrophe  TagesspiegelFull coverag […]

  • Meine Gelddruckmaschine
    am 26. Mai 2018 um 14:42

    Meine Gelddruckmaschine  wallstreet-onlineFull coverag […]

  • Mit neuer Antibiotika-Alternative bakterielle Infektionen bekämpfen
    am 26. Mai 2018 um 14:33

    Mit neuer Antibiotika-Alternative bakterielle Infektionen bekämpfen  Heilpraxisnet.deForscher entwickeln Antibiotika-Alternative  Ärzte ZeitungFull coverag […]

  • WHO warnt vor Nipah-Erreger
    am 26. Mai 2018 um 12:29

    WHO warnt vor Nipah-Erreger  tagesschau.deNipah-Virus 2018: Killer-Virus auf Vormarsch! Droht uns jetzt eine Pandemie?  news.deIndien: Tödlicher Nipah-Virus ausgebrochen - Midestens 10 Tote  Berchtesgadener AnzeigerFull coverag […]