Zellen des Immunsystems müssen eng zusammenarbeiten, um unseren Körper vor Krankheitserregern zu schützen. Verschiedene Arten von Immunzellen stehen dabei Bakterien und Viren „Auge in Auge“ gegenüber. Und wohl niemand erledigt seinen Job so präzise und elegant wie die zytotoxischen T-Lymphozyten, Killer-T-Zellen, die Virus-infizierte Körperzellen erkennen und gezielt abtöten. Neue Impfstoffe und Zelltherapeutika sollen genau diesen Mechanismus nutzen – aber noch ist vieles über die Arbeitsweise dieses „James Bond des Immunsystems“ unbekannt.
Ein Team des Instituts für Immunologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) um Prof. Reinhold Förster und Dr. Stephan Halle, sowie Mitarbeiter um Prof. Martin Messerle aus dem MHH-Institut für Virologie berichtet nun aktuell in der Fachzeitschrift Immunity, wie effektiv Killer-T-Zellen Virus-infizierte Zielzellen abtöten. Mit Hilfe der sogenannten 2-Photonen-Mikroskopie gelang es den Forschern, erstmals individuelle Killer-T-Zellen bei ihrer Arbeit in virusinfizierten Geweben im Zeitraffer zu filmen.
Man nahm allgemein an, dass Killer T-Zellen im Körper schnell hintereinander immer neue Zielzellen erkennen und alleine töten könnten. In mehreren unterschiedlichen Infektionsmodellen haben die MHH-Forscher nun jedoch gesehen, dass Killer-T-Zellen nur effektiv sind, wenn sie als „Team“ von drei oder mehr Killer-T-Zellen gleichzeitig oder in sehr kurzem zeitlichen Abstand dieselbe infizierte Zelle attackieren. „Offensichtlich unterscheiden sich einzelne Killer T-Zellen deutlich in ihrer Wirksamkeit, und nur durch einen synchronisierten Angriff wird die Zielzelle stark genug geschädigt“, sagt Förster. Bei der durch mathematische Modelle unterstützten Auswertung arbeiteten die MHH-Forscher eng mit Prof. Michael Meyer-Hermann und Alexey Uvarovskii aus der Abteilung System-Immunologie des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig zusammen.
„Wir haben auch gesehen, dass Killer-T-Zellen in der Regel keine stabilen Interaktionen mit ihren Zielzellen eingehen, sondern sehr dynamisch und ständig in Bewegung sind. Dadurch können auch immer wieder neue Killer-T-Zellen eine bestimmte Zielzelle erreichen“, erläutert Halle.
Diese Ergebnisse werfen ein grundsätzlich neues Licht darauf, wie Killer-T-Zellen ihre Ziele im Organismus zerstören. Impfstrategien sollten somit zukünftig daraufhin optimiert werden, eine ausreichende Anzahl dieser hochbeweglichen und kooperativ angreifenden Killer-T-Zellen zu generieren.
Originalpublikation:
Stephan Halle, Kirsten Anja Keyser, Felix Rolf Stahl, Andreas Busche, Anja Marquardt, Xiang Zheng, Melanie Galla, Vigo Heissmeyer, Katrin Heller, Jasmin Boelter, Karen Wagner, Yvonne Bischoff, Rieke Martens, Asolina Braun, Kathrin Werth, Alexey Uvarovskii, Harald Kempf, Michael Meyer-Hermann, Ramon Arens, Melanie Kremer, Gerd Sutter, Martin Messerle, Reinhold Förster. In Vivo Killing Capacity of Cytotoxic T Cells Is Limited and Involves Dynamic Interactions and T Cell Cooperativity. Immunity. 2016 Feb 9. DOI: 10.1016/j.immuni.2016.01.010.
