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Die Arbeiten der Abteilung für Immunologie beschäftigen sich vorwiegend mit der Immunantwort gegen parasitäre Infektionserreger. Einen Schwerpunkt bilden die Untersuchungen der Wirtsreaktion und der Effektormechanismen gegen Filarien. Im Modell der experimentellen Infektion der Maus mit Litomosoides sigmodontis wurde die Rolle von Interleukin-5 analysiert. Dieses Zytokin bewirkt nicht nur eine Aktivierung und Akkumulation der eosinophilen Granulozyten sondern seine Anwesenheit ist auch für eine indirekte Aktivierung von Neutrophilen entscheidend, die als Effektorzellen gegen Filarien und Mikrofilarien wirken. Die indirekte Aktivierung dieser Zellen über die eosinophilen Granulozyten stellt einen neuen Mechanismus dar, der auch Bedeutung für andere Erkrankungen mit Eosinophilie haben kann, wie z. B. das chronische Asthma. Offensichtlich handelt es sich um ein Zusammenspiel verschiedener Zytokine, u. a. von Interferon-g und Tumornekrosefaktor- a, und verschiedener Zelltypen. Die Charakterisierung der T-Zellantwort von Onchozerkose-Patienten aus dem Regenwald in Guinea ergab, daß die Immunsuppression bei Patienten mit generalisierter Onchozerkose auf der Antigen-spezifischen Produktion der immunsupprimierenden Zytokine Interleukin-10 und Transforming-Growth-Factor-b durch spezielle regulierende T-Zellen beruht. Bei putativ immunen Individuen, die eine gut ausgeprägte Reaktivität gegen Antigene von Onchocerca volvulus zeigen, sind diese T-Zellen nicht vorhanden. Ein interessanter Befund war die Demonstration, daß die in vielen Filarien vorhandenen zytoplasmatischen endogenen Wolbachien eine Rolle in der Homöostase des Wurmes spielen. Ihre Abtötung durch Tetrazyklin-Behandlung während der Infektion mit Litomosoides sigmodontis führte zur Verkümmerung und Unfruchtbarkeit der Würmer. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, daß Wolbachien geeignete Zielstrukturen für eine Chemotherapie der Filariose darstellen.
Die Aktivierung von T-Lymphozyten ist ein entscheidender Kontrollpunkt bei jeder Immunantwort. In verschiedenen Arbeiten der Abteilung wurden Mechanismen und Folgen dieser Aktivierung untersucht. Das T-Zelloberflächenmolekül CTLA-4 (CD152), das nach der Aktivierung der T-Zellen hochreguliert wird und möglicherweise eine abschaltende Wirkung auf die Zelle ausübt, wird im Laufe mehrerer Infektionskrankheiten im Gegensatz zu anderen Aktivierungsmarkern stark exprimiert, so bei der HIV-Infektion und insbesondere bei Malaria. Bei Malaria korrelierte die Stärke der CTLA-4-Expression mit der Höhe der Parasitämie und der klinischen Situation des Patienten, was auf eine pathogenetische Beteiligung von T-Zellen bei dieser Erkrankung hinweisen könnte. Interessant bei CTLA-4 ist auch die Möglichkeit, über die Blockierung der negativ wirkenden Interaktionen dieses Moleküls Immunreaktionen zu verstärken. Ein aktivierter Phänotyp ist typisch für von Theileria parva transformierte T-Zellen, bei denen Aktivierungssignale eine Bedeutung für die Aufrechterhaltung des transformierten Zustandes besitzen. Solche Aktivierungssignale können auch neben der physiologischen Aktivierung durch den T-Zellantigenrezeptor in die T-Zelle gelangen, z. B. durch das Oberflächenprotein CD26, eine multifunktionelle Protease. Ein ähnlich interessantes Molekül ist CD83, das auf T-Zellen und auf den professionellen Antigen-präsentierenden Zellen, den dendritischen Zellen, zu finden ist. Die Interaktion mit seinem Liganden, der noch unbekannt ist, spielt anscheinend eine wichtige Rolle in der Immunantwort, denn ein lösliches Fusionsprotein aus dem extrazellulären Teil von CD83 und dem humanen Immunglobulin blockiert Antigen-spezifische T-Zellreaktionen. Diese Entdeckung könnte interessanterweise darauf hindeuten, daß dieses bisher vernachlässigte Molekül eine wichtige Rolle bei der T-Zellaktivierung spielt. Auf verschiedene Weise in die Aktivierung von T-Lymphozyten involviert sind bestimmte Hitzeschock-Proteine (Hsp), die antigene Peptide binden können. Einerseits sind sie anscheinend bei der intrazellulären Präsentation von Antigen durch MHC Klasse I-Moleküle beteiligt, andererseits können sie auch systemisch eine Immunreaktion gegen derartige Peptide auslösen. Dies kann für ihre Verwendung als Träger in Impfstoffen gegen intrazelluläre Erreger wie Trypanosoma cruzi ausgenutzt werden. Daneben scheinen Hsp auch einen direkten aktivierenden Effekt auf T-Zellen zu haben.
In der Abteilung Virologie konzentrierten sich die Arbeiten auf HIV, Lassavirus, Hantavirus und Hepatitis B-Virus. Die Untersuchungen über Funktion und Immunogenität des V3-loops wurden als Teilprojekt des Hamburger HIV-Forschungsverbundes des BMBF fortgesetzt. Die Bindung des V3-loops der verschiedenen Isolate an Chemokin-Rezeptoren wurde durch Infektionsassays gemessen. Bei diesen Untersuchungen zeigte sich, daß bei den pathogenetisch wichtigen Virusvarianten aus dem Serum der Patienten die CCR5 Rezeptor-Bindung bevorzugt genutzt wird. Ferner wurde im Rahmen eines Projektes im Sonderforschungsbereich "Glykostrukturen" der Universität Hamburg über die Rolle der Glykosylierung des gp120 Moleküles geforscht. Ein Kandidat für einen HIV-Impfstoff wurde entwickelt, der auf der Immunisierung mit einer Vielzahl von verschiedenen repräsentativen gp120-Varianten beruht.
Bei den Untersuchungen zur zellulären Immunität des Lassavirus gelang es, mehrere von CD4-Zellen erkannte Epitope im Bereich des Lassavirus-Nukleocapsides zu charakterisieren. Verschiedene von MHC Klasse II-Molekülen präsentierte Peptide konnten ermittelt und entsprechend reagierende T-Zellklone etabliert werden, die stammspezifisch nur mit dem Josiah-Stamm, aber nicht mit dem Nigeria-Stamm des Lassavirus reagieren. Eine große Zahl weiterer Lymphozytenproben konnte aus der guineischen Bevölkerung im Rahmen eines kooperativen Programmes isoliert werden, so daß nun die zelluläre Immunitätslage gegen Lassavirus analysiert werden kann. Nachdem in Conakry mit Hilfe der Volkswagen-Stiftung und der EU ein spezielles Labor für diese Forschung eingerichtet worden ist, besteht nun die Möglichkeit, vor Ort virologische Untersuchungen durchzuführen. Hierzu werden mit Unterstützung der EU Daten über die Verbreitung von hämorrhagischen Fieberviren gesammelt.
Mit einem vollautomatischen TaqMan®-Verfahren gelang es, Dengue-RNA mit hoher Empfindlichkeit für alle vier Dengue-Serotypen nachzuweisen. Mit dem Verfahren kann die Amplifikation in verschlossenen Gefäßen durch ein Fluoreszenzsignal gemessen werden. In frühen Serumproben von Ferntouristen mit Dengue-Virusinfektion wurden in ca. 90% die virale RNA nachgewiesen und der Serotyp identifiziert. Anfang September fand im Congress Centrum Hamburg der Europäischen Kongress für Klinische Virologie (ESCV) statt, organisiert von Prof. Herbert Schmitz, der mit interessanten Beiträgen zu fast allen humanpathogenen Viren und unter guter internationaler Beteiligung ablief.
Die Mikrobiologische Zentraldiagnostik des BNI führt die direkte Identifizierung von Erregern bei Patienten mit bakteriellen, parasitären und viralen Infektionen durch sowie die Serodiagnose bei Infektionen mit Bakterien, Parasiten, Rickettsien und Viren. Sie ist Nationales Expertenlabor für Plasmodien, Amöben, Leishmanien, Trypanosomen und Filarien sowie für Dengue-, Arena- und andere importierte tropische Viren. Wegen ihrer Spezialisierung erhält die Zentraldiagnostik Material aus allen Teilen Deutschlands und auch aus Dänemark und Österreich zugeschickt. Das L4-Labor wurde in mehreren Fällen für diagnostische Untersuchungen bei Verdacht auf hämorrhagisches Fieber in Anspruch genommen. Es ist in das europäische Netzwerk zur Diagnostik hämorrhagischer Fieberviren eingebunden. Neue diagnostische Methoden, die in den Forschungslaboratorien entwickelt werden, werden bewertet und schließlich in die diagnostische Routine einbezogen, insbesondere molekularbiologische Methoden, wie der Nachweis von Mikrosporidien und Trypanosomen.
Experimentelle Untersuchungen in Tieren sind ein wesentlicher Bestandteil der tropenmedizinischen Forschung. Bestimmte Parasiten können nur am Leben gehalten werden, wenn sie sich in Tieren vermehren, und Immunisierungen zur Produktion von monoklonen und polyklonen Antikörpern müssen in Tieren durchgeführt werden. Untersuchungen zu Abwehrmechanismen und zur Effektivität von Impfstoffen gegen Entamoeba histolytica, Trypanosoma cruzi, Leishmania major und gegen Litomosoides sigmodontis wurden in Mäusen vorgenommen. Das Tierhaus arbeitet in einer Reihe dieser wissenschaftlichen Projekte mit und unterstützt und berät die Wissenschaftler bei der Planung und Durchführung solcher Untersuchungen in Übereinstimmung mit den Vorschriften des Tierschutzgesetzes. Der Gesundheitszustand der Tiere ist ausgezeichnet, parasitologische, bakterielle und virologische Untersuchungen auf Tierpathogene waren wiederholt negativ und bewiesen damit einen hohen Hygienestandard.
| Scientific Staff
Prof. Dr. Bernhard Fleischer,
Prof. Dr. Herbert Schmitz,
Dr. Thomas Schüler,
Dr. Arne von Bonin
Associated Members Dr. Thomas Fenner
Visiting Scientists Dr. Lamine Koivogui, Université de Conacry, Guinée Technical Staff Arshad Ali
Doctoral / Graduate Students Niels Albrechtsen
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Strong T lymphocyte activation in acute malaria.
Doctoral / Graduate Students Andrea Dötze
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