Bluttest könnte Infektionsgeschichte eines Menschen offenlegen

Erlanger Forschende wollen mithilfe von T-Zell-Rezeptor-Analysen die individuelle Infektionsgeschichte eines Menschen rekonstruieren. Ist das Projekt erfolgreich, könnte zukünftig schon ein einziger Bluttest dafür ausreichen.

Zeig’ mir dein Blut und ich verrate dir, welche Infektionskrankheiten du hattest. So in etwa lautet das Ziel des Projekts „INTRA-SEQ“ der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und des Uniklinikums Erlangen. Die Forschenden wollen dazu das T-Zell-Rezeptor-Repertoire genauer unter die Lupe nehmen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) in den kommenden vier Jahren mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert.

Infekte hinterlassen im Immunsystem langfristige Spuren

Bindet ein T-Zell-Rezeptor an sein passendes Antigen, beginnt sich die T-Zelle in der Regel rasch zu teilen. Die resultierenden Tochterzellen sind identisch und bilden einen Klon. Haben sie beispielsweise die Infektion erfolgreich bekämpft, gehen die meisten von ihnen zugrunde. Zurück bleiben vor allem die Gedächtnis-T-Zellen, die Teil der langfristigen Immunität gegen verschiedene Erreger sind.

„Jeder Infekt hinterlässt daher im Immunsystem seine Spuren“, erklärt Prof. Kilian Schober, Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene am Uniklinikum Erlangen. Die Gesamtheit aller Rezeptoren der im Blut zirkulierenden T-Zellen wird als T-Zell-Rezeptor-Repertoire bezeichnet. Im Prinzip lässt sich daran erkennen, mit welchen Krankheitserregern die jeweilige Person im Laufe ihres Lebens bereits in Kontakt gekommen ist. Zudem lässt sich so abschätzen, gegen welche dieser Erreger sie vermutlich noch immun ist.

Noch wird dieses diagnostische Potenzial allerdings kaum genutzt. Das Projekt „INTRA-SEQ“ soll das ändern. Das Akronym steht für „Infektionsdiagnostik durch T-Zell-Rezeptor-Analysen und -Sequenzierung“. Die Beteiligten wollen feststellen, welche Rezeptoren sich bei welchen Infektionen anreichern. Dadurch wollen sie sich durch einen einzigen Pieks einen Überblick über die komplette Infektionsgeschichte und den Immunitäts-Status eines Menschen verschaffen. Das Grundprinzip ähnelt dabei etablierten serologischen Verfahren, die auf Antikörpern beruhen, aber in der Regel immer nur gegenüber einem Erreger einzeln angewandt werden.

Wie ähneln sich die T-Zell-Rezeptoren von Menschen, die bestimmte Krankheiten hatten?

Das Unterfangen ist komplex: Die T-Zell-Rezeptoren verschiedener Menschen unterscheiden sich stark. Zudem führt eine Infektion nicht zur Vermehrung nur eines einzelnen T-Zell-Klons. Stattdessen verfügt jeder Erreger über Hunderte oder Tausende verschiedener Antigene, kann also von entsprechend vielen T-Zellen mit den passenden Rezeptoren erkannt werden. „Dennoch führt die Exposition gegenüber bestimmten Erregern bei vielen Menschen zur Entwicklung ähnlicher oder sogar gleicher T-Zell-Klone“, erklärt Schober. Dabei entsteht ein Muster, ein „immunologischer Fingerabdruck“, der im Detail hochindividuell ausgestaltet ist, in seiner Gesamtheit aber reproduzierbare Rückschlüsse auf vorherige Erreger-Begegnungen eines Menschen erlauben soll.

Die Forschenden werden daher Personen untersuchen, die im Laufe ihres Lebens nachweislich mit bestimmten Krankheitserregern infiziert waren. Durch den Vergleich der Rezeptoren auf ihren T-Zellen lassen sich dann Gemeinsamkeiten identifizieren, die für diese jeweiligen Erreger spezifisch sind. Dazu werden die Beteiligten Algorithmen aus dem Gebiet des maschinellen Lernens nutzen. „Wir wollen auf diese Weise Bibliotheken von T-Zell-Rezeptoren aufbauen, die für bestimmte Krankheiten charakteristisch sind“, sagt Schober.

Kooperation verschiedener Kliniken und Institute

Die Forschenden konzentrieren sich dabei zunächst auf Viren, die während der Schwangerschaft zu Komplikationen führen können, etwa den Erreger der Röteln. Ziel ist es beispielsweise, durch Analyse der T-Zellen feststellen zu können, ob bei Schwangeren der Immunschutz aus einer zurückliegenden Röteln-Impfung noch ausreicht. „Gleichzeitig tragen unsere Daten zum Aufbau einer weltweiten Datenbank von T-Zell-Rezeptor-Sequenzen bei, die mit bekannten Krankheitserregern in Verbindung stehen“, erklärt Schober. „Zukünftig könnte so ein einzelner Test ausreichen, um die gesamte Infektionsgeschichte einer Person über das gesamte Leben hinweg sichtbar zu machen.“

Diese Ziele lassen sich nur durch Kombination unterschiedlicher Expertisen erreichen. In dem Projekt INTRA-SEQ kooperieren daher das Mikrobiologische Institut, das Virologische Institut (Prof. Dr. Klaus Überla, Dr. Philipp Steininger), die Medizinische Klinik 3 – Rheumatologie und Immunologie (Prof. Dr. Thomas Harrer) und die Frauenklinik (Prof. Dr. Matthias Beckmann, PD Dr. Michael Schneider). (mkl/BIERMANN)

Welche Möglichkeiten neue Bluttests außerdem bieten:

Neuer Bluttest zeigt Ausmaß der Hirnschädigung nach Schlaganfall

Fingerstich-Bluttest: Alzheimer-Biomarker künftig auch aus der Ferne messbar