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COVID: Immunologisches Gedächtnis wird aufgebaut!

Bisher war unklar, ob eine überstandene SARS-CoV-2-Infektion beziehungsweise eine COVID-19- Erkrankung zu einem anhaltenden immunologischen Gedächtnis führt und dies somit vor einer erneuten Infektion schützen kann. So hatten mehrere Studien gezeigt, dass SARS-CoV-2-spezifische Antikörper bei vielen Menschen mit überstandener COVID-19-Erkrankung nur über wenige Monate nachweisbar sind und daher möglicherweise auch nur einen zeitlich begrenzten Schutz vor einer erneuten Infektion bieten können. Ein Forscherteam am Universitätsklinikum Freiburg konnte jetzt zeigen: Nach durchgemachter SARS-CoV-2-Infektion werden Immunzellen gebildet, die im Körper erhalten bleiben und bei einer erneuten Infektion eine schnelle Immunantwort vermitteln könnten.

„Diese sogenannten Gedächtnis-T-Zellen sehen nach einer SARS-CoV-2-Infektion ähnlich aus wie Gedächtnis-T-Zellen nach einer echten Grippe. Deshalb sind wir zuversichtlich, dass bei der Mehrheit der Menschen nach überstandener SARS-CoV-2-Infektion ein gewisser Schutz vor einer erneuten COVID-19-Erkrankung besteht“, erklärt Maike Hofmann, Wissenschaftlerin an der Klinik für Innere Medizin II des Universitätsklinikums Freiburg. 

Die Ergebnisse legen jedenfalls nahe, dass nach einer Infektion eine Immunität gegen SARS-CoV-2 erreicht werden kann. Das sind gute Nachrichten für die Entwickler von Vakzinen, denn so ähnlich könnten auch Impfstoffe, die aktuell in Studien getestet werden, einen deutlichen Schutz gegen SARS-CoV-2 vermitteln.

Referenzen: Universitätsklinikum Freiburg
Characterization of pre-existing and induced SARS-CoV-2-specific CD8+ T cells; Nature Medicine 12.11.2020; https://doi.org/10.1038/s41591-020-01143-2

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Geriatrie Immunologie Wissenschaft

Gen hält Immunsystem jung

Eine Erbanlage mit dem kryptischen Kürzel CRELD1, die bei der Entwicklung des Herzens im entstehenden Kind eine Rolle spielt, scheint auch im menschlichen Immunsystem eine Schlüsselfunktion zu übernehmen. Wenn das Gen nicht aktiv genug ist, kommt es demnach zu charakteristischen Umstellungen der Immunabwehr, wodurch sie an Schlagkraft einbüßt. Mediziner sprechen von einer Alterung des Immunsystems, da sich in älteren Menschen oft ein ähnlicher Effekt beobachten lässt. Mittelfristig könnten die Ergebnisse eventuell dazu beitragen, diese altersbedingten Einbußen zu verringern.

Bei der Analyse von Transkription-Daten von insgesamt 4.500 Probanden stießen die Forscher auf einen überraschenden Zusammenhang: Unter den analysierten Versuchspersonen waren auch solche, in denen das CRELD1-Gen aus irgendwelchen Gründen deutlich schwächer aktiv war. Interessanterweise fanden sich im Blut dieser Probanden nur sehr wenige der sogenannten T-Zellen. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Infektionen.

In Mausexperimenten untersuchten die Forscher diesen Zusammenhang weiter und zeigten, dass Mäuse ohne dem Gen früher starben. Dieses Phänomen, auch Immunoseneszenz genannt, beobachtet man auch bei älteren Menschen. Die Betroffenen sind deutlich anfälliger für Infektionen, aber möglicherweise auch für altersbedingte Erkrankungen wie Krebs oder Alzheimer. Gleichzeitig gibt es Hundertjährige, die immunologisch gesehen einige Jahrzehnte jünger sind.
Langfristiges Ziel ist es nun, die Aktivität des Gens zu erhalten. So ließe sich vielleicht das Erkrankungsrisiko von Seniorinnen und Senioren deutlich senken.

Referenzen: Uni Bonn, Radbound University Nijmegen, Universität Lüttich, Medizinische Hochschule Hannover, Helmholtz-Zentrum Braunschweig
CRELD1 modulates homeostasis of the immune system in mice and humans. Nature Immunology 9.11.2020; https://www.nature.com/articles/s41590-020-00811-2

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Immunologie Leben Wissenschaft

Was Bauernhofkinder vor Asthma schützt

Ein vergleichsweise großer Teil der Schutzwirkung des Bauernhofs vor Asthma im Kindheitsalter ist auf die Reifung des Darmmikrobioms im ersten Lebensjahr zurückzuführen. Zu diesem Fazit kommt eine deutsche Arbeitsgruppe, und stellt weiter fest: „Dies deutet darauf hin, dass Bauernhofkinder mit Umweltfaktoren, wahrscheinlich Mikrobiota, in Berührung kommen, die mit ihrem Darmmikrobiom interagieren und diesen Schutzeffekt herbeiführen.“
Die Forscher analysierten Stuhlproben von mehr als 700 Kindern im Alter von zwei bis zwölf Monaten, die teilweise auf traditionellen Bauernhöfen aufwuchsen. 

In den ersten Minuten und Stunden unseres Lebens beginnen (Darm)Bakterien bereits unser Immunsystem herauszufordern und es zu trainieren. Dazu trägt auch die Umwelt bei. Bei den untersuchten Kindern fanden die Wissenschaftler eine inverse Assoziation von Asthma mit der gemessenen Konzentration von Butyrat im Stuhl fest. Butyrat ist eine kurzkettige Fettsäure, von der bekannt ist, dass sie bei Mäusen eine asthmaschützende Wirkung hat. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Darmbakterien wie Roseburia und Coprococcus, die kurzkettige Fettsäuren produzieren, auch beim Menschen zum Asthmaschutz beitragen könnten. Kinder mit einem ausgereiften Darmmikrobiom wiesen im Vergleich zu anderen Kindern eine höhere Menge an Roseburia- und Coprococcus-Bakterien auf.

„Das bedeutet auch, dass ein unreifes Darmmikrobiom zur Entstehung von Krankheiten beitragen kann“, so die Forscher, „umso wichtiger sind Präventionsstrategien im ersten Lebensjahr, wenn das Darmmikrobiom noch leicht beeinflusst werden kann.“ Wobei es kein einziges Bakterium gibt, das alleine für den Asthmaschutz verantwortlich ist, Schlüsselfaktor ist die Reifung des gesamten Darmmikrobioms.

Referenzen:
Helmholtz Zentrum München; Maturation of the gut microbiome during the first year of life contributes to the protective farm effect on childhood asthma; Nature Medicine 2.11.2020, https://www.nature.com/articles/s41591-020-1095-x

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Immunologie Onkologie Wissenschaft

Gedächtnistraining für das Immunsystem

Wissenschaftler der Uni Würzburg haben neue Details zur Arbeitsweise des Immunsystems entschlüsselt, die von Bedeutung sind, damit sich der Körper an frühere Infektionen erinnern kann. Diese könnten dazu beitragen, die Immuntherapie zur Behandlung von Tumorerkrankungen zu verbessern.

„Wenn sich der Körper erfolgreich gegen einen Krankheitserreger zur Wehr gesetzt und diesen eliminiert hat, sterben die meisten der zuvor expandierten T-Zellen wieder ab, da sie nicht mehr benötigt werden“, erklärt Wolfgang Kastenmüller. Etwa fünf bis zehn Prozent dieser Zellen überleben aber und entwickeln sich zu einer dauerhaften „Gedächtnispopulation“, die vor zukünftigen Infektionen schützen kann. In ihrer Arbeit konnten die Forscher nun einen Transkriptionsfaktor namens BATF3 identifizieren, der spezifisch das Überleben dieser Zellen und somit den Übergang zu einer Gedächtnisantwort reguliert. 

Wie in ihren Experimenten gezeigt werden konnte, wird dieser Faktor nur kurz nach der anfänglichen Aktivierung der T-Zellen produziert. Fehlt er hingegen, ist die Gedächtnisantwort dauerhaft gestört.

„Bisher war nicht klar, welche Rolle dieser Faktor für sogenannte CD8+ T-Zellen spielt“, so Kastenmüller. Als die Forscher diesen Faktor jedoch verstärkt in CD8+ T-Zellen exprimierten, zeigte sich, dass deren Überleben und entsprechend das immunologische Gedächtnis signifikant verbessert wurden.

Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, bessere Therapien zur Behandlung von Krebs zu entwickeln, die dafür das Immunsystem der Erkrankten nutzen – sogenannte CAR-T-Zelltherapien. Aktuell werden CAR-T-Zellen zum Beispiel für die Therapie von B-Zell-Lymphomen, einer bösartigen Erkrankung des lymphatischen Systems – sehr erfolgreich eingesetzt. Die Forscher planen daher diese CAR-T-Zellen zu modifizieren, um deren Überleben im Patienten zu verbessern und damit die therapeutische Effizienz zu erhöhen.

Referenzen:

Universität Würzburg https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/pressemitteilungen/single/news/gedaechtnistraining-fuer-das-immunsystem/

BATF3 programs CD8+ T cell memory. Nature Immunology, 28. September 2020. https://www.nature.com/articles/s41590-020-0786-2

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Immunologie Infektiologie Virologie Wissenschaft

Überraschende Erkenntnisse zu Sars-Cov-2

Bisher sind Wissenschaftler weltweit davon ausgegangen, dass das Immunsystem von Patienten, die einen schweren Verlauf nach einer Infektion mit dem Coronavirus hatten, schwächer auf die Infektion reagierte. Es ist aber genau umgekehrt, wie ein Team um Prof. Martina Sester, Universitätsklinikum des Saarlandes, nun belegen konnte. Ein schwerer Verlauf ist ein Indiz für eine starke Immunantwort. Die Studie ist vorab auf einem so genannten Preprint-Server erschienen.

In die Studie involviert waren 50 Patienten, von den 14 Patienten einen schweren Krankheitsverlauf aufwiesen, der Rest wies keine oder nur sehr milde Symptome auf. „Es hat sich nun gezeigt, dass mit zunehmender Schwere der Erkrankung auch die Zahl der gegen das Virus gerichteten T-Zellen stark ansteigt, und der Anstieg dieser Zellen mit der Zahl der spezifischen Antikörper gegen Sars-CoV-2 korreliert“, fasst Sester die zentrale Erkenntnis der Studie zusammen.

Das bedeutet, dass ein Patient mit schwerem Verlauf, entgegen der bisherigen Annahme, grundsätzlich sehr gut auf die Infektion reagiert, da sein Immunsystem sehr viel stärker auf das eindringende Virus reagiert und auch die Zahl der Antikörper entsprechend in die Höhe schnellt. „Allerdings hat das Immunsystem dann große Schwierigkeiten, die überschießende Immunantwort wieder zu drosseln, wenn die Viruslast sinkt und die Replikation der Viren zum Beispiel im Lungengewebe gestoppt werden konnte.“ Wie in einer Art Autoimmunreaktion richten sich die T- Zellen und die Antikörper, denen das Virus als Feind abhanden gekommen ist, dann gegen das körpereigene Gewebe, was zu Organschäden führen kann.

Referenzen:
Universität des Saarlandes – Saarland University
Pressemitteilung: https://idw-online.de/de/news752480
High levels of SARS-CoV-2 specific T-cells with restricted functionality in patients with severe course of COVID-19,
https://doi.org/10.1101/2020.07.08.20148718

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Epigenetik Genetik Immunologie Wissenschaft

Strukturzellen steuern auch Immunfunktion

Ein eindrucksvolles Beispiel für das „Multitasking“ von Zellen beschreiben WissenschaftlerInnen am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. In ihrer aktuellen Studie analysierten sie die epigenetische und transkriptionelle Regulation in Strukturzellen (d.h. in Epithelzellen, Endothelzellen und Fibroblasten) – den wichtigsten strukturellen Bausteinen unseres Körpers. Epithelzellen bilden die Oberfläche der Haut, und sie trennen Gewebe und Organe voneinander; Endothelzellen bedecken das Innere der Blutgefäße; und Fibroblasten produzieren Bindegewebe, das die Organe formt und zusammenhält. Trotz ihrer gut erforschten Rolle bei Autoimmunerkrankungen (z.B. rheumatoide Arthritis, entzündliche Darmerkrankungen) und bei Krebs haben Strukturzellen den Ruf als simple und eher uninteressante Bestandteile des Körpers.

Die Forscher konnten jedoch eine überraschend vielfältige Aktivität von Immun-Genen im Mäusemodell nachweisen, obwohl es sich bei diesen Strukturzellen eigentlich nicht um Zellen des Immunsystems handelt. Vertiefende bioinformatische Analysen weisen unter anderem auf ein Netzwerk von Interaktionen zwischen Strukturzellen und hämatopoetischen Immunzellen hin. Aus den neuen Daten ergeben sich konkrete Hinweise auf die biologischen Mechanismen, mit denen Strukturzellen zur Krankheitsabwehr beitragen. Offenbar sind diese Gene eigenetisch für eine schnelle Aktivierung vorprogrammiert.

Die Ergebnisse der Studie, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde, unterstreichen die Bedeutung eines kaum beachteten Teils des Immunsystems und eröffnen spannende Perspektiven für Forschung und für zukünftige Therapien.

Referenz:
CeMM
Structural cells are key regulators of organ-specific immune responses, 1. Juli 2020, Nature; DOI: 10.1038/s41586-020-2424-4.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2424-4

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Immunologie Infektiologie Virologie Wissenschaft

COVID-19: Milder Verlauf, geringe Immunität

Ein milder Verlauf einer Coronavirus-Infektion ist laut einer chinesischen Studie mit einer deutlich geringeren Immunität verbunden. 

In der in der Zeitschrift „Nature Medicine“ veröffentlichten Studie wurden 74 infizierte Personen mit und ohne Symptome der Erkrankung untersucht. Mit dem Ergebnis, dass nur 62% aus der Gruppe ohne Symptome wenige Wochen nach der Infektion noch IgG-Antikörper im Blut hatten. Im Vergleich zu 81% bei Personen mit ausgeprägter Erkrankung.

Die asymptomatischen Patienten produzierten auch weniger an der Immunabwehr beteiligte Zytokine, was auf eine schwächere Immunantwort auf das neue Coronavirus hindeutet. 

Da die meisten Infizierten nur wenige Symptome aufweisen, stellt sich die Frage, ob diese nun eine dauerhafte Immunität besitzen und einer zweiten Welle standhalten können oder ob die natürliche Immune gegen Coronaviren nur ein kurzlebiger Effekt ist.

Referenz:

Clinical and immunological assessment of asymptomatic SARS-CoV-2 infections, Nature Medicine 2020, https://www.nature.com/articles/s41591-020-0965-6#Sec2

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Immunologie Wissenschaft

Wie Hausstaubmilben-Allergene das Immunsystem attackieren

Ein Forschungsteam der MedUni Wien hat in Kooperation mit der Johns Hopkins University einen neuen Mechanismus entdeckt, wie bestimmte Hausstaubmilben-Allergene das Immunsystem attackieren.

Die Forscher stellten fest, dass Hausstaubmilben-Allergene, ähnlich einer Bakterieninfektion, einen altbekannten Entzündungsfaktor – nämlich das Protein Serum-Amyloid-A1 (SAA1) – aktivieren und damit einen Entzündungsmechanismus in Gang setzen, der das Lungengewebe „in Richtung Allergie trimmen“ kann.

Als die Wissenschafter die Produktion von SAA1 bei Mäusen ausschalteten, waren diese besser vor der Wirkung der Allergene geschützt. Diese Entdeckung eröffnet die Hoffnung auf neue Therapieoptionen in der Behandlung der Allergie. Eine lokale Neutralisierung von SAA1 bzw. eine Blockade der im Entzündungsprozess eingebundenen Rezeptoren in der Lunge könnten möglicherweise die Wirkung von Milbenantigenen auf das angeborene Immunsystem aufheben.

Referenzen:
Medizinische Universität Wien
Pressemitteilung 22. Juni 2020, APA Science

Nature Immunology, Published 22 June 2020
DOI: 10.1038/s41590-020-0698-1
https://www.nature.com/articles/s41590-020-0698-1

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Gastroenterologie Onkologie Wissenschaft

Neuer Darmkrebs-Mechanismus identifiziert

Tumoren haben Mechanismen entwickelt, um vom körpereigenen Immunsystem unentdeckt zu bleiben, um Angriffen zu entgehen. Die zugrundeliegenden Mechanismen, wie Tumoren dem Immunsystem entgehen, sind allerdings noch wenig bekannt.

Forscher der MedUni Wien rund um Robert Eferl vom Institut für Krebsforschung gelang es nun einen neuen, bisher unbekannten Mechanismus der Darmkrebsentstehung zu identifizieren.
Das bakterielle Mikrobiom aktiviert in den Paneth-Zellen (Drüsenzellen im Magen- und Darmtrakt) das Enzym Ido1 (Indoleamin-2,3-Dioxygenase-1) und verhindert dadurch lokale Darmentzündungen. Allerdings entstehen durch diese Aktivierung auch Stammzellnischen, in denen sich Darmtumoren entwickeln und Angriffe des Immunsystems behindert werden können.

Mit dieser Entdeckung stellen die Paneth-Zellen ein neues zelluläres Ziel für immunbasierte Therapien dar.

Referenzen:
Medizinische Universität Wien, 18. Juni 2020
https://www.google.at/amp/s/www.ots.at/amp/pr/OTS_20200618_OTS0014/
Nature-Journal Communications Biology
Commun Biol 3, 252 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-020-0989-y

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