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Forschungsarbeit

Auf der Spur von Botenstoffen im Immunsystem: die Etablierung der RCAS Gentransfertechnologie zur Untersuchung von B Zell-Zytokinen beim Huhn

von Katharina Schenk-Weibhauser (19.12.2008)

Für wenige mag das Gebiet der Geflügelimmunologie auf den ersten Blick interessant erscheinen. Warum sollte man auch das Immunsystem von Vögeln im Speziellen erforschen, wenn viele Funktionen des menschlichen Immunsystems noch nicht einmal verstanden sind?
Zum einen ist Geflügelfleisch eine der wichtigsten tierischen Eiweißquellen weltweit. Nur gesunde Tiere können hohe Leistungen und somit ein qualitativ hochwertiges Lebensmittel hervorbringen. Gerade in den industrialisierten Ländern ist eine intensive Haltung von Geflügel in den Vordergrund gerückt, die widerstandsfähige und gesunde Tiere erfordert. Veterinärmedizinische Interventionen finden in solchen Betrieben hauptsächlich in Form von Impfungen statt. Für die Entwicklung von potenten Impfstoffen, die zu einer belastbaren Immunität führen, ist es wichtig die Zusammenhänge im Immunsystem der Tiere zu verstehen.
In letzter Zeit ist jedoch das Geflügel auch als Krankheitsüberträger immer mehr in den Vordergrund gerückt und das Wort Influenza in aller Munde. Es ist wichtig zu verstehen, wie das Immunsystem des Tieres auf den Erreger reagiert um so evtl. einen Ansatzpunkt für seine Bekämpfung zu finden.

Die Zellen des Immunsystems kommunizieren über Botenstoffe miteinander, den sog. Zytokinen. Viele grundsätzliche Funktionen von Zytokinen können gut mit Hilfe von Zellkulturversuchen untersucht werden. In letzter Konsequenz ist es jedoch immer notwendig, diese in vitro-Ergebnisse in in vivo-Studien am Tier zu überprüfen. Das kann man tun, indem man den Tieren rekombinant hergestellte Zytokine verabreicht. Dieses Verfahren kann jedoch nur bei Küken in den ersten Lebenstagen angewendet werden, da die Herstellung rekombinanter Proteine sehr aufwändig und teuer ist. Genetisch veränderte Tiere bieten die Möglichkeit, solche Untersuchungen auch bei älteren Tieren durchzuführen. Um die Funktion einzelner Zytokine in vivo zu erforschen, werden gezielt Gene in das Erbgut der Tiere eingebaut (Überexpression) oder entfernt (Knock out). Beim Huhn wurden diese Verfahren zwar bereits publiziert, wirklich effizient anwendbar sind diese Techniken bislang jedoch nur im Mausmodell.

Das RCAS Gentransfer-System ermöglicht die Generierung  Protein produzierender Tiere in kurzer Zeit[Bildunterschrift / Subline]: Abbild 1. Das RCAS Gentransfer-System ermöglicht die Generierung Protein produzierender Tiere in kurzer Zeit

Ziel meiner Arbeit ist es, mit der RCAS Gentransfertechnologie ein System zu etablieren, mit dem in kurzer Zeit gezielt Gene in Hühner transferiert werden können, um so die Funktion von Zytokinen erforschen zu können.
Das RCAS-Vektorsystem basiert auf einem genetisch veränderten Geflügel-Retrovirus, in den bestimmte Gensequenzen gezielt eingefügt werden können. Mit diesen veränderten Viren werden zunächst isolierte embryonale Zellen und schließlich Hühnerembryonen im Ei infiziert. Dies führt dazu, dass. Zellen aus dem Embryo, die daraufhin das eingefügte Gen in ihr eigenes Genom integrieren und so das gewünschte Protein produzieren.

Einen essentiellen Teil der Immunantwort stellen schützende Antikörpern dar, welche von B-Zellen sezerniert werden. Die Entwicklung und Funktion dieser Zellen unterscheidet sich beim Huhn in wichtigen Punkten von Mensch und Maus. Um das B-Zellsystem des Huhnes besser untersuchen zu können nutze ich daher das RCAS-System zur Überexpression und Neutralisation von BAFF (B cell activating factor of the TNF family) und CD40L, zwei Zytokinen, die für B-Zellen wichtig sind. Dabei konnte ich bereits zeigen, dass BAFF auch beim Huhn ein wichtiger Überlebensfaktor für die B-Zellen ist, da dessen Neutralisation beinahe zum kompletten Verlust dieser Zellen führt. Zur Zeit untersuche ich, welche Funktion CD40L auf die Menge und Art der Antikörperantwort hat.

RCAS-basiertes, fluoreszierendes Protein in Gefäßen der Eihaut eines 10 Tage bebrüteten Hühnereis.[Bildunterschrift / Subline]: Abbild 2. RCAS-basiertes, fluoreszierendes Protein in Gefäßen der Eihaut eines 10 Tage bebrüteten Hühnereis.

Mit der bisherigen Arbeit konnte bereits eine sehr effiziente Technologie zum Gentrasfer bei Hühnern etabliert werden. Die Dauerhafte Expression erlaubt erstmals Untersuchungen an älteren Tieren, die ein bereits ausgereiftes Immunsystem besitzen. Durch die hohe Expression von Protein in Gefäßen eignet sich das System besonders gut für lösliches Protein. Im Rahmen meiner Arbeit wird das RCAS- System zur Charakterisierung von löslichen Molekülen des Immunsystems angewendet, es ist aber durchaus auch eine Anwendung mit anderen löslichen Proteinen, wie Hormonen oder Wachstumsfaktoren, denkbar.


Stationen
  • März 2006
  • Abschluss des Studiums der Tiermedizin an der LMU München
  • Okt. 2002 - März 2003
  • Auslandssemester und Praktikum an der Ecole Vétérinaire de Toulouse, Frankreich
  • seit Juni 2006
  • Promotion am Institut für Tierphysiologie, LMU München (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Bernd Kaspers) “Application of the retroviral vector system RCAS for functional genomic studies by the example of the CD40/CD40L-system in chicken”
  • März 2007
  • “3rd Spring School on Immunology” der Deutschen Gesellschaft für Immunologie , Ettal, Deutschland

Vorträge
  • September 2008
  • Vortrag auf dem “Joint Annual Meeting of Immunology of the Austrian and German societies (ÖGAI, DGfI)”, Wien, Österreich
  • Juni 2008
  • Vortrag auf dem “10th Meeting of the Avian Immunology Research Group”, Surfers Paradise, Australien
  • März 2008
  • Vortrag auf dem “18th Symposium of the German Veterinary Society, Section Physiology/Biochemistry”, Leipzig, Deutschland
  • September 2007
  • Posterpräsentation auf dem “37th Annual Meeting of the German Society for Immunology”, Heidelberg, Deutschland
  • März 2007
  • Posterpräsentation auf der “3rd Spring School on Immunology”, Ettal, Deutschland