Neues Wirkstoff-Target für Asthma und Autoimmunerkrankungen identifiziert

Mit einem neuen Werkzeug für die Sondierung der molekularen Aufbau von Zellen, Forscher haben entdeckt, dass PD-1 – ein Marker, der bereits als ein Medikament Ziel für einige Krebsarten – kann auch dienen als ein Medikament Ziel für Asthma und andere Autoimmunerkrankungen.

Die Forscher, die von einer Gruppe des Wellcome Trust Sanger Institute in Großbritannien geleitet werden, berichten über ihre Arbeit in der Zeitschrift Nature.

Immunkrankheiten entstehen, weil das Immunsystem entweder versagt – zum Beispiel, indem es unerwünschte Zellen bei einer Infektion oder Krebs nicht entfernt – oder zu aktiv wird.

Wenn es zu aktiv ist, greift das Immunsystem gesunde Zellen und Gewebe an, was zu Autoimmunkrankheiten oder Allergien wie Asthma führt, bei denen die Atemwege geschwollen oder entzündet sind.

In der neuen Studie untersuchen die Forscher eine kürzlich entdeckte Gruppe von Zellen im Immunsystem, die sogenannten angeborenen lymphoiden Zellen (ILC-Zellen). Innerhalb dieser Gruppe gibt es eine Untergruppe, die ILC2-Zellen, die die Immunantwort bei Infektionen und Asthma beeinflusst.

Wissenschaftler haben beobachtet, dass die Konzentration von ILC2-Zellen in die Höhe schießt, wenn sie durch Pollen oder Toxine ausgelöst wird, und eine Lungenentzündung verursacht.

Allerdings wissen sie bisher wenig darüber, wie sich ILC2-Zellen aus ILC-Vorläuferzellen im Knochenmark entwickeln und ob sie nach ihrer Aktivierung unterscheidende Marker ausbilden.

Kartierung der Entwicklung von ILC-Zellen auf molekularer Ebene

Das Studienteam nutzte zum ersten Mal ein neues Werkzeug, die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um ILC-Zellen zu untersuchen.

Schnelle Fakten über Asthma

• Asthma ist nicht heilbar, kann aber mit Medikamenten und durch die Vermeidung von Auslösern behandelt werden
• Asthma kostet die Vereinigten Staaten 56 Milliarden Dollar pro Jahr
• Im Jahr 2008 war Asthma in den USA für 10,5 Millionen verpasste Schultage und 14,2 Millionen verpasste Tage bei der Arbeit verantwortlich.

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Neue Werkzeuge wie die Einzelzell-RNA-Sequenzierung helfen Wissenschaftlern, individuelle Unterschiede zwischen genetisch ähnlichen Zellen zu erkennen, indem sie ihre molekularen und Proteinlandschaften im Gegensatz zu ihren genetischen Bauplänen untersuchen.

Mit dem neuen Werkzeug untersuchte das Team Hunderte von Knochenmarkzellen von Mäusen, um zu untersuchen, wie sich ILCs entwickeln. Sie waren in der Lage, die verschiedenen Stadien der ILC-Zellprogression eindeutig zu kartieren, beginnend mit dem Vorläuferstadium.

Sie fanden heraus, dass die Vorläuferzellen der ILCs PD-1-Protein auf ihrer Oberfläche aufweisen, und, was besonders wichtig ist, sie fanden heraus, dass aktivierte ILC2-Zellen ebenfalls hohe Mengen an PD-1 aufweisen.

Das Team schlägt vor, dass die gezielte Behandlung von PD-1 mit einem einfachen Antikörper eine Möglichkeit sein könnte, diese potenziell gefährlichen Zellen zu entfernen.

PD-1 ist bereits ein bekanntes Ziel für die Krebsbehandlung. In diesem Fall zielt das Medikament auf das Protein auf der Oberfläche einer anderen Gruppe von Immunzellen, den T-Zellen, ab, die normalerweise Krebszellen töten.

Krebszellen verfügen jedoch über Vorrichtungen, die T-Zellen deaktivieren, indem sie spezifische Moleküle an ihre PD-1-Oberflächenproteine anheften. Therapien, die PD-1 blockieren und damit den Krebszellen den Zugang verwehren, wurden bereits für Krebsarten wie das Melanom entwickelt.

Das Studienteam hofft, dass die neue Entdeckung über PD-1 in ILC2-Zellen diese bestehenden Krebstherapien verbessern und auch zur Entwicklung neuer Behandlungen für Asthma und andere Autoimmunerkrankungen beitragen wird.

„Diese Studie hilft uns, die Biologie des Immunsystems auf eine Art und Weise zu verstehen, die vorher unmöglich war. Wenn wir wissen wollen, wie wir die Aktivität der ILC-Zellen beeinflussen können, müssen wir wissen, wie sie sich entwickeln und was sie an- und ausschaltet.

Das ist nicht nur für Asthma und andere Entzündungskrankheiten nützlich, sondern könnte uns auch helfen zu verstehen, was während einer PD-1-Krebstherapie passiert, und könnte diese Krebstherapie möglicherweise effektiver machen.“

Erstautor Dr. Yong Yu, Wellcome Trust Sanger Institute

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