immunologie

So funktionieren die T-Lymphozyten, die für den Organismus so wichtige Polizei

In Nature Immunology die Ergebnisse der Studie eines internationalen Teams unter der Leitung von Roger Geiger (IRB in Bellinzona). Die Forschung zeigt, wie man die Reaktion des Immunsystems verbessern kann

von Elisa Buson

«Polizist in Zivil verfolgt und fasst Übeltäter». Solche Überschriften kann man häufig in der Zeitung lesen. Und zum Glück finden ähnliche Episoden auf mikroskopischer Skala tagtäglich auch im menschlichen Körper statt. Auf Streife im Organismus gehen die naiven T-Lymphozyten, knapp 200 Milliarden Polizei-Zellen, die in Zivil unterwegs sind, um nicht zu sehr aufzufallen: Sie können sich sogar jahrelang ruhig verhalten, bleiben aber stets wachsam und bereit, auf mögliche Bedrohungen wie Viren, Bakterien oder Tumoren zu reagieren.

Wie aber werden sie bei Gefahr aktiviert? Und welche Geheimwaffen ziehen sie im Notfall hervor? Klarheit über die Vorbereitung und Ausrüstung dieser besonderen weissen Blutkörperchen bringt eine Studie, die im Magazin Nature Immunology von einer internationalen Forschungsgruppe unter der Leitung von Roger Geiger des Forschungsinstituts für Biomedizin (IRB, einer Zweigstelle der Università della Svizzera italiana) veröffentlicht wurde.

«Die Reaktion der T-Zellen ist ein biologisch hochkomplexer Vorgang», erklärt Geiger. «Da unsere Forschung die grundlegenden Mechanismen für ihre Aktivierung lüftet, kann sie uns helfen, ihre Kraft der Reaktion für therapeutische Zwecke zu modulieren. Eine korrekte Aktivierung der T-Zellen ist nämlich ausschlaggebend für die Kontrolle von Infektionen und die Vernichtung maligner Zellen: Bei nicht effizienter Reaktion können sich Krankheiten entwickeln, bei übermässiger Aktivierung hingegen kann es zu Tumoren kommen, die genau die T-Zellen betreffen».

Um die Geschichte dieser mikroskopischen Polizei zu verstehen, muss man einen Schritt zurückgehen bis zur «Kaserne», in der sie entstehen und trainiert werden: Dem Thymus. Im Inneren dieser endokrinen Drüse, die sich im Brustkorb vor der Luftröhre befindet, produzieren die naiven T-Lymphozyten ihren «Gesichtserkennungs-Scanner» der Zellen des menschlichen Körpers und lernen, ihn anzuwenden: Es handelt sich um einen Rezeptor, den sogenannten TCR (T-cell receptor), der in der Lage ist, die Zellen herauszufinden, die den «Übeltätern» zum Opfer gefallen sind und die auf der Oberfläche ein Proteinsignal (Antigen) tragen, das als fremd oder potentiell gefährlich erkannt wird.

Erkennt der Rezeptor ein verdächtiges Antigen, wird der T-Lymphozyt aktiviert, nimmt an Grösse zu und vermehrt sich, um «Kollegen» zu schaffen, die ihn bei der Festnahme unterstützen.

Das Foto vergrössern Roger Geiger, Gruppenleiter des Labors für Systemimmunologie am IRB in Bellinzona Das Foto vergrössern

«Bedrohungen wie z.B. Viren können sich schnell im Organismus ausbreiten: Deshalb muss die Reaktion der T-Zellen möglichst schnell erfolgen», betont Geiger. Allerdings braucht man unglaublich viele Zivilpolizisten, um im gesamten Organismus zu patrouillieren: Was muss man also tun, damit diese Ordnungskräfte stetes effizient sind, ohne für das System zu teuer zu werden? Die Antwort liegt in ihrer Fähigkeit, beim Patrouillieren einen sehr niedrigen Verbrauch zu haben, da sie sich auch jahrelang in Ruhezustand befinden können.

Um zu verstehen, wie sie im Notfall so schnell aus ihrem Dämmerzustand erwachen können, haben die Forscher die Dynamiken untersucht, mit denen sie ihre Proteine produzieren. «Wir haben entdeckt, dass die naiven T-Zellen eine bereits angelegte Komponentenreserve enthalten, die ihnen einen schleunigen Aktivierungsprozess ermöglicht», erklärt Geiger. Denn in diesen ruhenden T-Lymphozyten befinden sich Energiegeneratoren (glykolytische Enzyme) und «Proteinfabriken» (Ribosomen), die bereit sind, durch grosse Rohstoffreserven (die Boten-Rna, die als «Form» für die Proteine dient) den Betrieb aufzunehmen.

Es ist den Forschern auch gelungen, diese Reserven zu quantifizieren und einen hochkomplizierten Algorithmus zu entwickeln, der die Menge der Boten-Rna misst, die während der Aktivierung der Lymphozyten produziert wird: Eine wichtige Information, die es in Zukunft ermöglichen wird, auch die weniger gut vorbereiteten Zivilpolizisten richtig auszurüsten, um Infektionen und Tumoren bestmöglich zu bekämpfen.