Institut für Immunologie

Institut für Immunologie
des Friedrich-Loeffler-Instituts, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit
1. Aufgabenbeschreibung
Das Institut für Immunologie ist eines von elf Fachinstituten des Friedrich-Loeffler-Instituts,
Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit (FLI), einer selbstständigen Bundesoberbehörde und
Ressortforschungseinrichtung im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und
Landwirtschaft (BMEL). Im Rahmen seiner gesetzlichen Aufgaben, die hauptsächlich in § 27
Tiergesundheitsgesetz niedergelegt sind, erforscht das Institut für Immunologie die molekularen
Mechanismen der Interaktion von Infektionserregern mit dem Immunsystem von Tieren unter
besonderer Berücksichtigung viraler und bakterieller Infektionen landwirtschaftlicher Nutztiere. Diese
Arbeiten dienen der Entwicklung von Strategien zur Vermeidung von infektionsbedingten
Schädigungen der Tiergesundheit und der Übertragung von Erregern vom Tier auf den Menschen
(Zoonosen). Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer und der Verbesserung
bestehender prophylaktischer Maßnahmen gegen Infektionskrankheiten landwirtschaftlicher
Nutztiere.
Die Ernst-Moritz-Arndt-Universität möchte das Fach Immunologie in der Lehre der mathematischnaturwissenschaftlichen Fakultät stärken. Daher ist eine gemeinsame Berufung nach dem ‚Thüringer
Modell‘ vorgesehen.
2. Aufgabenfelder und Arbeitsschwerpunkte
Komponenten des Immunsystems kontrollieren bei höheren Tieren Infektionserreger. Für die
veterinärmedizinische Forschung ist es deshalb unabdingbar, die Immunologie der Nutztiere intensiv
zu untersuchen. Erst die genaue Kenntnis der Immunmechanismen erlaubt es, die Bedeutung des
Immunsystems für die Pathogenese von Infektionen zu verstehen. Auf der gleichen Grundlage beruht
die Möglichkeit, durch die Entwicklung moderner Impfstoffe eine verbesserte Vorbeugung vor
Infektionserkrankungen zu erreichen. Da Infektionserreger nicht nur zwischen Nutztieren übertragen
werden, sondern Tiere auch als Reservoir oder Überträger in Frage kommen, wird die Untersuchung
des Immunsystems auch von Wildtieren an Bedeutung gewinnen. Tierexperimentelle Untersuchungen
werden in den relevanten Tierspezies durchgeführt. Für eine Reihe von Fragestellungen ergibt sich
jedoch auch die Notwendigkeit, auf Labortiermodelle zurückzugreifen.
Das Institut für Immunologie bearbeitet die folgenden Schwerpunkte:
2.1. Immunologie der Nutztiere
Während Immunmechanismen bei der Maus als Modelltier und beim Menschen immer besser
verstanden werden, bleibt die Kenntnis der Immunologie der Nutztiere weit dahinter zurück.
Daher ist die Erforschung des Immunsystems landwirtschaftlicher Nutztiere ein
Hauptarbeitsgebiet des Instituts für Immunologie. Dieser Schwerpunkt beinhaltet im
Wesentlichen das Verständnis des Immunsystems landwirtschaftlicher Nutztiere als
Abwehrmechanismus gegen Infektionserreger. Hierzu gehört nicht zuletzt die Kenntnis
spezies-spezifischer Eigenschaften. Dafür ist es notwendig, das Repertoire spezies-spezifischer
immunologischer Reagenzien zu erweitern, um detaillierte Untersuchungen der
Immunantwort der jeweiligen Spezies auf Infektionen zu ermöglichen. Die Arbeiten zu diesem
Schwerpunkt sollen in Zukunft im Hinblick auf die Analyse des Immunsystems vor allem von
Rindern, Schweinen und Hühnern deutlich verstärkt werden. Zum Forschungsspektrum
gehören die
-
-
Generierung spezies-spezifischer Reagenzien und Methoden für die
Veterinärimmunologie
Charakterisierung von Zellen, Zellsystemen, und humoralen Elementen des angeborenen
und erworbenen Immunsystems der Rinder, Schweine, Hühner sowie ausgewählter
Wildtiere
Etablierung von integralen Konzepten und Methoden für eine systembiologische Analyse
der Immunantwort gegen Infektionen im natürlichen Wirt
2.2 Grundlagen der immunologischen Kontrolle viraler und bakterieller Erreger
Die Kontrolle von Erregern durch das Immunsystem wird sowohl durch angeborene als auch
erworbene Mechanismen gewährleistet. Gleichzeitig haben Erreger aber auch
unterschiedliche
Strategien
entwickelt,
immunologischen
Abwehrmechanismen
auszuweichen. Die Arbeiten des Institutes umfassen Untersuchungen zur Abwehrleistung
gegen virale und bakterielle Erreger von endemischen und exotischen Tierseuchen. Folgende
Themen werden schwerpunktmäßig untersucht:
-
Interferenz von Erregern mit dem angeborenen Immunsystem durch Blockade der
Interferon-Signalkaskade
Interaktion von Erregern mit Immunrezeptor-Genfamilien und deren Bedeutung als
zelluläre Rezeptoren für die Infektion
Charakterisierung der Induktion spezifischer adaptiver humoraler und zellulärer
Immunmechanismen
Immunevasion durch Blockade der MHC Klasse I-vermittelten Antigenpräsentation
MHC Klasse I-Kreuzpräsentation und Aktivierung zellautonomer Resistenzfaktoren
Funktion dendritischer Zellen in der Regulation einer antiviralen T-Zellantwort
2.3 Immunmechanismen bei Tierkrankheiten
Die Effizienz der Immunantwort und die Eigenschaft von Erregern bestimmen den Ausgang einer
Infektion. Eine frühe Kontrolle der Erregervermehrung durch angeborene und adaptive
Immunmechanismen ist Voraussetzung für eine rechtzeitige Eliminierung des Pathogens. Solche
immunologischen Mechanismen bestimmen auch wesentlich das Phänomen der Resistenz von
Wirten gegenüber bestimmten Pathogenen. Andererseits kann die Immunantwort gegen
bestimmte Erreger zu einer immunpathologischen Erkrankung führen. Schließlich können auch
virale Komponenten direkt oder über Interferenz mit dem Immunsystem Krankheiten verursachen
und sind häufig Ursache für die Entstehung von Persistenz des Erregers. Neben Nutztieren werden
auch Tierspezies untersucht, die als natürliches Virusreservoir dienen, deren Immunsystem aber
nur wenig erforscht ist. Sowohl die Reaktion des Immunsystems auf Pathogene als auch die Rolle
von viralen Pathogenesefaktoren auf die Funktion des Immunsystems werden untersucht.
-
Analyse der humoralen und zellulären Immunantwort gegen virale Infektionen beim
Schwein
Genetische Prädisposition von Hühnerrassen für die Reaktion auf Virusinfektionen
Immunologische Mechanismen der Resistenz und Immunität bei der Forelle
Resistenz und Immunität gegen Viren bei europäischen Fledermäusen
Antivirale humorale und zelluläre Immunantworten beim Waschbär
Immunologische Grundlagen der Viruspersistenz
Einfluss von Virulenzfaktoren auf die Funktion des Immunsystems
Maus als Modell für virale Immunpathogenese
2.4 Entwicklung und Verbesserung von Impfstoffen
Die Kenntnis der Reaktion des Immunsystems auf eine Infektion ist auch für die Entwicklung
von Impfstoffen von grundlegender Bedeutung. Grundsätzlich können vermehrungsfähige
oder inaktivierte komplette Erreger, immunogene Bestandteile der Erreger oder deren
genetisches Material für eine Impfung verwendet werden. Die systematische Verwendung
immunologischer Erkenntnisse hat großes Potenzial für die Verbesserung existierender und
die Entwicklung neuer Impfstoffe. Für moderne Impfstoffe werden vornehmlich entweder
gezielt attenuierte Erreger oder eine Form der genetischen Information verwendet, durch
welche protektive Antigene im Impfling synthetisiert werden. Unter dem Aspekt der
Vorbeugung vor Infektionen ist die Forschung zur Entwicklung neuer und Verbesserung
bestehender Impfstoffe eine zentrale Aufgabe des Institutes. Forschungsfelder hierzu sind:
-
Gezielte Mutagenese zur Herstellung von Lebendimpfstoffen
Entwicklung von Vektorviren zur Expression immunologisch relevanter viraler Antigene
Nukleinsäureimpfstoffe (DNA, RNA)
Entwicklung und Optimierung von Adjuvanzien und Immunstimulanzien für die Induktion
einer breiten Immunantwort (auch gegen antigene Varianten), einer langen
Immunitätsdauer und eines frühen Immunschutzes.
2.5 Mittelfristige Ziele
Ziel ist die deutliche Verstärkung der Forschung auf dem Gebiet der Infektionsimmunologie der
Nutztiere. Das Verständnis der Besonderheiten des Immunsystems der verschiedenen Spezies sowie
die Herstellung geeigneter immunologischer Reagenzien sind wesentliche Voraussetzungen für eine
erfolgreiche Bearbeitung von immunologischen Problemen mit klinischer Relevanz.
Für die verstärkte Erforschung immunologischer Abwehrmechanismen gegen nicht-endemische Viren
bietet das FLI ideale Voraussetzungen.
Da Impfstoffe die effizienteste Prophylaxe gegen Infektionserreger darstellen, soll die Forschung auf
diesem Gebiet fortgesetzt und durch eine stärkere Berücksichtigung von Adjuvanzeffekten auf die
Wirksamkeit einer Impfung unterstützt werden.
3. Zusammenarbeit
Das Institut für Immunologie pflegt enge Kooperationen mit den anderen Fachinstituten innerhalb des
FLI. Dies spiegelt sich auch in gemeinsamen Projekten wieder und ist von großer Bedeutung für die
Bearbeitung komplexer Fragestellungen bei Infektionsgeschehen, bei denen die Expertisen der
einzelnen Fachinstitute genutzt werden.
Es bestehen auch vielfältige Kooperationen auf nationaler und internationaler Ebene mit anderen
Forschungseinrichtungen, insbesondere Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen. Eine
Reihe dieser Zusammenarbeiten ergeben sich aus gemeinsamen Verbundprojekten, die durch DFG,
BMBF oder EU gefördert werden.
Mit folgenden Instituten bestehen Kooperationen:
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT I,) Institut für Organische Chemie - Lehrstuhl Biochemie und
Institut für Biologische Grenzflächen (IBG-2)
- Ludwig-Maximilian-Universität , Max von Pettenkofer Institut, Genzentrum, München
- Universität Lübeck, Institut für Virologie und Zellbiologie
-Veterinärmedizinische Universität Wien, Institut für Virologie
- The Pirbright Institute, Immunology of exotic viruses
- Boehringer Ingelheim Veterinary Research Center Hannover
- Yale University School of Medicine, Department of Immunobiology
- Universität Ulm
- Universität Jena
- Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Klinik für Innere Medizin A,
- Freie Universität Berlin, FB Veterinärmedizin
- Paul-Ehrlich-Institut, Langen
- Ludwig-Maximilians-Universität, Tumor Immunology Laboratory, München
- International Livestock Research Institute (ILRI), Nairobi, Kenia
- The Hebrew University Hadassah Medical School, The Lautenberg Center for General and Tumor
Immunology, Jerusalem, Israel
- Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund, Projektgruppe "Immunologie"
- Leibniz-Institut für die Nutztierbiologie (FBN), Dummerstorf
- Universität Bern
- IDT Biologika Dessau/Riems
4. Lehrtätigkeit
Wissenschaftler/innen des Institutes üben Lehrtätigkeiten an verschiedenen Hochschulen in
Deutschland aus. Der Institutsleiter/die Institutsleiterin wird gemeinsam mit der Ernst-Moritz-ArndtUniversität Greifswald berufen. Die Aufgaben umfassen die Lehrtätigkeit an der mathematischnaturwissenschaftlichen Fakultät der Ernst-Moritz-Arndt-Universität im Fach Immunologie mit einem
Lehrdeputat von 2 SWS.
Veröffentlichungen des Instituts für Immunologie:
Ausgewählte Publikationen der Wissenschaftler des Institut für Immunologie (Namen unterstrichen)
der letzten 3 Jahre:
-Aberle D, Muhle-Goll C, Bürck J, Wolf M, Reißer S, Luy B, Wenzel W, Ulrich AS, Meyers G. (2014)
Structure of the Membrane Anchor of Pestivirus Glycoprotein E(rns), a Long Tilted Amphipathic Helix.
PLoS Pathog. 2014 Feb 27;10(2):e1003973. (doi: 10.1371/journal.ppat.1003973)
- Kägebein D, Gutjahr M, Große C, Vogel AB, Rödel J, Knittler MR. (2014). Chlamydia trachomatisInfected Epithelial Cells and Fibroblasts Retain the Ability To Express Surface-Presented Major
Histocompatibility Complex Class I Molecules. Infect Immun 82:993-1006 (doi: 10.1128/IAI.01473-13)
- He X , Korytář T, Schatz J, Freuling CM, Müller T, Köllner B . (2014) Anti-lyssaviral activity of
interferon κ and ω from the Serotine bat, Eptesicus serotinus 1. J. Virol (in press)
-Amann R, Rohde J, Wulle U, Conlee D, Raue R, Martinon O, Rziha HJ. (2013). A new rabies vaccine
based on a recombinant ORF virus (parapoxvirus) expressing the rabies virus glycoprotein. J Virol.
87:1618-30.
-Fiegl D, Kägebein D, Liebler-Tenorio EM, Weisser T, Sens M, Gutjahr M, Knittler MR. (2013).
Amphisomal route of MHC class I cross-presentation in bacteria-infected dendritic cells. J Immunol.
190:2791-806.
-Petsch B, Schnee M, Vogel AB, Lange E, Hoffmann B, Voss D, Schlake T, Thess A, Kallen KJ, Stitz L,
Kramps T. (2012) Protective efficacy of in vitro synthesized, specific mRNA vaccines against influenza
A virus infection. Nat Biotechnol. 30:1210-6
-Burrack, S., D. Aberle, J. Bürck, A.S. Ulrich, and G. Meyers. (2012). A new type of intracellular
retention signal identified in a pestivirus structural glycoprotein. FASEB J 26:3292-305
-Kammerer, R., L. Rüttiger, R. Riesenberg, C. Schäuble, R. Krupar, A. Kamp, K. Sunami, A. Eisenried, M.
Hennenberg, F. Grunert, A. Breß, S. Battaglia, H. Schrewe, M. Knipper, M.R. Schneider, W.
Zimmermann. (2012). Loss of Mammal-Specific Tectorial Membrane Component CEA Cell Adhesion
Molecule 16 (CEACAM16) Leads to Hearing Impairment at Low and High Frequencies. J Biol Chem
287(26):21584-98
-Heller, C., T. Weisser, A. Mueller-Schickert, E. Rufer, A. Hoh, R.M. Leonhardt, and M.R. Knittler.
(2011). Identification of key amino acid residues that determine the ability of high-risk HPV 16-E7 to
dysregulate MHC class I expression. J Biol Chem 286:10983-10997.
-Petsch, B., A. Müller-Schiffmann, A. Lehle, E. Zirdum, I. Prikulis, F. Kuhn, A.J. Raeber, J.W. Ironside, C.
Korth, and L. Stitz. 2011. Biological effects and use of PrPSc- and PrP-specific antibodies generated by
immunizing with purified full length native mouse prions. J Virol 85:4538-4546.