Neue Studie: Immunzellen bewegen sich unabhängiger als bisher angenommen.

Neue Forschungen haben enthüllt, dass Immunzellen komplexe Umgebungen eigenständig navigieren können, indem sie aktiv chemische Signale formen. Diese Erkenntnis hat weitreichende Implikationen für das Verständnis von Immunreaktionen und Krebsmetastasen.

Immunzellen zeigen ein höheres Maß an selbstständiger Mobilität als bisher erkannt. Jonna Alanko, eine Forscherin der InFLAMES, enthüllte, dass diese Zellen nicht nur passive Reaktoren auf chemische Signale in ihrer Umgebung sind. Stattdessen modifizieren sie diese Signale aktiv und navigieren geschickt durch komplexe Umgebungen mittels Selbstorganisation.

Die gerichtete Zellbewegung ist ein essenzielles und fundamentales Phänomen des Lebens. Sie ist eine wichtige Voraussetzung für die individuelle Entwicklung, die Neubildung von Blutgefäßen und die Immunantwort, unter anderem.

Eine Studie, die von der Postdoktorandin Jonna Alanko durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf die Bewegung und Navigation von Immunzellen im Körper. Chemokine, eine Klasse von Signalproteinen, spielen bei der Lenkung von Immunzellen zu bestimmten Orten eine entscheidende Rolle. Chemokine werden beispielsweise in den Lymphknoten gebildet und erzeugen chemische Signale, sogenannte Chemokingradienten, denen Zellen im Körper folgen können. Laut Alanko sind diese Chemokingradienten wie eine Duftspur, die in der Luft zurückbleibt. Je weiter man sich von ihrer Quelle entfernt, desto schwächer wird der Duft.

Die herkömmliche Vorstellung war, dass Immunzellen ihr Ziel erkennen, indem sie vorhandenen Chemokingradienten folgen. Mit anderen Worten: Die Zellen, die diesen Signalen folgen, wurden bisher als passive Akteure angesehen, was in der Realität nicht der Fall ist.

Dendritische Zellen navigieren mithilfe eines von ihnen erzeugten Chemokingradienten in einem mikroskopischen Labyrinth. Die Zellkerne sind im oberen Bild blau dargestellt, und die Linien im unteren Bild repräsentieren die Bewegung der Zellen. Bildnachweis: Jonna Alanko, Universität Turku

„Wir konnten zum ersten Mal beweisen, dass Immunzellen entgegen der bisherigen Auffassung keinen vorhandenen Chemokingradienten benötigen, um ihren Weg zu finden. Sie können selbst Gradienten erzeugen und sich damit kollektiv und effizient auch in komplexen Umgebungen bewegen“, erklärt Alanko.

Immunzellen haben Rezeptoren, mit denen sie ein Chemokinsignal wahrnehmen können. Einer dieser Rezeptoren wird CCR7 genannt und ist in dendritischen Zellen zu finden.

Dendritische Zellen sind professionelle antigenpräsentierende Zellen mit einer wichtigen Rolle bei der Aktivierung der gesamten Immunantwort. Sie müssen eine Infektion lokalisieren, erkennen und dann mit den Informationen zu den Lymphknoten wandern. In den Lymphknoten interagieren die dendritischen Zellen mit anderen Zellen des Immunsystems, um eine Immunantwort gegen Krankheitserreger einzuleiten.

Die von Alanko durchgeführte Studie ergab, dass dendritische Zellen nicht nur ein Chemokinsignal mit ihrem CCR7-Rezeptor registrieren, sondern auch aktiv ihre chemische Umgebung durch den Verbrauch von Chemokinen formen. Dadurch erzeugen die Zellen lokale Gradienten, die ihre eigene Bewegung und die anderer Immunzellen leiten. Die Forscherinnen und Forscher entdeckten auch, dass T-Zellen, ein weiterer Typ von Immunzellen, von diesen selbst erzeugten Gradienten profitieren können, um ihre eigene gerichtete Bewegung zu verstärken.

„Wenn Immunzellen in der Lage sind, Chemokingradienten zu erzeugen, können sie kommenden Hindernissen in komplexen Umgebungen ausweichen und ihre eigene gerichtete Bewegung sowie die anderer Immunzellen leiten“, erklärt Jonna Alanko.

Diese Entdeckung trägt zu unserem Verständnis bei, wie Immunantworten im Körper koordiniert werden. Sie kann jedoch auch zeigen, wie Krebszellen ihre Bewegung zur Bildung von Metastasen leiten.

„Der CCR7-Rezeptor wurde auch in vielen Krebsarten entdeckt und in diesen Fällen wurde festgestellt, dass der Rezeptor die Krebsmetastasierung begünstigt. Krebszellen könnten sogar den gleichen Mechanismus wie Immunzellen nutzen, um ihre Bewegung zu lenken. Daher könnten unsere Erkenntnisse helfen, neue Strategien zur Modifikation von Immunantworten sowie zur Bekämpfung bestimmter Krebsarten zu entwickeln“, merkt Jonna Alanko an.