Tischdurchflusszytometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Universität Erlangen-Nürnberg gehört zu den forschungsstärksten Universitäten Deutschlands. Die Anpassung der Forschung an zukunftsorientierte wissenschaftliche Entwicklungen sieht das Universitätsklinikum als eine seiner Kernaufgaben an. Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Erforschung der Funktionen und Wechselwirkungen von krankheitsrelevanten Genen und Proteinen sein. Die dort arbeitenden Wissenschaftler untersuchen therapeutisch interessante Zielmoleküle mit dem Ziel neue Therapieoptionen für Patienten zu entwickeln. Ein thematischer Forschungsschwerpunkt der Einheitsind chronisch entzündliche Erkrankungen des Immunsystems. Zu diesen Erkrankungen zählen unter anderem chronisch entzündliche Erkrankungen des Darmes (Morbus Crohn und Colitis Ulcerosa), der Lunge (Asthma Bronchiale), sowie der Leber (Autoimmune Hepatitis). Um hoch qualifizierte Forschung auf internationalem Niveau betreiben zu können, bedurfte es einer adäquaten Ausstattung mit den Durchflußzytometer. Zelluläre Untersuchung mittels Durchflusszytometrie stellt eine Schlüsseltechnologie für alle Arbeitsgruppen der 1. Medizinischen Klinik dar. Daher wurde bei der Auswahl des Durchflusszytometers ein besonderes auf Flexibilität, Sensitivität und Ausbaufähigkeit für die Zukunft gelegt. Das beantragte Gerät stellte eine idelale Konfiguration dar, bei dem es in der Kombination der Laser (blauer, roter und violett) möglich ist, 14 (Fortessa) verschiedene Fluoreszenzen auf einer Zelle simultan zu messen. Insgesamt konnte durch das Gerät eine qualitativ hochwertige Forschung am Forschungsstandort Med 1 ermöglicht werden, die sich anhand der beeindruckenden Publikationsleitung widerspiegelt. Das Gerät ist in dem Zeitraum jeden Tag der Woche durchgehend belegt gewesen. In folgenden sind die Forschungsprojekte der beteiligten Arbeitsgruppen kurz dargestellt. AG Prof. Becker: Diese Arbeitsgruppe befasst sich mit der Immunpathogenese von Erkrankungen des Darmtraktes. Das Gerät wurde umfangreich im Rahmen unserer DFG-geförderten Projekte in der Klinischen Forschergruppe 257, im SFB796, im Schwerpunktprogramm SPP1656 und in einer DFG Einzelförderung verwendet. Mit Hilfe des Durchflusszytometers konnten hier wichtige Fragen zur Rolle und Regulation intestinaler Epithelzellen bearbeitet werden. Darüber hinaus gelang es uns mit Hilfe des Geräts erstmals die spärlich vorhandenen Panethzellen im Darmepithel darzustellen. AG PD Dr. Wirtz: Mit Hilfe des LSR-Fortessa Durchflusszytometers wurden Fragestellung zur Immunpathogenese von Darm- und Lebererkrankungen bearbeitet. Es konnten u.a. eine neue Population von Immunzellen (ILC-2) charakterisieren, die möglichweise für die Entstehung von degenerativen Lebererkrankungen mitverantwortlich ist. Da derzeit keine „singulären" Zelloberflächenmarker zur eindeutigen Identifizierung dieser 'innate lymphoid cells' verfügbar sind, müssen Färbungen vieler extra- und intrazellulärer Marker zur Analyse verwendet werden. Die Möglichkeit der Vielfarbenanalyse mit dem LSR-Fortessa, die mit der alten, bisherigen Ausstattung nicht möglich war, war daher für die Realisierung dieser Arbeiten von zentraler Bedeutung. AG PD Dr. Weigmann: Das Ziel dieser Arbeitsgruppe ist die Untersuchungen von Transkriptionsfaktoren und Zellen aus Darmgewebe in Hinblick auf chronische Darmentzündung und Tumorentwicklung. Primäres Untersuchungsgegenstand war der Nachweis von PU.1+/IL-9+/CD4+ T-Zellen aus dem Colon von Mäusen und humanen Material mittels FACS-Analyse. Weiterhin wurden PBMC aus CED-Patienten während der Cyclosporin ATherapie auf die Expression von CypA, itk und NFAT Proteinen analysiert. Parallel dazu konnten die Zellen bezüglich apoptotische Marker wie AnnexinV und Caspase untersucht werden. Diese Vielfarbenanalyse konnten aufgrund des Vorhandenseins des Gerätes erfolgreich beendet werden. AG Dr. I. Atreya: Das Gerät wurde in dieser Arbeitsgruppe benutzt, um den Einfluss von Vav1 auf die Zytokinsekretion von Makrophagen im Sepsismodell zu untersuchen. Desweiteren konnte die Charakterisierung von Thiopurin-Derivaten zur optimierten Therapie von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen analysiert werden. Als weitere Fragestellung wurde die Modulation der posttranslationalen Prenylierung von Proteinen auf die Funktion von intestinalen T Lymphozyten im gesunden und entzündeten Darm näher untersucht. Bei allen Projektzielen spielte das Durchflußcytometer eine zentrale Rolle für die Analyse. AG Dr. Neufert: Das Gerät wurde v.a. für die Durchführung der aufgeführten Drittmittelprojekte eingesetzt. Da die Fragestellungen, die von unserer Arbeitsgruppe bearbeitet werden, von umfangreichen und z.T. komplizierten durchflusszytometrischen Analysen abhängig sind, wurde das Großgerät BD FACS-Fortessa bereits vielfach von unserer Arbeitsgruppe genutzt und eine weitere intensive Nutzung wird angestrebt. AG Prof. Waldner: Das Gerät wurde und wird in verschiedenen Arbeiten zur Analyse der Anti-Tumorimmunantwort beim sporadischen und Colitis-assozierten colorectalen Carcinom (AOM-DSS Modell) verwendet und konnte uns hervoragende Dienst diesbezüglich leisten. AG Prof. Hildner: Im Fokus der Arbeitsgruppe steht die Charakterisierung des Beitrags einzelner, von einer Subgruppe von AP-1 Transkriptionsfaktoren regulierter Immunzellsubpopulationen zu entzündlichen (Kolitisformen), infektiösen (infektiöse Kolitis wie z.B. nach Infektion mit Citrobacter rodentium) und malignen (kolorektales Karzinom) Erkrankungen, die sich an mukosalen Oberflächen manifestieren. Hierbei stehen multicolorigene durchflusszytometrische Einzelzellanalysen gewebeinfiltrierender Zellen aus dem Tiermodell und humaner Patientenproben im Mittelpunkt des methodischen Ansatzes. Dafür hat uns das Gerät die entscheidenden Ergebnisse ermöglicht. Prof. Neurath: Im Zentrum dieser Arbeitsgruppe steht die Messung von humanen PBMCs und LPMCs aus dem Colon von Patienten. Für den translativen Ansatz im murinen Modell werden ebenfalls LPMCs isoliert und analysiert. Hierbei die vor allem die Charakterisierung von regulatorischen T Zellen (FoxP3) mit Hilfe von multifluoreszenzanalysen zu nennen. Das Ziel ist die Charakterisierung von Tregs bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen von Patienten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Caspase-8 regulates TNF-alpha-induced epithelial necroptosis and terminal ileitis. Nature 2011. 477(7364):335-9
Günther C., Martini E., Wittkopf N., Amann K., Weigmann B., Neumann H., Waldner M.J., Hedrick S.M., Tenzer S., Neurath M.F., Becker C.
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Interleukin-35 mediates mucosal immune responses that protect against T-cell-dependent colitis. Gastroenterology 2011. 141(5):1875-86
Wirtz S, Billmeier U, Mchedlidze T, Blumberg RS, Neurath MF
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(2012). A differentiation checkpoint limits hematopoietic stem cell self-renewal in response to DNA damage. Cell 2012. 148(5): 1001-14
Wang J, Sun Q, Morita Y, Jiang H, Gross A, Lechel A, Hildner K, Guachalla LM, Gompf A, Hartmann D, Schambach A, Wuestefeld T, Dauch D, Schrezenmeier H, HofmannWK, Nakauchi H, Ju Z, Kestler HA, Zender L, Rudolph KL
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Transcription factor NFATc2 controls the emergence of colon cancer associated with IL-6-dependent colitis. Cancer Res. 2012. Sep 1;72(17):4340-50
Gerlach K, Daniel C, Lehr HA, Nikolaev A, Gerlach T, Atreya R, Rose-John S, Neurath MF, Weigmann B
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Cellular FLICE-Like Inhibitory Protein Secures Intestinal Epithelial Cell Survival and Immune Homeostasis by Regulating Caspase-8. Gastroenterology 2013. 145(6):1369-79
Wittkopf N., C. Günther, E. Martini, G. He, K. Amann, Y-W. He, M. Schuchmann, M.F. Neurath. C. Becker
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lnterleukin-33-dependent innate lymphoid cells mediate hepatic fibrosis. Immunity 2013. 39(2):357-71
Mchedlidze T, Waldner M, Zopf S, Walker J, Rankin AL, Schuchmann M, Voehringer D, McKenzie AN, Neurath MF, Pflanz S, Wirtz S
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Spatiotemporal dynamics of intratumoral immune cells reveal the immune landscape in human cancer. Immunity 2013. 17;39(4):782-95
Bindea G, Mlecnik B, Tosolini M, Kirilovsky A, Waldner M, Obenauf AC, Angell H, Fredriksen T, Lafontaine L, Berger A, Bruneval P, Fridman WH, Becker C, Pagès F, Speicher MR, Trajanoski Z, Galon J
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A key regulatory role for Vav1 in controlling lipopolysaccharide endotoxemia via macrophage-derived IL-6. J Immunol. 2014. 192(6):2830-6
Zenker S, Panteleev-lvlev J, Wirtz S, Kishimoto T, Waldner MJ, Ksionda O.Tybulewicz VL, Neurath MF, Atreya I
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Cyclosporine A regulates pro-inflammatory cytokine production in ulcerative colitis. Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis 2014, Aug 26
Steiner S, Daniel C, Fischer A, Atreya I, Hirschmann S, Neumann H, Waldner M, Neurath M, Atreya R, Weigmann B
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IL-9 and its receptor are critically involved in the pathogenesis of ulcerative colitis. Gut 2014, Jun 23 [Epub ahead of print]
Nalleweg, N, M.T. Chiriac, E. Podstawa, C. Lehmann, T. Rau, R. Atreya, E. Krauss, G. Hundorfean, S. Fichtner-Feigl, A. Hartmann, C. Becker, J. Mudter
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In vivo imaging using fluorescent antibodies to tumor necrosis factor predicts therapeutic response in Crohn’s disease. Nat. Med. 2014. 20(3):313-8
Atreya R, Neumann H, Neufert C, Waldner MJ, Billmeier U, Zopf Y, Willma M, App C, Münster T, Kessler H, Maas S, Gebhardt B, Heimke-Brinck R, Reuter E, Dörje F, Rau TT, Liter W, Wang TD, Kiesslich R, Vieth M, Hannappel E, Neurath MF
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STAT3 activation in Th17 and Th22 cells controls IL-22-mediated epithelial host defence during infectious colitis. J Immunol October 1, 2014, 193 (7) 3779-3791
Backert I, Koralov SB, Wirtz S, Kitowski V, Billmeier U, Martini E, Hofmann K, Hildner K, Wittkopf N, Brecht K, Waldner M, Rajewsky K, Neurath MF, Becker C, Neufert C
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TH9 cells that express the transcription factor PU.1 drive T cell-mediated colitis via IL-9 receptor signaling in intestinal epithelial cells. Nat Immunol. 2014 Jul; 15(7):676-86
Gerlach K, Hwang Y, Nikolaev A, Atreya R, Dornhoff H, Steiner S, Lehr HA, Wirtz S, Vieth M, Waisrnan A, Rosenbauer F, McKenzie AN, Weigmann B , Neurath MF
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TH9 cells that express the transcription factor PU.1 drive T cell-mediated colitis via IL-9 receptr signaling in intestinal epithelial cells. Nat. Immunol. 2014; 15(7):676-86
Gerlach K, Hwang Y, Nikolaev A, Atreya R, Dornhoff H, Steiner S, Lehr HA, Wirtz S, Vieth M, Waisman A, Rosenbauer F, McKenzie AN, Weigmann B, Neurath MF
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The activating protein 1 transcription factor basic leucine zipper transcription factor, ATF-like (BATF), regulates lymphocyte- and mast cell-driven immune responses in the setting of allergic asthma. J Allergy Clin Immunol. 2014. 133(1): 198-206
Übel C, Sopel N, Graser A, Hildner K, Reinhardt C, Zimmermann T, Rieker RJ, Maier A, Neurath MF, Murphy KM, Finotto S
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Caspase-8 controls the gut response to microbial challenges by Tnf-α-dependent and independent pathways. Gut 2015;64:601-610
Günther C., B. Buchen, G. He, M. Hornef, N. Torow, H. Neumann, N. Wittkopf, E. Martini, M. Basic, A. Bleich, A.J. Watson, M.F. Neurath, C. Becker
