Entzündungsmodelle und Immundiagnostik

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit dem Aufbau schneller, unkomplizierter, immunologischer, zellbiologischer und gene­tischer Analyse- und Modellsysteme für die Felder Trans­plantat­abstoßung, Entzündungsforschung und Tumor­biologie, insbesondere für Lungen- und Gelenk­erkrankungen. Dabei kommen innovative Immunoassays, genetische Ana­lysen, komplexe Zellkulturmodelle und tierexperimentelle Ansätze zum Einsatz.

Etablierung und Charakterisierung eines humanisierten Mausmodells

erste Stufe des Auftrennprozesses der Dichtegradienten-Zentrifugation
© Foto Fraunhofer IZI

Die humanen Stammzellen werden aus Nabelschnurblut gewonnen. Dafür muss das Blut über Dichtegradienten-Zentrifugation aufgetrennt werden. Im Bild sieht man die erste Stufe dieses Auftrennprozesses.

Tiermodelle sind seit Jahrzehnten ein wichtiges Werkzeug der biomedizinischen Forschung. Zum einen finden Tiermodelle in der Grundlagenforschung Anwendung, zum anderen dienen sie auch der Testung neuer Therapeutika und sind hier aus ethischen Gründen nicht mehr wegzudenken. Nichtsdesto­trotz kommt es häufig vor, dass sich die im Tiermodell gefundenen Sachverhalte nicht auf die Situation im Menschen übertragen lassen. So treten beispielsweise gravierende Nebenwirkungen eines Medikaments in der klinischen Testphase auf, obwohl im Tierversuch diese Neben­wirkungen nicht abzusehen waren. In weniger tragischen Fällen gibt es schlichtweg einen Unterschied zwischen dem krankheitsverursachenden Pathomechanismus im Tiermodell und dem tatsächlichen Pathomechanismus im Menschen. Aus dem Wunsch diese Unzulänglichkeiten zu beheben, ergab sich in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts das Konzept der humanisierten Maus. Bei diesem Tiermodell steht der Gedanke der Erschaffung eines humanen Immunsystems im Laborformat im Vordergrund.

Sehr gute Ergebnisse in Bezug auf das Anwachsen eines humanen Stammzelltransplantats werden aktuell mit dem Mausstamm der NOD-scid Il2r-gamma-0-Linie erreicht. Diese Tiere sind höchstgradig immundefizient. Daraus resultiert eine verminderte Reaktionsmöglichkeit der Maus auf die humanen Stammzellen. Somit ist eine Transplantatabstoßung unwahrscheinlich. Darüber hinaus entwickelt sich aus den Stamm­zellen, die in der Regel aus Nabelschnurblut ge­wonnen werden, ein funktionelles menschliches Immunsystem in der Maus.

Um zu verifizieren, ob es sich bei den vorhandenen humanen Zellen tatsächlich um funktionelle Zellen handelt, werden verschiedene Parameter bestimmt. Dabei konnten verschiedene aktivierte Immunzellen detektiert werden. Weiterhin können humane Zytokine und Antikörper nachgewiesen werden. So eröffnet die humanisierte Maus ein breites Forschungsspek­trum und kann zum einen für die Forschung maligner Tumor­erkrankungen, Infektionen durch HIV oder Dengue-Virus, aber auch zum Erkenntnisgewinn in Krankheitsbildern wie einer Sepsis beitragen. Auch wenn die Etablierung des Modells eine umfangreiche und von verschiedenen Variablen abhängige Prozedur darstellt, bietet sie eine ausgezeichnete Möglichkeit einen Schritt näher an die Erforschung mensch­licher Krankheitsprozesse heranzutreten und wird durch ihren Einsatz in verschiedenen Themengebieten Licht ins Dunkel bringen.

Medikamentenanalyse zur Therapie des Knorpelabbaus bei rheumatoider Arthritis

Dichte zelluläre Infiltration entzündeter Gelenke bei kollageninduzierter Arthritis der Maus
© Foto Fraunhofer IZI

Dichte zelluläre Infiltration entzündeter Gelenke bei kollageninduzierter Arthritis der Maus.

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Die rheumatoide Arthritis (RA) ist die häufigste entzündliche und für den Patienten sehr schmerzhafte Erkrankung der Gelenke. Die primäre Therapie besteht zurzeit aus der Behandlung der Entzündungserscheinungen (z.B. beim Einsatz sogenannter TNF-Blocker). Es ist bei diesem Krankheitsbild aber von einer autoimmunen Ursache auszugehen, bei der körpereigene Substanzen wie Gelenkknorpel und Zellen des Immunsystems angegriffen werden. Nicht geklärt ist bisher die Art und Weise, wie die zum Wesen des Rheumas gehörende Knorpeldestruktion aufgehalten oder gar rückgängig gemacht und damit die RA vollständig therapiert werden kann. Neben bereits existierenden Tiermodellen und entsprechenden Untersuchungen kann das Fraunhofer IZI einen In-vitro-Untersuchungsansatz offerieren. Hierbei werden die antidestruktiven Wirkmechanismen und Aktivitätsgrade von RA-Medikamenten direkt an menschlichen Zellen im Reagenzglas beobachtet. Das gezielte Wirkstoff-Screening verspricht mittelfristig die Identifizierung optimierter Therapeutika.

  • ACOMED Statistik
  • AID Technische Dokumentationen GmbH & Co. KG
  • Generic Assays GmbH
  • Kapelan Bio-Imaging GmbH
  • Karolinska Institutet, Department of Medicine, Solna
  • Nuvo Research GmbH
  • Universität Leipzig, Medizinische Fakultät
  • Universität Leipzig, Translationszemtrum für Regenerative Medizin (TRM) Leipzig
  • University of Gondar, Department of Medicine

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