Die regulatorische Rolle der Mikrovilli-Bildung und Rezeptor-Clusterbildung in der T-Zell-Signaltransduktion

• Antragsteller: Professor Dr. Enrico Klotzsch
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Biomaterialien ; Biophysik ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566581557

Dieses Projekt untersucht die Rolle der Mikrovilli-Bildung und der Rezeptor-Clusterbildung bei der Regulation der T-Zell-Aktivierung, insbesondere in Reaktion auf eine Epstein-Barr-Virus (EBV)-Infektion. Der Fokus liegt auf der Umwandlung der Antigenerkennung in intrazelluläre Signalübertragung und Immunantwort. Dabei werden mechanosensitive Prozesse, Membrankrümmung und nanoskalige Oberflächenstrukturen analysiert. TCR-pMHC-Interaktionen ermöglichen es zytotoxischen T-Zellen (CTLs), infizierte Zellen zu erkennen und zu zerstören. Allerdings reicht die Bindungsaffinität allein nicht aus, um Immunantworten zu erklären. Mikrovilli, kleine Aktin-reiche Strukturen auf T-Zellen, spielen eine Schlüsselrolle in der Antigenerkennung und Signalverstärkung, indem sie TCRs in Clustern organisieren. Erste Daten zeigen, dass Mikrovilli TCR-Cluster stabilisieren und die Aktivierung verstärken. Zudem legen Experimente mit nanoporösen Oberflächen nahe, dass T-Zellen unabhängig von der pMHC-Bindung aktiviert werden können, möglicherweise über den mechanosensitiven Ionenkanal Piezo1. Das Projekt verfolgt vier Hauptziele: Erstens wird untersucht, wie Mikrovilli TCR-Cluster stabilisieren und die Aktivierung verstärken. Dazu wird hochauflösende Mikroskopie eingesetzt, um die räumliche Verteilung zentraler Signalproteine zu kartieren. Zweitens werden verschiedene EBV-abgeleitete pMHC-Komplexe verglichen, um deren Einfluss auf die Mikrovilli-Bildung und TCR-Clusterbildung zu bestimmen. Drittens wird erforscht, wie Membrankrümmung und Spannung die Aktivität des Piezo1-Ionenkanals beeinflussen und möglicherweise eine pMHC-unabhängige Aktivierung auslösen. Viertens wird analysiert, wie dendritische Zellen die Mikrovilli-Bildung und Signaltransduktion bei der Antigenpräsentation regulieren. Methodisch kommen moderne Mikroskopietechniken wie Einzelmolekülbildgebung, Super-Resolution- und Lattice Light Sheet Mikroskopie zum Einsatz. Zusätzlich werden Durchflusszytometrie und Zytokin-Assays zur Messung der T-Zell-Aktivierung genutzt. Nanoporöse Substrate dienen zur Untersuchung ihres Einflusses auf die TCR-Clusterbildung und Signalübertragung. Die erwarteten Ergebnisse umfassen ein besseres Verständnis der Antigenerkennung in T-Zellen sowie neue Erkenntnisse über mechanische Kräfte, die Immunantworten regulieren. Diese Erkenntnisse könnten zur Optimierung von T-Zell-basierten Immuntherapien und neuen biomaterialbasierten Strategien zur Immunzellaktivierung beitragen. Dieses Projekt liefert wertvolle Beiträge zur Grundlagenimmunologie, Mechanobiologie und potenziellen Anwendungen in der Immuntherapie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen