Plasmodium Infektion-induzierte Beeinträchtigung des lymphopoietischen Systems im Knochenmark und dessen Auswirkungen auf die Immunantwort

• Antragstellerin: Dr. Christine Hopp, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490906995

Der Erwerb von Immunität gegen Malaria – sowohl im natürlichen Prozess als auch nach Impfung – ist generell ineffizient. Insbesondere in Regionen mit hoher Malaria-Inzidenz enttäuschten die Impfstoffkandidaten durch schwache und oft nur kurze Wirksamkeit. Malaria-Parasiten, sowie andere Pathogene (Leishmania, Trypanosomen, Mycobakterium Tuberkulosis (Mtb) und HIV), können im Knochenmark (KM) von Infizierten nachgewiesen werden und, harren dort, wie im Mausmodell gezeigt, monatelang aus. Das KM ist ein zentraler Ort der B-Zell-Entwicklung. Teil des Reifungsprozesses ist die negative Selektion der B-Zellen gegen das Binden von Proteinstrukturen im KM, eine Strategie zur Vermeidung von Autoimmunität. Im hier vorgestellten Projekt soll untersucht werden, ob Pathogene durch ihre langzeitige Anwesenheit im KM diesen Mechanismus der Selbsttoleranz zur Immunevasion ausnutzen. Die hierbei entstehende Toleranz gegen das Pathogen könnte zur ineffizienten Entwicklung natürlicher und Impfstoff-induzierter Immunität beitragen. Ich werde zunächst untersuchen, ob persistierende Malaria-Parasiten während der B-Zell-Reifung im KM zu phänotypischen Veränderungen und/oder zu negativer Selektion von Malaria-spezifischen B-Zellen führen. Hierzu werde ich humane Proben aus Malaria-endemischen Regionen (Mali/Ghana), sowie chronische Malaria-Mausmodelle verwenden. Neben Methoden der zellulären Immunologie plane ich, Next-Generation-Sequenzierung des B-Zell Rezeptor(BZR)-Repertoires zu nutzen, um die peripheren, neu aus dem KM ausgetretenen B-Zellen in menschlichen Proben vor/während einer asymptomatischen Malaria-Infektion zu charakterisieren, sowie KM-B-Zellen vor/während chronischer Maus-Malaria-Infektion. Zusätzlich ist geplant, in einem BZR-transgenen Mausmodell die Reifung von Modell-Antigen-spezifischen B-Zellen im KM während einer Infektion mit Parasiten, die dieses Modell-Antigen exprimieren, zu verfolgen. Ein weiterer Teil des Projekts untersucht die Frage, ob chronische Präsenz von Malaria-Parasiten langfristige Veränderungen in den Populationen reifender B-Zellen und dem KM selbst verursacht. Ich werde diese möglichen Veränderungen anhand von Einzelzelltranskriptomanalyse (10X, 5’ mit paralleler BZR Anreicherung und CITE-Seq) der reifenden B-Zellen im Malaria-Maus-Modell detektieren, sowie mikroskopisch die Regionen der B-Zell-Reifung im KM zusammen mit dem Parasiten visualisieren. Das geplante Projekt wird die ersten Einzelzelltranskriptom-Daten reifender B-Zellen, sowie BZR-Datensätze zur Ausbildung des Immunrepertoires im Kontext einer Infektion liefern und wird so einen fundierten Einblick in die Wechselwirkung zwischen Wirt und Parasit bieten. Ziel dieses Projekts ist es somit, zu beantworten, ob persistierende Pathogene im KM den effizienten Erwerb von Immunität untergraben können, ein Wissen, das zukünftige Strategien zur Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs gegen Pathogene wie Malaria, HIV und Mtb beeinflussen könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, USA
• Kooperationspartner: Dr. Peter Crompton, Ph.D.; Dr. Phil Spence, Ph.D.