Konfokales Laserscanning-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das konfokale Mikroskop hat in einer Vielzahl von wichtigen Forschungsprojekten entscheidend zum Erfolg dieser Projekte beigetragen. Konfokale Aufnahmen, die an dem beantragten Gerät entstanden sind, wurden in einer Reihe von Publikationen verwendet und haben zudem zur Einwerbung weiterer Drittmittel in den beteiligten Arbeitsgruppen geführt. In direkter räumlicher Nachbarschaft zum Mikroskopstandort arbeiten mehrere Teilprojekte der DFG geförderten Klinische Forschergruppe KFO257 („ Molekulare Pathogenese und optimierte Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen“). Im Rahmen der klinischen Forschergruppe untersucht die Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Christoph Becker Mechanismen der Zytokin-vermittelten Immunpathogenese bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen. Im DFG Schwerpunktprogramm „Intestinal Microbiota - a Microbial Ecosystem at the Edge between Immune Homeostasis and Inflammation” (SPP1656) untersucht Herr Prof. Beckers Arbeitsgruppe die Regulation von Zelltod in Panethzellen des Dünndarms und dessen Bedeutung für die Zusammensetzung der Darmflora. Im DFG-Sonderforschungsbereich „Steuerungsmechanismen mikrobieller Effektoren in Wirtszellen„ (SFB796) bearbeitet Prof. Becker’s Arbeitsgruppe das Teilprojekt „Virale Regulatoren des zellulären Ripoptosom-Proteinkomplexes“. In einem weiteren EU-geförderten Projekt (Be The Cure) wird untersucht, in wie weit sich das Transkriptom von Darmepithelzellen bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen von dem gesunder Probanden unterscheidet. Ziel ist es epitheliale Faktoren zu identifizieren, die die Differenzierung und Funktion humaner Lymphozyten beeinflussen. Schließlich untersucht die Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Becker im Rahmen einer DFG-Einzelförderung die Regulation und Funktion des Caspase-8 Signalwegs bei der Entwicklung des colorektalen Karzinoms“. Die Arbeitsgruppe um Herrn Prof. Kai Hildner untersucht den Beitrag von spezifischen Immunzellsubpopulationen im Rahmen von experimentellen Kolitis- und Kolonkarzinommodellen. Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe besteht aus Analysen zur Differenzierung und Funktionalität von T-HelferzelIen in Abhängigkeit der Expression des AP-1 Transkriptionsfaktors Batf. Wesentlich gefördert durch die Deutsche Krebshilfe im Rahmen einer Max-Eder Nachwuchsgruppe („Molekulare Analyse Batf1-/ Batf3- abhängiger Immunzellsubpopulationen bei der Tumor-assoziierten Entzündung an mukosalen Oberflächen bei Colon- und Bronchial-Karzinomen“) konnte die Rolle Batf-abhängiger Th17 Zellen bei der Pathogenese des Kolitis- assoziierten Kolonkarzinoms auch unter Zuhilfenahme der hochauflösenden konfokalen Mikroskopie näher charakterisiert werden. Die konfokale Mikroskopie ist für dieses Projekt von auch zukünftig von großer Bedeutung, um in histologischen Präparaten von tumorösen Gewebe infiltrierende Immunzellen mit Immunfluoreszenzfärbung genauer charakterisieren zu können. In der Arbeitsgruppe von Frau Dr. Imke Atreya würde das Großgerät in einem Projekt zur Untersuchung der Rolle von Vav1 in aktivierten Macrophagen eingesetzt. Ferner wurde die Expression von Vav1 und Rac1 in der entzündeten Darmschleimhaut von Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen untersucht. Außerdem ermöglichte das Großgerät der Arbeitsgruppe von Frau Dr. Atreya die Erhebung von umfangreichen Vordaten zum Einfluss der Proteinprenylierung auf die epitheliale Integrität im Darm, die 2014 eine erfolgreiche Antragstellung auf Förderung eines Teilprojekts (Functional characterization of prenylated Rho proteins in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases) im Rahmen der DFG geförderten Klinische Forschergruppe KFO257 ermöglichten. In der Arbeitsgruppe von Herrn PD Dr. Wirtz wird das Konfokalmikroskop verwendet, um autophagische Prozesse bei Entzündungserkrankungen unter Verwendung von Autophagiereportermäusen zu charakterisieren (Förderung durch DFG Graduiertenkolleg 1660). Zudem wurde das Gerät im Rahmen der Charakterisierung zytokinabhängiger Gewebeumbauprozesse in der Leber eingesetzt (Förderung durch IZKF Erlangen). Desweiteren arbeitet die Arbeitsgruppe von Herrn PD. Dr. Wirtz an der Aufklärung der molekularen Wechselwirkungen zwischen bakteriellen Erregern und Wirtszellen und Komponenten der kommensalen intestinalen Mikroflora bei infektiösen Enteritiden (Förderung durch DFG Sonderforschungsbereich SFB796 und Schwerpunktprogramm SPP1656). Das Ziel der Arbeitsgruppe von Herrn PD Dr. Weigmann ist die Untersuchungen von Transkriptionsfaktoren und Zellen aus Darmgewebe in Hinblick auf chronische Darmentzündung und Tumorentwicklung. Primärer Untersuchungsgegenstand war der Nachweis von PU.1+/IL-9+/CD4+ T-Zellen auf Colonschnitten aus Mäusen und humanen Material mittels konfokaler Mikroskopie. Hier konnte aufgrund des Vorhandenseins der verschiedenen Farbkanäle ein erfolgreicher Nachweis erfolgen. Des weiteren konnten mit Hilfe der hohen Sensitivität eine Analyse des Citrin-Farbstoffs bei IL-9 Reporter-Mäusen erfolgen. Es wurden in einem weiteren Projekt PBMC aus CED-Patienten während der Cyclosporin A Therapie auf die Expression von Cyclophilin A, itk und NFAT Proteinen analysiert. Parallel dazu konnten die Zellen bezüglich apoptotische Marker wie AnnexinV und Caspase untersucht werden. Diese Vielfarbenanalyse konnten aufgrund der Kolokalisation mit Hilfe des Gerätes erfolgreich beendet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Caspase-8 regulates TNF-alpha-induced epithelial necroptosis and terminal ileitis. Nature, Vol. 477. 2011, pp. 335–339.
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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A Variant of Smurf2 Protects Mice Against Colitis-Associated Colon Cancer by Inducing Transforming Growth Factor β Signaling.
Gastroenterology, Vol. 142. 2012, Issue 5, pp. 1183-1194. e4.
Dornhoff H., C. Becker, J. Markl, J. Siebler, M.F. Neurath
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Lack of intestinal epithelial Atg7 affects Paneth cell granule formation but does not compromise immune homeostasis in the gut.
Clinical and Developmental Immunology, Vol. 2012. 2012, Article ID 278059.
Wittkopf, N., C. Günther, E. Martini, M. Waldner, M.F. Neurath, C. Becker
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Transcription factor NFATc2 controls the emergence of colon cancer associated with IL-6-dependent colitis. Cancer Research, Vol. 72. 2012, Issue 17, pp. 4340-4350.
Gerlach K., Daniel C., Lehr H.A., Nikolaev A., Gerlach T., Atreya R., Rose-John S., Neurath M.F., Weigmann B.
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Cellular FLICE-Like Inhibitory Protein Secures Intestinal Epithelial Cell Survival and Immune Homeostasis by Regulating Caspase-8. Gastroenterology, Vol. 145. 2013, Issue 6, pp. 1369-1379.
Wittkopf N., C. Günther, E. Martini, G. He, K. Amann, Y.-W. He, M. Schuchmann, M.F. Neurath. C. Becker
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Confocal Laser Endomicroscopy for In Vivo Diagnosis of Clostridium difficile Associated Colitis - A Pilot Study. PLoS One, Vol. 8. 2013, Issue 3: e58753.
Neumann H., Günther C., Vieth M., Grauer M., Wittkopf N., Mudter J., Becker C., Schoerner C., Atreya R., Neurath M.F.
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Spatiotemporal dynamics of intratumoral cells reveal the immune landscape in human cancer. Immunity, Vol. 39. 2013, Issue 4, pp. 782-795.
Bindea G., B. Mlecnik, M. Tosolini, A. Kirilovsky, M. Waldner, A.C. et al.
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Tumor fibroblast-derived epiregulin promotes growth of colitis-associated neoplasias through Erk-mediated hyperproliferative repair. Journal of Clinical Investigation, Vol. 123. 2013, Issue 4, pp. 1428-1443.
Neufert C., C. Becker, Ö. Türeci, M.J. Waldner, I. Backert, K., et al.
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A key regulatory role for Vav1 in controlling lipopolysaccharide endotoxemia via macrophage-derived IL-6. Journal of Immunology, Vol. 192. 2014, Issue 6, pp. 2830-2836.
Zenker S., Panteleev-Ivlev J., Wirtz S., Kishimoto T., Waldner M.J., Ksionda O., Tybulewicz V.L., Neurath M.F., Atreya I.
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Budesonide loaded nanoparticles with pH-sensitive coating for improved mucosal targeting in mouse models of inflammatory bowel diseases. Journal of Controlled Release, Vol. 183. 2014, pp. 167-177.
Ali H., Weigmann B., Neurath M.F., Collnot E.M., Windbergs M., Lehr C.M.
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Intestinal myofibroblast-specific Tpl2-Cox-2-PGE2 pathway links innate sensing to epithelial homeostasis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Vol. 111. 2014, Issue 43, pp. E4658-E4667.
Roulis, M., C. Nikolaou, E. Kotsaki, V. Koliaraki, K. Salpea, J. Ragoussis, E. Martini, C. Becker, H.R. Herschman, S. Vetrano,S. Danese, G. Kollias
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STAT3 activation in Th17 and Th22 cells controls IL-22 mediated epithelial host defence during infectious colitis. Journal of Immunology, Vol. 193. 2014, Issue 7. pp. 3779-3791.
Backert I., et al.
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Caspase-8 controls the gut response to microbial challenges by TNFalpha -dependent and –independent pathways. Gut, Vol. 64. 2015, Issue 4, pp. 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
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Cyclosporine A regulates pro-inflammatory cytokine production in ulcerative colitis. Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, Vol. 63. 2015, Issue 1, pp 53–63.
Steiner S., Daniel C., Fischer A., Atreya I., Hirschmann S., Neumann H., Waldner M., Neurath M., Atreya R., Weigmann B.
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Murine CD83-positive T cells mediate regulatory T cell-like suppressor functions in vitro and in vivo. Immunobiology, Vol. 220. 2015, Issue 2, pp. 270-279.
Kreiser S., J. Eckhardt, C. Kuhnt, M. Stein, L. Krzyzak, C. Staab, C. Tucher, I. Knippertz, C. Becker, C. Günther, A. Steinkasserer, M. Lechmann
