Forschung

Theoretischer Rahmen Einer der ersten spezifischen Abwehrmechanismen gegen eindringende Pathogene und Selbstantigene ist das Komplementsystem, das durch Immunglobuline (Igs) aktiviert wird. Igs binden spezifisch an das Antigen des Pathogens und ermöglichen dadurch das Andocken des C1q-Komplement-Initiationskomplexes. Zwei Faktoren, die die Komplementaktivierung beeinflussen, wurden bisher noch nicht im Detail untersucht. Erstens das Format des Antigens, beschrieben durch die chemische Natur, die molekulare Größe und die Art der Präsentation (als lösliche Substanz oder eingebettet in Vesikel zur Nachahmung der Zelloberfläche). Zweitens, der große Unterschied in der Komplementaktivierung, der sich aus dem Grad der Oligomerisierung der IgMs ergibt. Zielsetzung Das übergeordnete Ziel des pent/hexIgM-Projekts ist die Aufklärung der Aktivierungsstellen von C1q und der IgM-Fc nach Bindung von pentameren und hexameren IgMs an unterschiedliche Antigenformate. Herangehensweise/Methoden Wir werden rekombinante IgMs und das C1q-Protein in Säugetierzellen herstellen und Mutanten davon durch Hefeoberflächendisplay generieren. Anschließend werden wir die biologischen Aktivitäten der generierten Proteine in vitro durch immunchemische und biophysikalische Analysen sowie durch Funktionstests bestätigen. Vor allem aber werden wir den Einfluss des Antigenformats und des Oligomerisierungsgrades der IgMs (pentamere versus hexamere IgMs) auf die Aktivierung des Komplementsystems aufklären. Grad der Originalität Obwohl IgMs in Kombination mit Komplementproteinen eine wichtige Funktion im menschlichen Körper haben, werden diese Proteine in Therapie und Diagnostik noch nicht breit eingesetzt. Die Ergebnisse des pent/hexIgM-Projekts werden zum Verständnis der komplexen Mechanismen beitragen, die der Aktivierung der Komplementkaskade zugrunde liegen, und Daten liefern, die für die Entwicklung neuer Diagnostik und effizienter Behandlungsmethoden für verschiedene infektiöse, entzündliche, chronische und Krebserkrankungen von besonderer Bedeutung sind.

Verschiedene Pseudomonadenstämme werden als Pflanzenschutzmittel bei der Lagerung von Kartoffeln eingesetzt. Bevor die Bakterien als Pflanzenschutzmittel zugelassen werden, müssen sie toxikologisch untersucht werden. Um Tiertest zu vermeiden, werden die Bakterien in geeigneten in vitro Testsystemen analysiert, welche auf toxikologische Untersuchungen mit humanen Lungenepithelzellen basieren. Dazu werden die menschlichen Zellen auf transwell Platten kultiviert bis sie sogenannten tight junctions bilden. Für die Evaluierung der toxikologischen Eigenschaften werden die Pseudomonaden auf den Zellschichten inkubiert und anschließend die Integrität der tight junctions zur Beurteilung herangezogen.

Am Department für Biotechnologie wurden HIV-1 spezifische Antikörper entwickelt, die in verschiedenen in vitro Studien aber auch bereits in der Klinik getestet wurden. Neben anderen neutralisierenden Antikörpern zeigte der mAb 4B3 vielversprechende Resultate bei in vitro Versuchen mit HIV-1 infizierten Macrophagen. Um diese Eigenschaften näher zu untersuchen, müssen die IgG Antikörper zu IgA Antikörpern rekloniert werden. Natürlich vorkommende IgAs passieren epitheliale Barrieren durch Rezeptor-mediierte Endozytose, wobei ein Teil des Rezeptors abgespalten wird und am IgA Molekül verbleibt. Daher muss man für die Applikation in der Mukosa diese sekretorische Komponente des IgAs koexprimieren. Die Herausforderung in diesem Projekt ist, den heteropolymeren Komplex aus zwei spezifischen leichten und schweren Antikörperkettten gemeinsam mit der J-Kette und der sekretorischen Komponente zu exprimieren zu reinigen und in verschiedenen Modellen zu charakterisieren.