ERA-NET PathoGenoMics_Innate immune responses to Streptococcus pyogenes

Die grampositiven Bakterien Streptococcus pneumoniae und Streptococcus pyogenes sind wichtige Pathogene, die sowohl milde als auch schwere Infektionen in Menschen auslösen können. Sie sind dabei weltweit gesehen ein wesentlicher Faktor für Morbidität und Mortalität. Vor allem das Auftreten und die rasche Verbreitung von antibiotikaresistenten Pneumokokken ist von grosser Bedeutung. Interessanterweise hat man in den letzten 30 Jahren beobachtet, dass gerade S. pyogenes Infektionen zum Teil ausgesprochen schwere und ungewöhnliche Verlaufsformen annehmen können. Das Projekt I288-B09, das durch den FWF gefördert wurde, hatte zum Ziel die Erkennungsmechanismen von S. pneumoniae und S. pyogenes durch Makrophagen besser zur verstehen. Die erste Erkennung von bakteriellen Pathogenen durch das humane Immunsystem ist wichtig, um die angeborene und erworbene Immunantwort zu stimulieren, was letztendlich über den Verlauf der Infektionserkrankung entscheidet. Eine unzureichende Erkennung der Pathogene durch das Immunsystem kann zu einer unangemessenen Immunantwort führen, die sowohl zu schwach als auch zu stark ausfallen kann. Beide Fälle sind für den Erkrankten möglicherweise folgenschwer. Untersuchungen in meinem Labor haben gezeigt, dass noch nicht bekannte Moleküle für die Erkennung von S. pyogenes durch Makrophagen verantwortlich sind. In diesem Zusammenhang konnten wir zeigen, dass S. pyogenes durch einen MyD-88-abhängigen Rezeptor erkannt wird, ganz im Gegensatz zu anderen Bakterien, die normalerweise durch Toll-like Rezeptoren (TLR) erkannt werden. Während meine Kollegen des ERA-NET Konsortiums sich auf die Identifikation von Streptokokken Pattern-Recognition Rezeptoren (PRRs) auf Makrophagen fokussierten, hat sich mein Labor mit der Identifikation von Pathogen-assoziierten molekularen Mustern (PAMPs) von S. pyogenes beschäftigt, die durch Makrophagen erkannt werden und zur Stimulierung einer Zytokinproduktion führen. Zu diesem Zweck haben wir einen genetischen Ansatz gewählt und eine library von Himar1 S. pyogenes Mutanten erstellt, die in high throughput Makrophagenassays auf eine erhöhte oder erniedrigte Zytokinproduktion hin getestet wurden. Mutanten, die zu einer veränderten TNF-alpha Produktion führten wurden ausgewählt und die verantwortlichen Gene mittels gene walking identifiziert. Zehn Kandidaten wurden für eine weitergehende detaillierte Untersuchung ausgewählt und ihre Wirkung auf die inflammatorischen Signalwege des Wirts hin untersucht. Das Projekt hat dazu geführt, dass spezielle genetische Werkzeuge, Mutanten libraries und screening Methoden entwickelt werden konnten, die sich bestens eignen die Untersuchung an PAMPs, die nicht nur an TNF-alpha Produktion sondern auch an der Interferonproduktion von Makrophagen und dentritischen Zellen beteiligt sind, voranzutreiben. Wir erwarten, das die Arbeiten einen wesentlichen Beitrag leisten, um in Zukunft ein deutlich verbessertes Verständnis über S. pyogenes PAMPs zu erlangen, die vor allem durch das angeborene Immunsystem erkannt werden. Diese Forschung kann auch dazu beitragen, dass Zielstrukturen identifiziert werden können, die an der Modulierung der Immunantwort beteiligt sind.