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Institut für Immunologie (IfI)

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Foto: Laborgebäude Insel Riems 2014
Laborgebäude Insel Riems (© FLI)

Das Institut für Immunologie erforscht die immunologischen Mechanismen von virusbedingten und bakteriellen Tierseuchen sowie Prionenerkrankungen. Untersuchungen an verschiedenen Erregern tragen zur  Verbesserung und Entwicklung neuer Bekämpfungs- und Kontrollstrategien bei und stellen Grundlagen für die Risikoabschätzung bei der Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen bereit. Erforscht werden die biochemischen Grundlagen der Virusvermehrung und die molekularen Mechanismen der Interaktion von Virus und dem Immunsystem des Wirtes. Insbesondere aus den Arbeiten zur Attenuierung von Viren sowie den Untersuchungen zum Einsatz des Parapockenvirus als Vektor mit immunstimulierenden Eigenschaften ergeben sich neue Aspekte für die Impfstoffentwicklung. Als ein Beispiel dienen Pestiviren, bei denen nach molekuarbiologischer Analyse gezielt attenuierende Mutationen ins Genom eingeführt wurden. Die daraus resultierenden Mutanten haben sich als ausgezeichnete Impfstoffe unter Vermeidung der sonst typischen Persistenz dieser Viren erwiesen. In diesem Virusmodell wird weiterhin untersucht, wie virale RNase und Protease die angeborene Immunantwort beeinflussen und damit gemeinsam zur Etablierung einer persistenten Infektion beitragen. Das Parapockenvirus wird als Vektorsystem analysiert, das aufgrund einer früh einsetzenden und sehr belastbaren Immunantwort offensichtlich nicht nur die Antigen-spezifische Reaktion sondern auch frühe unspezifische Immunantworten stimuliert. Am Beispiel von H1N1, H5N1 und H7N7 Influenzaviren werden Nukleinsäure-basierte Impfstrategien untersucht, wobei sowohl die Induktion protektiver Immunität durch einzelne virale Gene, als auch deren Kombinationen sowie die topische Applikation der Nukleinsäuren in pathogenetisch relevante Gewebe untersucht wird.

Das IfI beschäftigt sich außerdem mit der Aufklärung grundlegender Aspekte der zellulären und humoralen Immunantwort nach Virusinfektionen. Insbesondere Wechselwirkungen des angeborenen und adaptiven Immunsystems mit Influenzaviren werden untersucht, wobei Pathogenese und Interventionsmöglichkeiten an experimentellen Modellen im Mittelpunkt stehen. Für die Influenzavirusinfektion konnte gezeigt werden, dass eine Immunisierung mit einem niedrig- pathogenen Virus eine Antikörper- und CD4 T Zell-vermittelte Protektion gegen ein heterologes hoch-pathogenes Virus induzieren kann. In grundlegenden Versuchen werden wesentliche Parameter der Immunantwort gegen diese Viren studiert.

Zellbiologische Untersuchungen sollen die für eine effiziente Immunantwort relevanten Signalwege und Mechanismen der Antigenprozessierung zur MHC-vermittelten Präsentation der viralen Antigene aufklären. Für die Untersuchung, wie Viren die spezifische zelluläre Immunantwort unterdrücken, dienen Papillomviren und das Parapockenvirus. Diese Erreger sind in der Lage spezifisch in die Antigenprozessierung einzugreifen, indem sie verhindern, dass Peptidantigene effizient auf der Zelloberfläche mittels MHC I (klassisches Haupthistokompatibilitätsantigen I) präsentiert werden. Durch virale Faktoren wird hier die Expression antigenbeladener MHC I-Moleküle bzw. deren Transport an die Zelloberfläche verhindert. Diese Reduktion der Antigenpräsentation sollte zu einer erhöhten Empfänglichkeit der erregerinfizierten Zelle gegenüber der Kontrolle durch Immunzellen der angeborenen Immunität führen. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, was möglicherweise durch eine veränderte Signaltransduktion von Mitgliedern von Immunrezeptorfamilien verursacht wird. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass die exakte Regulation der Immunantwort durch verschiedene ko-regulatorische Immunrezeptoren von entscheidender Bedeutung für die Funktion des Immunsystems ist. Da sich die Zusammensetzung dieser regulatorischen Immunrezeptoren in verschiedenen Spezies stark unterscheidet, ist die Untersuchung dieser Rezeptorfamilien unter anderem von hoher Relevanz für das Verständnis der Wirtsspezifität von Infektionskrankheiten. Zusätzlich werden am Beispiel des fakultativ intrazellulären Bakteriums Chlamydia Studien zu alternativen Antigenpräsentationen (MHC I-Kreuzpräsentationen) in Dendritischen Zellen (DCs) durchgeführt um zu sehen, ob dies eine Art Gegenstrategie zur pathogenen Immunevasion darstellt. DCs übernehmen eine wichtige Rolle bei der zellulären Immunantwort, da die von ihnen präsentierten Antigene das erste Signal zur Erkennung der Infektion darstellen. Die durch die Forschungsarbeiten gewonnenen Erkenntnisse sind für das Verständnis der anti-chlamydialen Abwehr von großer Bedeutung und tragen entscheidend zur weiteren Entwicklung zukünftiger Behandlungsstrategien bei.

Auf immunologischer und zellbiologische Ebene werden weiterhin sowohl pathologische Mechanismen der transmissiblen spongiformen Enzephalopathien weiter abgeklärt, als auch die physiologische Bedeutung des zellulären Prionproteins im Zusammenhang mit antiviralen Immunmechanismen untersucht. Physikalische und chemische Methoden werden eingesetzt, um Inaktivierungsmechanismen für die pathologische Form des Prionproteins besser zu verstehen und in handhabbare Inaktivierungsverfahren anwenden zu können.