Verbund

NEURON-Verbund MELTRA-BBB

Die Blut-Hirn-Schranke schützt normalerweise das Gehirn vor äußeren Einflüssen. Sie blockiert zum Beispiel den Übergang von verschiedenen Substanzen und Zellen des Blutes, darunter auch Immunzellen, in das Gehirn. Bei einer Reihe von Erkrankungen, u.a. die Multiple Sklerose und Alzheimer, wird die Blut-Hirn-Schranke jedoch durchlässig für Immunzellen, so dass diese ins Gehirn einwandern und Entzündungsprozesse mit negativen Folgen für den Krankheitsverlauf hervorrufen können. Da die Mechanismen, die zur Beschädigung der Blut-Hirn-Schranke führen, bisher kaum verstanden sind, ist es das Ziel des Forschungsverbundes „MELTRA-BBB“ aufzuklären, welche Faktoren die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke bewirken. Die Forscherinnen und Forscher des Verbundes fokussieren ihre Arbeit auf die Untersuchung der frühen Phase des Entzündungsprozesses, in der die Immunzellen beginnen, in das Gehirn einzuwandern. Der Forschungsverbund will diesen Prozess auf zellulärer und molekularer Ebene analysieren, um die Moleküle zu identifizieren, denen eine Schlüsselrolle hierbei zukommt. Die zu erwartenden Ergebnisse werden einen signifikanten Beitrag zum Verständnis von Entzündungskrankheiten des zentralen Nervensystems liefern und können neue Therapiemöglichkeiten eröffnen. Der Verbund ist Teil des transnationalen ERA-NET NEURON und umfasst zwei Arbeitsgruppen aus Deutschland sowie jeweils eine Gruppe aus Frankreich, Kanada und Österreich. Von den deutschen Partnern trägt die Universität Mainz dabei insbesondere durch die Untersuchung der von den Immunzellen ausgeschütteten Botenstoffen, den so genannten Zytokinen, zu den Verbundzielen bei. Die Arbeiten der Georg-August-Universität Göttingen richten sich vor allem auf die genaue Analyse des Ablaufes der Einwanderung von Immunzellen in das Gehirn.

Teilprojekte

Abgeschlossen

Mechanismen der Lymphozyten-Durchwanderung durch die Blut-Hirn-Schranke

Förderkennzeichen: 01EW1504A
Gesamte Fördersumme: 279.301 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Ari Waisman
Adresse: Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Molekulare Medizin
Obere Zahlbacher Str. 67
55131 Mainz

Mechanismen der Lymphozyten-Durchwanderung durch die Blut-Hirn-Schranke

Dieses Projekt basiert auf der Generierung von genetisch veränderten Tieren, welche es ermöglichen, die Rezeptoren für die Signalmoleküle IL-17A und IL-17F sowie IL-22 gezielt zu entfernen. Diese Manipulation soll spezifisch in Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke (BHS), sowie in Astrozyten und NG2-positiven Zellen (inkl. Perizyten) erfolgen, welche alle ihren fundamentalen Beitrag zur Integrität der BHS leisten. Die Untersuchung dieser genetisch manipulierten Tiere soll es uns erlauben, die Rolle der Signalmoleküle IL-17 und IL-22 insbesondere in Hinblick auf eine intakte BHS zu verstehen. Zunächst werden die transgenen Mauslinien mit IL-17RA- bzw. IL-22R-Defizienz der Blut-Hirn-Schranke (BHS) generiert und mit diesen Tieren die Experimente zur aktiven und passiven Induktion der EAE durchgeführt. Dabei konzentriert sich die abschließende durchflusszytometrische Analyse auf die Infiltration des ZNS durch Immunzellen. Im zweiten Abschnitt werden transgene Tiere generiert, in welchen Astrozyten bzw. Perizyten defizient für oben genannte Rezeptoren sind. Auch mit diesen Tieren werden dann die zuvor beschriebenen EAE-Experimente durchgeführt. Die bis hierhin erzeugten transgenen Mäuse sollen im nächsten Abschnitt dazu verwendet werden, den Übertritt von peripheren Immunzellen über die BHS mittels in vivo-Bildgebungsverfahren zu analysieren und zu dokumentieren. Außerdem soll die Integrität der BHS in diesen Tieren untersucht werden. Im weiteren Verlauf des Projekts sollen von den transgenen Tieren Endothelzellen der Blutgefäße der BHS isoliert und mittels in vitro Kultivierungsverfahren auf ihre Eigenschaften als „Barrierezellen" hin untersucht werden. Abschließend sollen humane Hirngewebsproben auf das Vorhandensein der bis hierhin im Maussystem identifizierten (sowohl antizipierten als auch neu entdeckten) molekularen Komponenten des IL-17/IL-22 Signalwegs untersucht werden.

Abgeschlossen

Mechanismen der Lymphozyten-Durchwanderung durch die Blut-Hirn-Schranke

Förderkennzeichen: 01EW1504B
Gesamte Fördersumme: 264.322 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Alexander Flügel
Adresse: Georg-August-Universität Göttingen, Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät, Abt. für Neuroimmunologie
Waldweg 33
37073 Göttingen

Mechanismen der Lymphozyten-Durchwanderung durch die Blut-Hirn-Schranke

Die Durchwanderung der Blut-Hirnschranke (BHS) von Immunzellen (insbesondere T-Zellen und B-Zellen) im Verlauf der experimentellen Autoimmunenzephalomyelitis (EAE) steht im Vordergrund dieses Projekts. Es werden Fluoreszenz-markierte Immunzellen mittels 2-Photonenlaserscanning-Mikroskopie in vivo gefilmt. Die Wanderungsschritte werden analysiert und es wird der Einfluss von Zytokinen (IL-17 und IL-22) und Adhäsionsmolekülen (ALCAM, MCAM, DICAM) untersucht. Diese Untersuchungen werden in Mäusen und Ratten durchgeführt. Die Relevanz der jeweiligen Zytokine/Adhäsionsmoleküle wird durch blockierende Antikörper oder in Knock-Out-Mäusen geprüft. Als Zielgrößen werden das Anheften und die Bewegungen der Zellen an der luminalen Gefäßwand, die Durchwanderung und der Entzündungsgrad des Nervengewebes (gemessen an der Anzahl und Zusammensetzung der Immunzellen im ZNS-Gewebe) gemessen. Arbeitsschritte sind 1. Etablierung der EAE-Modelle und Zusammenstellung und Züchtung der entsprechenden transgenen/knock-out Tiere; 2. Untersuchung der Wanderungsschritte verschiedener Immunzellpopulationen (T-Zellen, B-Zellen) an der BHS und 3. Einsatz von Interventionstrategien, um den Einfluss von IL-17, IL-22, ALCAM, MCAM und DICAM zu untersuchen.