Biomechanische Glykokalyx Modelle für T-Zellen

Unser Immunsystem verlässt sich auf potente Verteidiger spezialisierte Immunzellen namens T- Zellen, die schädliche Eindringlinge wie Viren und Bakterien bekämpfen wie Krieger im Einsatz für unsere Gesundheit. Diese immunologischen Krieger sind in der Lage, selbst kleinste Unterschiede zwischen gefährlichen fremden Partikeln und körpereigenen Zellen zu erkennen; eine essentielle Fähigkeit, um Krankheiten vorzubeugen und gleichzeitig Angriffe auf gesundes Gewebe zu vermeiden. T-Zellen spielen eine zentrale Rolle bei der Überwachung unseres Körpers und der Bekämpfung von Infektionen. Man kann sich T-Zellen wie Inspektoren vorstellen, die auf Zehenspitzen durch einen dichten Wald schleichen und ihre Umgebung auf Anzeichen von Eindringlingen absuchen. Auf ihrem Weg durch den Körper tasten sie ihre Umgebung mit kleinen, fingerähnlichen Strukturen ab den sogenannten Mikrovilli. Sobald sie ein Ziel entdecken, stoppen sie und lösen eine Immunantwort aus, die entweder zum Absterben der Zielzelle oder zur Aktivierung weiterer Immunfunktionen führen kann. Bevor die Mikrovilli der T-Zellen jedoch die Oberfläche einer Zielzelle berühren können, stoßen sie auf eine physische Barriere - die Glykokalyx. Diese dicke Zuckerschicht umhüllt jede Zelle und fungiert als Schutzmauer, die es den Mikrovilli erschwert, in die Tiefe vorzudringen und darunter verborgene Krankheitserreger zu entdecken. Besonders Tumorzellen machen sich diese Barriere zu Nutze, indem sie die Glykokalyx verändern, um der Erkennung durch T-Zellen zu entgehen. Um diese wichtige Interaktion besser zu verstehen, haben wir (Wissenschaftler der BOKU Wien Dr. Janett Göhring, und der Fachhochschule Oberöstereich Dr. Dmitry Sivun) uns zusammengetan, um ein einzigartiges Testmodell zur Untersuchung der T-Zell-Erkennung zu entwickeln. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um eine vereinfachte, aber äußerst anpassbare Version der Glykokalyx- Barriere. Die vorgeschlagene Technologie nutzt Lipid-Doppelmembranen auf mikroskopischen Objektträgern, die mit bekannten Komponenten des Glykokalyx beschichtet sind und stimulierende Substanzen für T-Zellen bedecken. Diese Technik ermöglicht es, die Dicke, Steifigkeit und molekulare Zusammensetzung des Glykokalyx präzise zu verändern und so systematische Tests durchzuführen. T-Zellen werden anschließend auf diese Modelle platziert und ihre Immunfunktionen sowie die Form ihrer Mikrovilli werden mittels fortschrittlicher Mikroskopie beobachtet. Unser Ziel ist es, zu untersuchen, wie sich Variationen der Glykokalyx auf die Fähigkeit der T-Zellen auswirken, Bedrohungen zu erkennen und darauf zu reagieren. Durch die Anpassung der mechanischen und chemischen Eigenschaften dieser künstlichen Glykokalyx können wir messen, wie effizient T-Zellen ihre Mikrovilli ausstrecken, Bedrohungen identifizieren und Immunantworten auslösen. Die Ergebnisse dieser Studie werden neue Erkenntnisse über die Mechanismen der Immunüberwachung liefern und könnten die Entwicklung innovativer therapeutischer Ansätze zur Verbesserung der T-Zell-Funktion bei Infektionen und Krebs vorantreiben. Darüber hinaus verspricht diese vielseitige Plattform spannende Anwendungen in verschiedenen Bereichen der biomedizinischen Forschung und eröffnet neue Einsichten in zelluläre Immuninteraktionen auf kleinster Ebene.