Baustein des „Glückshormons“ aktiviert Immunzellen

Wissenschaftler des IMBA zeigen zusammen mit dem Boston Children’s Hospital in Harvard einen völlig neuartigen Weg zur Bekämpfung von Autoimmunkrankheiten und Krebs.

Wien (OTS) – Bereits seit Jahrzehnten versuchen ForscherInnen, die
vielfältigen Mechanismen unseres Immunsystems aufzudecken.
Erkenntnisse daraus ebneten in den letzten Jahrzehnten den Weg für
eine neue Ära der Krebstherapie: Gelingt es, das eigene Immunsystem
gezielt zu aktivieren, kann sich der Körper eigenständig gegen
Krebszellen und andere Eindringlinge wehren. Für diesen Ansatz, der
die Krebstherapie revolutionierte, gab es den diesjährigen Nobelpreis
für Medizin. Nun bringt ein internationales Forscherteam rund um
Josef Penninger vom Wiener IMBA – Institut für Molekulare
Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften – und
Clifford Woolf vom Boston Children’s Hospital in Harvard und
KollegInnen völlig neue Erkenntnisse über die Biologie von
Immunzellen, die äußerst vielseitige medizinische Anwendungen
versprechen.

Zwtl.: Keyplayer für die Immunantwort

Das Verblüffende daran: Die Immunzellen unseres Körpers,
sogenannte T-Zellen, werden durch ein Molekül aktiviert, das beim
Stoffwechsel in unserem Nervensystem eine wichtige Rolle spielt.
Bisher war bekannt, dass Tetrahydrobiopterin, oder BH4, zur
Herstellung von Botenstoffen wie dem „Glückshormon“ Serotonin und
Dopamin benötigt wird. „Das faszinierende an unserer Entdeckung ist,
dass ein System, das eigentlich aus der Neurobiologie bekannt ist,
eine derartige Schlüsselrolle für die Immunabwehr bei T-Zellen
einnehmen kann,“ sagt Josef Penninger, Gründungsdirektor des IMBA und
Letztautor der aktuellen Publikation im Fachmagazin Nature. „Dieser
neue Ansatz verknüpft zwei völlig verschiedene Systeme in unserem
Körper und unterscheidet sich von allen bisher bekannten Immun
-Checkpoints. Außerdem sind die Therapiemöglichkeiten breit
gefächert: Von Autoimmunerkrankungen, Asthma und Allergien bis hin zu
Krebs!“

BH4 ist in unserem Körper an vielen Stoffwechselprozessen
beteiligt. Seit den 1980er Jahren war außerdem bekannt, dass Menschen
mit Eisenmangel bzw. Anämie häufig an Immunproblemen leiden, doch man
konnte sich diesen Zusammenhang nicht erklären. Nun weiß man warum:
BH4 kontrolliert das Wachstum von T-Zellen, den „Soldaten unseres
Immunsystems“, über die Regulation von Eisenstoffwechsel und Funktion
der Mitochondrien, der „Kraftwerke“ der Zellen.

T-Zellen patrouillieren quer durch unseren Körper und enttarnen
Krankheitserreger oder entartete Zellen, die zu Tumoren werden
könnten. Bei derartigen Begegnungen werden die T-Zellen aktiviert,
sie vervielfältigen sich und gehen in eine Art Angriffsmodus über, um
Eindringlinge oder Krebszellen gezielt zu bekämpfen. Oft ein Problem:
Falsch aktivierte T-Zellen richten sich gegen körpereigene Zellen –
dies geschieht etwa bei allergischen Reaktionen und
Autoimmunerkrankungen wie Kolitis, Asthma, Multipler Sklerose,
Arthritis, oder bestimmten Hauterkrankungen.

Zwtl.: Hattrick: Klinischer Einsatz gegen Autoimmunerkrankungen,
Allergien, und Krebs

„Autoimmunerkrankungen und Allergien gehören zu den häufigsten
ansteigenden Erkrankungen weltweit, und Therapien werden dringend
benötigt. Hier kann unsere Entdeckung enorm nützlich sein. Wenn man
BH4 hemmt, können wir den ständigen Angriffsmodus dieser
autoaggressiven T-Zellen hemmen, damit sie kein gesundes Gewebe
zerstören oder chronische Entzündungen hervorrufen,“ so Shane Cronin,
Postdoc am IMBA und Erstautor der aktuellen Publikation in Nature.
Gemeinsam mit Clifford Woolf vom Boston Children’s Hospital in
Harvard und Kai Johnsson, Max Planck Institute for Medical Research,
Heidelberg, entwickelten die ForscherInnen einen neuartigen Wirkstoff
namens QM385, der BH4 hemmt, und die Immunzellen bei heftigen
Überreaktionen „zähmt“. Erste klinische Tests stehen in Aussicht.

BH4 ist gleichzeitig auch ein wichtiger Kandidat für zukünftige
Krebs-Immunotherapien, denn aktivierte T-Zellen spüren Krebszellen
auf, und bekämpfen diese. Die ForscherInnen fanden nun bei Mäusen
heraus, dass BH4 den T-Zellen hilft, den Tumor gezielt zu bekämpfen.
Außerdem stellte sich heraus, dass die Entstehung von BH4 von
Kynurenin blockiert werden kann, einem Molekül, welches das
Immunsystem in Tumoren abschalten kann. Die Gabe von BH4 lässt die
T-Zellen wieder wachsen.

„Das Wissen über neue Zusammenhänge in der Biologie und der
Krankheitsentstehung sind besonders wertvoll, weil die Anwendungen
daraus sehr vielseitig sein können. Wer hätte gedacht, dass sich
unser Immunsystem durch ein aus der Neurobiologie bekanntes Molekül
steuern lässt und möglicherweise zu neuen Anwendungen gegen
Autoimmunerkrankungen, Asthma bis hin zu Krebserkrankungen und
Immunschwäche führen könnte!“, so Shane Cronin.
„Wenn man es schafft, Querverbindungen verschiedener biologischer
Systeme im Körper zu finden, wie in diesem Fall dem Nervensystem und
dem Immunsystem, kann man manchmal erstaunliche Entdeckungen machen“.
In der Vergangenheit ist es etwa dem Team um Josef Penninger am
Beispiel des Signalweges RANKL gelungen, den Knochenstoffwechsel und
mit dem Hormonsystem in Verbindung zu setzen. Therapieeinsätze des
daraus resultierenden Wirkstoffes Denosumab reichen vom
Knochenschwund bis hin zu einer Pille gegen Brustkrebs, die momentan
in Österreich getestet wird.

Original Publikation: “The metabolite BH4 controls T cell
proliferation in autoimmunity and cancer”, Cronin et al. Nature,
2018, DOI:10.1038/s41586-018-0701-2

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Über IMBA

Das IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie gehört zu den
führenden biomedizinischen Forschungsinstituten in Europa. Im Fokus
stehen medizinisch relevante Fragestellungen aus den Bereichen
Stammzellbiologie, RNA-Biologie, Molekulare Krankheitsmodelle und
Genetik. Das Institut befindet sich am Vienna BioCenter, einem
dynamischen Konglomerat aus Universitäten, akademischer Forschung und
Biotechnologie-Unternehmen. Das IMBA ist ein Institut der
Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der führenden Trägerin
außeruniversitärer Forschung in Österreich. [www.imba.oeaw.ac.at]
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