Das Immunsystem erkennt Viren an ihrer DNA. Forscher haben nun

Das Immunsystem erkennt Viren an ihrer DNA. Forscher haben
nun entdeckt, wie die Alarmierung bei einem Angriff läuft: Die von
Viren attackierte Zelle warnt ihre Nachbarn. So kann die Abwehr
auf breiter Front organisiert werden.
Wenn sich das Immunsystem zur Abwehr von Eindringlingen rüstet,
muss es die Krankheitserreger sicher erkennen. Dabei geht es ganz
ähnlich vor, wie die Spurensicherung bei Kriminalfällen: Anhand von
genetischen Fingerabdrücken erkennt das angeborene Immunsystem,
ob eine virale Infektion vorliegt. „Bei der Replikation der Viren in der
Zelle wird virale DNA freigesetzt. Sie reicht aus, um das Immunsystem
zu aktivieren“, sagt Prof. Dr. Veit Hornung vom Institut für Klinische
Chemie und Klinische Pharmakologie des Universitätsklinikums Bonn.
Die Viren werden als „fremd“ erkannt und in Folge dessen leitet das
Immunsystem eine Abwehrreaktion ein.
Eine wichtige Rolle in der Viruserkennung spielt der Rezeptor „cGAS“,
der nach Kontakt mit der Virus-DNA den Botenstoff cGAMP herstellt.
Allerdings wird dadurch nicht sofort die Immunabwehr der Zelle
eingeschaltet, um die Krankheitserreger zu bekämpfen. Es wird
vielmehr zunächst ein weiterer Rezeptor (STING) aktiviert, der
wiederum die Abwehr in der Zelle aktiviert.
„Warum leistet sich das Immunsystem einen so komplizierten
Umweg?“, fragten sich die Forscher zusammen mit ihren Kollegen vom
Institut für Angeborene Immunität des Universitätsklinikums Bonn. „Wir
vermuteten, dass diese ungewöhnliche Signalkette einem weiteren
Zweck dient, der über den Schutz der Virus-befallenen Zelle
hinausgeht“, erläutert Erstautorin Dr. Andrea Ablasser, Mitarbeiterin in
Prof. Hornungs Team.
Forscher erkennen den Alarmruf mithilfe eines Fluoreszenzproteins
Dass dies tatsächlich so ist, beobachteten die Forscher an einer
Zelllinie, die sich von Nierenzellen des Menschen ableitet. „Wir haben
daraus Zellen hergestellt, an denen sich unter dem Mikroskop erkennen
lässt, ob der STING-Rezeptor aktiviert wurde“, sagt Jonathan L.
Schmid-Burgk aus der Forschergruppe. Hierfür koppelten die
Wissenschaftler ein Fluoreszenzprotein an den Rezeptor, wodurch es
ein klares Signal gab, sobald STING aktiviert wurde. Im Experiment
unter dem Mikroskop war zu beobachten, dass immer dann, wenn ein
STING-Rezeptor aktiviert wurde, auch die Rezeptoren in den
Nachbarzellen ansprangen. „Das war ein starker Hinweis dafür, dass
eine Kommunikation über verschiedene Zellen hinweg stattfand“,
berichtet Inga Hemmerling aus Prof. Hornungs Team. Der Botenstoff
cGAMP musste also auch von Zelle zu Zelle transportiert worden sein.
Zellen können sich über ein „Rohrpostsystem“ warnen
In der Wissenschaft ist schon lange bekannt, dass es zwischen den
Zellen ein Kommunikationssystem gibt. Wie über eine Art Rohrpost sind
die lebenden Zellen miteinander verbunden und können darüber
Botschaften austauschen. „Wir konnten zeigen, dass
der Botenstoff cGAMP über diesen Kommunikationsweg ausgetauscht
wird und dadurch Rezeptoren in Nachbarzellen aktiviert werden“, sagt
Prof. Hornung. Es handelt sich dabei um selbstlose
Nachbarschaftshilfe:
Sobald eine Zelle mit einem Virus befallen ist, nimmt sie in Kauf, dem
Tod geweiht zu sein. Bevor sie stirbt, kann sie über die
Informationsschleife mit Hilfe von cGAMP ihre Nachbarzellen warnen.
Diese versuchen dann, noch rechtzeitig das Immunsystem zu
aktivieren, um die Eindringlinge zu bekämpfen. Es gehen zwar einzelne
Zellen verloren, dafür kann aber die Mehrheit gerettet werden.
„Bei diesen Erkenntnissen handelt es sich um ein völlig neues Prinzip in
der Immunologie: Statt der Immunabwehr auf der Ebene des
Individuums können wir die Kommunikation auf Zellebene verfolgen“,
erläutert der Immunologe des Universitätsklinikums Bonn.
Diese Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung könnten auch
Konsequenzen für neue Therapien haben: Jeder Schritt, durch den die
Arbeitsweise des Immunsystems besser verstanden wird, kann auch
der Entwicklung von zum Beispiel besseren Impfungen und
Behandlungen von Autoimmunerkrankungen dienen.
Originalpublikation:
Cell intrinsic immunity spreads to bystander cells via the intercellular
transfer of cGAMP
Andrea Ablasser et al.; Nature, doi:10.1038/nature12640, 2013