Zum Tag der Immunologie: Wiener T-Zell-Forschung am Schwein im Fokus

Die Wiener T-Zell-Forschung am Schwein schreibt One-Health-Erfolgsgeschichte für Mensch und Tier: Regulatorische T‑Zellen (Tregs) halten das Immunsystem im Gleichgewicht. Die Entschlüsselung von Biologie und Funktion dieser Tregs im Schwein stand über viele Jahre im Fokus der Arbeitsgruppe von Tobias Käser an der Veterinärmedizinischen Universität Wien.

Die daraus gewonnenen Erkenntnisse treiben bis heute die Impfstoffentwicklung für Mensch und Tier voran. Sie tragen zur Prävention von Krankheiten bei und leisten zugleich einen wichtigen Beitrag zur globalen Ernährungssicherheit – etwa durch die Bekämpfung weitverbreiteter Schweinekrankheiten wie PRRS.

Translationale Treg-Forschung: Eine Brücke zwischen Tier- und Humanmedizin

Ausgehend von der Erkenntnis, dass regulatorische T-Zellen (Tregs) beim Menschen und in der Maus eine zentrale Rolle bei der Kontrolle von Immunreaktionen spielen, übertrug das Team der Immunologie an der Vetmeduni (Institutsleitung: Armin Saalmüller; Projektleitung: Tobias Käser) diesen Ansatz auf das Schwein. Die Forschenden konnten zeigen, dass diese regulatorische Funktion im Schwein von denselben T-Zellen übernommen wird wie auch im Menschen. Diese Tregs bremsen überschießende Immunreaktionen, indem sie andere Immunzellen gezielt hemmen. Dies geschieht zum Beispiel durch die Ausschüttung entzündungshemmender Botenstoffe wie IL-10.

Mit diesem Nachweis leisteten die Forschenden einen wichtigen Beitrag zum Verständnis regulatorischer T-Zellen im Schwein. Und sie stärkten zugleich dessen Bedeutung als Modell für die Humanmedizin.

Fokus Chlamydien: Geschlechtskrankheiten bei Mensch und Tier

Ausgestattet mit ihrem neu entwickelten immunologischen Instrumentarium nutzten die Forschenden nun das Schweinemodell, um wichtige Herausforderungen im Bereich der menschlichen Gesundheit anzugehen. Als nächstes erforschten sie Chlamydia trachomatis (Ct). Den Erreger der weltweit am häufigsten vorkommende bakteriellen Geschlechtskrankheit, die zu schweren Fortpflanzungskomplikationen führen kann.

„Da Schweine von Natur aus mit einem sehr ähnlichen Erreger, Chlamydia suis (Cs), infiziert sind, dienen sie als perfektes Modell für die Bewertung von Impfstoffkandidaten für den Menschen“, erklärt Käser. „Wir konnten zeigen, dass sowohl Cs als auch Ct bei Schweinen eine starke, kreuzreaktive T-Zell-Reaktion auslösen – insbesondere Th1-Zellen, welche das entzündungssteuernde Zytokin IFN-γ (Interferon-gamma) produzieren, das essenziell für die Bekämpfung von Chlamydia trachomatis ist.“

Dieses wesentliche Verständnis der T-Zell-Reaktion ebnete den Weg für die Erprobung neuartiger Impfstoffe, darunter ein hoch-immunogener CPAF-Protein-Impfstoffkandidat. Dieser ist aufgrund seiner starken Immunogenität für die Anwendung am Menschen vielversprechend.

Immunologische Erkenntnisse für bessere PRRSV-Impfstoffe

Die an der Veterinärmedizinischen Universität Wien gewonnenen Erkenntnisse zur T-Zellbiologie und Impfstoffentwicklung wurden danach für den Kampf gegen das porzine reproduktive und respiratorische Syndromvirus (PRRSV) eingesetzt. PRRSV ist eine weltweit verbreitete Schweinekrankheit mit erheblichen wirtschaftlichen und tierschutzrelevanten Folgen.

In mehreren Studien untersuchte das Team von Tobias Käser, wie das Immunsystem auf unterschiedliche PRRSV-Stämme und Impfstrategien reagiert. Dabei zeigte sich unter anderem, dass neuere Virusvarianten überraschend rasch neutralisierende Antikörper induzieren können. Und, dass spezifische T-Zellantworten eng mit dem Rückgang der Viruslast zusammenhängen. Aufbauend darauf konnten die Forschenden sogenannte immunologische „Korrelate des Schutzes“ identifizieren. Also jene Kombination aus T-Zellantworten und Antikörpern, die für einen wirksamen Schutz entscheidend ist. Diese Erkenntnisse flossen direkt in die Weiterentwicklung von Impfstrategien ein. So konnte gezeigt werden, dass eine Kombination aus Lebend- und inaktivierten Impfstoffen bei Muttersauen eine besonders spezifische Immunantwort auslöst und einen verbesserten Schutz auf neugeborene Ferkel überträgt. Insgesamt liefern die Arbeiten wichtige Grundlagen für die Entwicklung wirksamerer PRRSV-Impfstoffe, die zu einer verbesserten Ernährungssicherheit beitragen können. Gleichzeitig stärken sie die Rolle des Schweins als Modell in der translationalen Infektionsforschung.

Die Verwirklichung des „One Health“-Konzepts

Tobias Käser studierte Biologie mit den Schwerpunkten Molekularbiologie, Mikrobiologie und Virologie mit dem Ziel, zur Entwicklung neuer Impfstoffe beizutragen. Für seine Diplomarbeit wechselte er 2004 gemeinsam mit seinem Betreuer Armin Saalmüller von Tübingen nach Wien an die Veterinärmedizinische Universität. In Wien legte er die Grundlagen für seine Arbeiten zu regulatorischen T-Zellen im Schwein.

Nach seiner Promotion und weiteren Forschungsarbeiten zur Rolle dieser Zellen bei Virusinfektionen führte ihn sein wissenschaftlicher Weg über Nordamerika – unter anderem zur Vaccine and Infectious Disease Organization (VIDO) in Saskatoon, Kanada, und an die North Carolina State University in den Vereinigten Staaten. Seit 2023 ist Käser wieder an der Vetmdeduni in Wien tätig. Seit 2024 ist er Professor für Immunologie und leitet die gleichnamige Einheit am Zentrum für Pathobiologie.

Für Käser ist die angewandte Verknüpfung von Impfstoffentwicklung, Krankheitskontrolle und Ernährungssicherheit ein Beispiel dafür, wie One Health in der Praxis wirkt. Fortschritte in der Tierforschung können direkte Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt haben.