Studie: Gewebeständige Immunzellen tragen zu Lungen- und Autoimmunerkrankungen bei

Immunzellen sollen den Körper vor Schäden schützen, doch bei manchen Menschen können gewebeständige Immunzellen in der Lunge fehlerhaft funktionieren und Entzündungen im Lungengewebe verursachen.

Patienten mit Autoimmunerkrankungen wie Lupus, Rheumatoider Arthritis oder Sklerodermie leiden häufig an chronischen Lungenentzündungen. Eine neue umfassende Analyse von Immunzellen in menschlichem Gewebe liefert Hinweise auf die Ursachen von Lungen- und Autoimmunerkrankungen – und geschlechtsspezifische Unterschiede.

Was veranlasst eigentlich „gute“ Immunzellen dazu, sich zum Negativen zu verändern?

Die Autoren einer Studie, deren Ergebnisse kürzlich in „Nature Immunology“ veröffentlicht wurden, entdeckten, dass diese Immunzellen bestimmte Gene exprimieren können, die mit genetischen Risikofaktoren für Lungen- und Autoimmunerkrankungen in Verbindung stehen. Diese Gene können gewebeständige Immunzellen auf einen Weg führen, der sie funktionsgestört werden lässt – sodass sie nicht mehr in der Lage sind, Krankheiten zu verhindern, oder diese sogar aktiv verursachen. „Dies ist eine grundlegende Arbeit für alle Forschenden, die der Frage nachgehen, ob die Genetik bei einer Autoimmunerkrankung eine Rolle spielt“, ordnet Prof. Pandurangan Vijayanand vom La Jolla Institute for Immunology (LJI) in den USA die neue Publikation ein.

In der Studie haben Wissenschaftler vom LJI gemeinsam mit Kollegen aus Großbritannien und Mexiko mehr als 1,1 Millionen gewebeständige Immunzellen analysiert. Diese stammten aus den Lungen von 128 Probanden. In der jüngsten Vergangenheit haben Wissenschaftler nachgewiesen, dass sich diese gewebeständigen Immunzellen erheblich von den im Blut zirkulierenden Immunzellen unterscheiden.

Teilproject von DICE

Die Arbeit war Teil des Projekts DICE (Database of Immune Cell Epigenomics), bei dem Wissenschaftler genetische Variationen mit der Funktion von Immunzellen verknüpfen. Das übergeordnete Ziel von DICE ist es, Aufschluss darüber zu geben, warum manche Menschen anfälliger für Autoimmunerkrankungen, Infektionskrankheiten und andere Leiden sind.

Für die neue Studie nutzten die Forschenden die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um die Genexpression in den gewebeständigen Immunzellen einzelner Patienten zu analysieren. Diese Methode ermöglicht es Wissenschaftlern, die Funktionsweise verschiedener Immunzellen zu verstehen, genetische Faktoren zu identifizieren, die deren Schutzfunktion beeinflussen, und besser nachzuvollziehen, welche Prozesse bei chronischen Entzündungen und Krankheiten gestört sind.

„Wir haben für jeden Studienteilnehmer Tausende von Immunzellen aus Lungengewebe analysiert“, berichtet Benjamin Schmiedel, Assistenzprofessor am LJI. „Bislang hat noch keine Studie einen Datensatz in diesem Umfang und mit dieser Auflösung erstellt und analysiert.“ Der enorme Umfang der Studie ermöglichte es den Wissenschaftlern zudem, rund 1000 Gene zu identifizieren, die spezifisch durch genetische Faktoren beeinflusst werden. Diese genetischen Unterschiede traten in gewebeständigen Immunzellen auf und wurden bei Immunzellen aus dem Blut nicht festgestellt.

Geschlechtsspezifische Unterschiede ausgemacht

Die Forschenden entdeckten außerdem interessante Unterschiede zwischen weiblichen und männlichen Studienteilnehmern: 1700 Gene wiesen geschlechtsspezifische Unterschiede in ihrer Expressionsstärke auf und könnten eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Infektions- und Autoimmunerkrankungen spielen.

Tatsächlich stehen etliche dieser Gene mit zellulären Signalwegen in Verbindung, die zu Entzündungsprozessen beitragen. Eben diese Gene zeigten häufig geschlechtsspezifische Unterschiede, das heißt, sie wurden bei Personen eines Geschlechts stärker exprimiert. Diese Erkenntnis sei besonders interessant, da die meisten Autoimmunerkrankungen bei Frauen häufiger auftreten, erklären die Wissenschaftler.

Die Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sich gewebeständige Immunzellen im Lungengewebe ganz anders verhalten als zirkulierende Zellen im Blut – und dass ihre Funktionsweise davon abhängt, ob es sich um eine männliche oder weibliche Person handelt.

Die Wissenschaftler betonen, dass weitere Analysen erforderlich sind, um ein tieferes Verständnis dafür zu gewinnen, wie gewebeständige Immunzellen die Krankheitsentwicklung in der Lunge beeinflussen. Glücklicherweise bietet das DICE-Projekt den Forschern des LJI einen einzigartigen Einblick in die Funktion von Immunzellen bei Probanden unterschiedlichen Alters, Geschlechts und genetischen Hintergrunds. „DICE ist eine wertvolle Informationsquelle“, konstatiert Vijayanand abschließend. (ac)