Online-Plattform sagt Abwehr von Fremdkörpern voraus

Eine Online-Plattform spielt Orakel: Jeder Nutzer kann mit ein paar Klicks ermitteln, wie der Körper auf vermeintliche Fremdkörper reagieren wird.

Die T-Zellen des Immunsystems entscheiden, ob eine Abwehrreaktion gegen Fremdkörper ausgelöst wird. Was in der Blutzelle passiert, wenn Rezeptorproteine an der Oberfläche angeregt werden, können Wissenschaftler jetzt in einer „virtuellen T-Zelle“ ausprobieren.

Professor Wolfgang Schalem aus Freiburg koordiniert das Projekt „SYBILLA“ (Systems Biology of T-cell Activation in Health and Disease). 17 Partner aus Wissenschaft und Industrie arbeiten seit 2008 daran, die T-Zelle als System zu verstehen. Jetzt können ihre Erkenntnisse interaktiv von jedem „nachgespielt“ werden. Forschern hilft das System, neue Therapieansätze für Krebs, Autoimmunerkrankungen und Infektionskrankheiten zu entwickeln. Sie können die Signalwege in der Zelle simulieren.

Impfstoffe, Allergene, Bakterien oder Viren schalten die T-Zelle ein. Dazu erkennt der T-Zell-Rezeptor Fremdkörper und löst dann eine Kettenreaktion in Zellen aus. Viele weitere Rezeptoren verändern diese Antwort. Das Netzwerk von Signalproteinen bewirkt schließlich Zellteilung, Wachstum oder Ausschüttungen von Botenstoffen, die andere Zellen des Immunsystems lenken. Das Netzwerk startet den Angriff auf die Fremdkörper.

Irrtum der T-Zellen mit Folgen

Doch die Aktivierung läuft manchmal schief: Die T-Zellen irren sich und greifen eigene Zellen an, wie es bei Autoimmunerkrankungen wie der Schuppenflechte der Fall ist. Manchmal ignorieren sie auch schädliche Zellen wie Krebszellen.

Auf der Online-Plattform, die Dr. Utz-Uwe Haus und Professor Robert Weismantel aus Zürich zusammen mit Dr. Jonathan Lindquist und Professor Burkhard Schraven entwickelten, können sich Forscher durch das Signalnetzwerk der T-Zelle klicken: Nutzer können zwölf Rezeptoren anschalten – unter anderem den T-Zell Rezeptor -, die Signale auf der Oberfläche von anderen Zellen erkennen oder Botenstoffe binden. Das mathematische Modell berechnet dann aus den 403 Elementen im System das Verhalten des Netzwerks.

Das Ergebnis ist eine Kombination der Aktivität von 52 Proteinen, die vorhersagen, was mit der Zelle passieren wird: Sie verändern das Ablesen der DNA und somit das, was die Zelle produziert. Nun können Forscher im System durch An- und Abschalten bestimmter Signale Angriffspunkte für Wirkstoffe finden, die Immunkrankheiten oder Krebs behandeln könnten. Jedes Protein und jede Wechselwirkung zwischen Proteinen sind im Netzwerk detailliert beschrieben und mit Publikationen belegt. Nutzer können das Modell aber auch selbst um weitere Signalproteine erweitern.

Wer einmal „Kapellmeister“ in den Zellen spielen will, findet „Sybilla“ hier.

Bildquellen

  • fremdkoerper-abwehr: petrabarz - Fotolia.com
Über Claudia Liebram 279 Artikel
Claudia Liebram ist Berlinerin mit Leib und Seele. Dort arbeitet sie als Redakteurin. Ihre Psoriasis begann, als sie 3 Jahre alt war – viel Erfahrung also, die sie weitergeben kann.

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