Im Labor gezüchtete Immunzellen vergessen Kulturschock im Labor
Bei Makrophagen handelt es sich um weiße Blutkörperchen, die in jedem Körpergewebe vorkommen. Sie sind an einer Vielzahl von Immunfunktionen beteiligt: Sie umschließen und töten Mikroorganismen, entfernen abgestorbene Zellen und stimulieren die Tätigkeit anderer Immunzellen. Nach wissenschaftlicher Ansicht stellen sich Makrophagen als vielversprechend für potenzielle lebende Arzneimittel zur Bekämpfung von Infektionen, zur Heilung geschädigter Organe und zur Krebsbekämpfung dar. Sie müssen jedoch in großen Mengen im Labor gezüchtet werden, ohne ihre speziellen Funktionen zu verlieren, um für Therapien eingesetzt werden zu können. Ist das überhaupt möglich? Nach Einschätzung von Forschenden aus Deutschland und Frankreich durchaus. Das teilweise über das EU-finanzierte Projekt MacAGE unterstützte Forschungsteam war in der Lage zu beweisen, dass Makrophagen, die über einen längeren Zeitraum im Labor gezüchtet wurden, normal funktionieren, wenn sie in den Körper zurückgebracht werden. Vor allem jedoch unterscheiden sie sich nicht von den Zellen, die das Lungengewebe nie verlassen haben. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass zukünftig tatsächlich Zelltherapien auf der Basis von Makrophagen ausgearbeitet werden können. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Nature Immunology“ veröffentlicht. Im Labor gezüchtete Zellen werden aus ihrer natürlichen Umgebung entfernt und von den physikalischen Signalen getrennt, die für ihre Funktion wesentlich zu sein scheinen. Sie müssen sich an neue Bedingungen – Kulturschalen aus Kunststoff und künstliche Nährlösungen – gewöhnen, was „ein echter Kulturschock“ ist, heißt es in einem Artikel auf der Website der Technischen Universität Dresden (TU Dresden), an der das Projekt MacAGE angesiedelt ist. „Wir wollten genau wissen, wie sich die Zellen bei längerer Zellkultur verändern und ob diese Veränderungen dauerhaft sind oder nicht“, so Studienleiter Prof. Michael Sieweke von der TU Dresden in der Mitteilung.
Umkehrbare Veränderungen
Das Team untersuchte bei Mäusen Makrophagen, die natürlicherweise in den Lungenbläschen leben. Es gelang den Forschenden, die Zellen unter Laborbedingungen über mehrere Monate und in großer Zahl zu vermehren. Die im Labor gezüchteten Makrophagen sahen nicht anders aus als ihre Gegenstücke in der Lunge, aber bei genauer Untersuchung stellte das Team fest, dass die Zellen bei näherer Betrachtung viele Eigenschaften verändert hatten, um sich an die Kulturbedingungen in der neuen Umgebung anzupassen. „Dies war zu erwarten. Auf einer Plastikoberfläche zu leben und alle Nährstoffe zur Verfügung zu haben, ist etwas ganz anderes als die natürlichen Bedingungen im Körper. Die Zellen mussten sich an die neuen Bedingungen gewöhnen und taten dies, indem sie die Aktivitätsstatus von mehr als 3 000 Genen änderten. Die Frage, die uns wirklich interessierte, war jedoch, ob diese Veränderungen umkehrbar sind“, erklärt Prof. Sieweke. Die Forschenden transferierten die im Labor gezüchteten Makrophagen zurück in ihre natürliche Umgebung in der Mauslunge, um eine Antwort darauf zu finden. Detaillierte Vergleiche zeigten, dass die im Labor gezüchteten Zellen nicht von ihren Äquivalenten, die die Lunge nie verlassen hatten, zu unterscheiden waren. „Wir waren sehr überrascht zu sehen, dass die großen Anpassungen an die Kulturbedingungen im Labor, die die Makrophagen vorgenommen hatten, sich als vollständig reversibel erwiesen. Die Makrophagen hatten ihre Laborerfahrung vollkommen ‚vergessen‘ und nahmen ihre normale Funktion und ihre normale Genaktivität in der Lunge vollständig wieder auf, ohne Beeinträchtigung oder Erinnerung an den vorherigen Kulturschock“, sagt Clara Busch von der TU Dresden, ebenfalls Erstautorin der Studie. Die von MacAGE (Macrophage aging and rejuvenation) unterstützte Forschung wurde zwar an Mäusen durchgeführt, sie eröffnet jedoch ebenso vielversprechende Aussichten für Therapien beim Menschen und könnte zur Behandlung von Krebs, Erkrankungen oder Infektionen in der Lunge wie bei SARS-CoV-2 eingesetzt werden. Das Projekt läuft im Dezember 2022 aus. Weitere Informationen: MacAGE-Projekt
Schlüsselbegriffe
MacAGE, Makrophagen, Immunsystem, Zelle, Labor, Lunge