09.02.2010

Einblick in die Dynamik des Immunsystems

Mit der so genannten Intravitalmikroskopie lässt sich die Bewegung bestimmter Immunzellen im lebenden Tier live unter dem Mikroskop verfolgen…

Eine faszinierende Eigenschaft des Immunsystems ist seine Dynamik: Um den Organismus zu überwachen und Krankheitserreger aufzuspüren, wandern Immunzellen wie B- und T-Zellen ständig durch den Organismus. Treffen sie auf Krankheitserreger, strömen die Abwehrzellen in Milz und Lymphknoten und interagieren dort miteinander. Dadurch werden sie aktiviert und können eine effektive Immunantwort auslösen. Lange Zeit war es nicht möglich, diese Vorgänge direkt zu beobachten. Denn zur Analyse von Immunzellen standen der Wissenschaft über Jahre hinweg ausschließlich histologische Methoden zur Verfügung, bei denen fixierte Gewebeschnitte hergestellt und angefärbt wurden. Diese Präparate geben allerdings nur Momentaufnahmen der Situation im Gewebe wieder. Dynamische Prozesse - zum Beispiel wie Immunzellen durch Gewebe wandern oder Verbindungen miteinander eingehen - kann diese Technik nicht aufzeigen.

Mit Erfindung der so genannten Intravitalmikroskopie ist es nun möglich, Zellen und Strukturen im Gewebe von lebenden, narkotisierten Versuchstieren sichtbar zu machen. Mit dieser Technik werden am Deutschen Rheuma-Forschungszentrum (DRFZ) in Berlin unter Leitung von Herrn Prof. Radbruch, der auch Vizepräsident der Deutschen Gesellschaft für Rheumatologie (DGRh) ist, grundlegende Mechanismen des Immunsystems erforscht. Dafür wurde bereits im Februar 2008 die Arbeitsgruppe Immundynamik unter Leitung der Tiermedizinerin Anja Hauser gegründet. Hauser brachte die Methode der Intravitalmikroskopie aus den USA mit, wo sie als Postdoktorandin an der Yale University forschte. Ziel ihres Teams ist es, neue Einblicke in die dynamischen Prozesse der B-Zellen zu erhalten, die chronischen Entzündungen zugrunde liegen.

So haben die Forscher um Anja Hauser zum Beispiel beobachtet, welche immunologischen Vorgänge im Knochenmark des Röhrenknochens der Maus ablaufen – „live“, unter dem Mikroskop. Voraussetzung hierfür ist, dass die betreffenden Zellen und Gewebe mit fluoreszierenden Farbstoffen angefärbt sind. Dafür setzen Wissenschaftler so genannte Reportermäuse ein, deren Genstruktur sie derart verändert haben, dass die Zellen der Tiere in verschiedenen Farben fluoreszieren und damit unter dem Mikroskop unterschieden werden können. Kernstück der mikroskopischen Technik ist ein Multiphoton-Mikroskop, das mit einem Infrarot-Laser ausgestattet ist. Dieser arbeitet mit Wellenlängen im Infrarotbereich und somit sehr energiearm, weshalb das Gewebe des Versuchstiers kaum geschädigt wird und die Fluoreszenzfarbstoffe ihre Leuchtkraft gut behalten. So lassen sich zelluläre Prozesse über mehrere Stunden beobachten und Zellen bis zu mehrere hundert Mikrometer tief im Gewebe entdecken und beobachten. Anschließend können die dreidimensionalen Informationen über die Lage einzelner Zellen am Computer zu Filmsequenzen zusammengesetzt werden. Unter Einsatz einer speziellen Software lassen sich Änderungen der Zellpositionen dann genau analysieren.