Entwicklung bioanalytischer Zell-Microarrays zur Prognose und Verlaufskontrolle bei Organtransplantationen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Cornelia Blume, seit 4/2024
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407319461

Die wesentliche Funktion des Immunsystems besteht in der Verhinderung von Infektionen durch Erreger (körperfremde Strukturen). Transplantierte Organe werden oft als körperfremd erkannt und in der Folge abgestoßen. In diesem Projekt soll eine spezifische und standardisierte, bioanalytische Methode aufgebaut werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung vor und nach einer Transplantation zuverlässig vorherzusagen. Für die immunologische Unterscheidung von körpereigen und körperfremd spielen bestimmte Proteine, Humane Leukozytenantigene (HLA), eine entscheidende Rolle. Gegen körperfremde HLA eines Transplantats bildet das Immunsystem des Empfängers Antikörper, die zu einer Abstoßung führen (Antikörper-vermittelte Abstoßung). Der Nachweis von HLA-Antikörpern bei Organempfängern ist somit für die Eignung des Spenderorgans ebenso bedeutsam wie die frühzeitige Erkennung von sich bildenden HLA-Antikörpern als Zeichen einer Abstoßungsreaktion. Bisherige Methoden der Antikörperdiagnostik weisen aber erhebliche diagnostische Lücken auf: Es werden Lymphozyten-Tests mit geringer Sensitivität und Spezifität verwendet. Alternativ werden rekombinant hergestellte HLA eingesetzt, deren Struktur sich von der nativer HLA-Proteine eines Organs unterscheidet, sodass Antikörper unnatürlich stark an sie binden. Neben HLA-Antikörpern spielen bei einer Abstoßung weitere Antikörper (Non-HLA-Antikörper) eine Rolle, die mit diesen Tests nicht nachgewiesen werden.Um diese Limitierungen zu beseitigen, sollen in diesem Projekt vitale Endothel-Vorläuferzellen (EPCs) eines Organspenders für die Antikörperdiagnostik verwendet werden. Diese Zellen entwickeln sich zu Endothelzellen weiter, die das spenderspezifische HLA- und Non-HLA-Muster zeigen. Das Endothel eines Organtransplantats ist bei der Entwicklung einer Abstoßungsreaktion ausschlaggebend, da es den Kontakt zwischen Spenderorgan und Immunsystem des Empfängers darstellt. Werden EPCs mit dem Serum eines Empfängers in Kontakt gebracht, binden alle Antikörper, die eine Abstoßung verursachen, mit ihrer natürlichen Affinität an die nativen Proteine auf den Zellen und können nachgewiesen werden. Um die in nur geringer Menge aus einer Blutprobe isolierbaren EPCs in der Diagnostik zu nutzen, sollen miniaturisierte Lebendzell-Microarrays etabliert werden. Ein Inkjet-Nanodrucker ermöglicht die Verwendung weniger tausend Zellen für einen spezifischen Nachweis, sodass mit der geringen Zellmenge eine Vielzahl von Tests parallel in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Die gedruckten, nativen Zellen sollen eingefroren werden und für eine Verlaufskontrolle nach der Transplantation zur Verfügung stehen. Damit werden wiederholte Blutabnahmen vom Spender unnötig. Der bioanalytische Nachweis wird zunächst mit humanen Endothelzellen entwickelt, die in ausreichender Menge verfügbar sind. Schließlich wird der Nachweis an EPCs von Organspendern und Serumproben von Empfängern getestet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Rebecca Jonczyk, bis 3/2024