Das Orakel der T-Zelle
Eine neue Online-Plattform sagt voraus, wie das menschliche Abwehrsystem auf Fremdkörper reagiert
Grafik: Universität Freiburg
Impfstoffe, Allergene, Bakterien oder Viren schalten die T-Zelle ein. Dazu erkennt der T-Zell-Rezeptor Fremdkörper und löst dann intrazelluläre Signalketten aus. Diese Antwort wird durch viele weitere Rezeptoren verändert. Das Netzwerk von Signalproteinen bewirkt schließlich Zellteilung, Wachstum oder Ausschüttungen von Botenstoffen, die andere Zellen des Immunsystems lenken. Das Netzwerk startet den Angriff auf die Fremdkörper. Die Aktivierung läuft manchmal schief: Die T-Zellen irren sich und greifen eigene Zellen an, wie bei Autoimmunerkrankungen, oder sie ignorieren schädliche Zellen wie Krebszellen.
Auf der Online-Plattform, die Dr. Utz-Uwe Haus und Prof. Dr. Robert Weismantel vom Department für Mathematik, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, in Zusammenarbeit mit Dr. Jonathan Lindquist und Prof. Dr. Burkhart Schraven vom Institut für Molekulare und Klinische Immunologie der Universität Magdeburg und dem Helmholtz-Center for Infection Research in Braunschweig entwickelte, können sich Forscher durch das Signalnetzwerk der T-Zelle klicken: Nutzer können zwölf Rezeptoren anschalten, unter anderem den T-Zell Rezeptor, die Signale auf der Oberfläche von anderen Zellen erkennen oder Botenstoffe binden. Das mathematische Modell berechnet dann aus den 403 Elementen im System das Verhalten des Netzwerks. Das Ergebnis ist eine Kombination der Aktivität von 52 Proteinen, die vorhersagen, was mit der Zelle passieren wird: Sie verändern das Ablesen der DNA und somit das, was die Zelle produziert. Nun können Forscher im System durch An- und Abschalten bestimmter Signale Angriffspunkte für Wirkstoffe finden, die Immunkrankheiten oder Krebs behandeln könnten. Jedes Protein und jede Wechselwirkung zwischen Proteinen sind im Netzwerk detailliert beschrieben und mit Publikationen belegt. Nutzer können das Modell aber auch selbst um weitere Signalproteine erweitern.
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