Live Cell Imaging Mikroskopsystem
Final Report Abstract
Das Live Cell Imaging System wurde sehr intensiv genutzt, um wissenschaftliche Fragen aus Teilprojekten des SFBs 854 „Molekulare Organisation der zellulären Kommunikation im Immunsystem“ zu beantworten. Ein Schwerpunkt lag auf den im Nervensystem wichtigen synaptischen Gerüstproteinen ProSAP/Shank, deren genetische Veränderungen im Zusammenhang mit Autismus stehen. Shank-Proteine sind auch in T-Lymphozyten exprimiert und spielen eine Rolle bei der T-Zellentwicklung. Unter Nutzung des Live Cell Imaging Systems und der TIRF-Mikroskopie konnte gezeigt werden, dass Shank2 in T-Zellen in der Zellmembran zu finden ist und nach T-Zellrezeptor (TCR)-Aktivierung in die Immun-Synapse rekrutiert wird. Vorläufige Daten deuten an, dass ProSAP/Shank-Proteine sich innerhalb motiler Mikrocluster aufhalten, die wichtig für die initiale und die anhaltende Signalgebung des TCRs sind. In ähnlichen Studien zeigten TIRF- mikroskopische Aufnahmen eine dynamische Rekrutierung des fluoreszenzmarkierten Kaliumkanals Kv1.3 in die Immun-Synapse. Der mit mentaler Retardierung in Verbindung stehende Rho-GTPase Aktivator αPIX (arhgef6) ist ebenfalls wichtig für die T-Zellentwicklung und Aktivierung und reguliert das TCR-induzierte inside out signaling hin zur Aktivierung von LFA-1. Mit Hilfe von in vitro und in vivo Live Cell Imaging Analysen wurde gezeigt, das αPIX-defiziente Thymozyten wesentlich motiler sind als Wildtyp-Zellen, weniger mit Stroma-Zellen interagieren und nicht effektiv auf TCR-Stoppsignale reagieren. Zusammen führen diese Alterationen in αPIX-defizienten Tieren zu einer Einschränkung der positiven Selektion von CD4+CD8+ doppelpositiven Thymocyten. Der CD28 Superagonist TGN1412 löste in einer Phase I-klinischen Studie bei Probanden einen schweren Zytokinsturm aus. Um diese unerwartete Nebenwirkung molekular zu erklären, wurden u. a. Live Cell TIRF-Analysen mit humanen T-Zellen durchgeführt. Ähnlich wie die anti-CD3 Antikörper-Stimulierung führt auch die TGN1412-Behandlung zur Ausbildung von signalaktiven Microclustern in der Zellmembran. Es stellte sich allerdings heraus, dass die TGN1412-induzierten Microcluster innerhalb der Membran nicht mobil sind und keine zentripetale Bewegung durchführen, die nach TCR/CD3-Stimulierung zu beobachten ist. Eine alterierte Microcluster- Dynamik nach TGN1412-Behandlung könnte zur starken und anhaltenden Aktivierung humaner T-Zellen beitragen. In einem EraNet-geförderten Projekt zur Nervenregeneration wurde der Frage nachgegangen, ob verschiedene Zellen des Nervensystems in Zellkultur fluoreszenzmarkierte Nanopartikel (zellspezifisch) inkorporieren. Hier wurde gezeigt, dass primär Mikroglia Nanopartikel inkorporieren. Durch Live Cell Imaging wurde eine gestörte Regeneration eines in Kultur mit Minocyclinbehandelten Astrogliarasen festgestellt.
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