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Multiple Sklerose (MS) kommt relativ häufig vor. Gemäss Schweizer MS-Register leiden in der Schweiz rund 15’000 Menschen an MS. Bei dieser Autoimmunerkrankung wandern Immunzellen in das zentrale Nervensystem und greifen dort die Myelinscheiden an, die äusseren Schichten um die Nervenfasern. Deren Zerstörung hat folgenschwere Auswirkungen: Bei vielen MS-Patienten tritt im Verlauf ihrer Erkrankung eine Muskelschwäche in den Armen oder Beinen auf. Durch sie kann es auch zu Lähmungserscheinungen kommen. Diese können zwar verlangsamt, aber nicht geheilt werden.
Die Ursache der Erkrankung ist bis heute ungeklärt und wird vermutlich durch eine Vielzahl an Umwelteinflüssen und genetischen Veranlagungen begünstigt. Derzeitige Therapien sind sehr unspezifisch und haben teils starke Nebenwirkungen. «Um spezifischere Medikamente entwickeln zu können, versuchen wir derzeit diejenigen Zelltypen zu identifizieren, die zur Entstehung der Autoimmunreaktion beitragen», sagt Florian Ingelfinger im Podcast, den er im Rahmen seiner Doktorarbeit aufgenommen hat. Ingelfinger ist Doktorand in der Forschungsgruppe von Professor Burkhard Becher, Direktor des Instituts für Experimentelle Immunologie.
Zwar haben mehr als 80 Jahre Forschung das Wissen über das Immunsystem grundlegend verändert, aber die Übertragbarkeit der Erkenntnisse etwa aus Tiermodellen auf die menschliche Multiple Sklerose ist beschränkt. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahren vorwiegend am Menschen geforscht und das Immunsystem von gesunden Menschen mit dem von MS-Patienten verglichen.
Auch die Forschungsgruppe um Burkhard Becher wählt diesen Ansatz. «Wir wollen herausfinden, wie erbliche Veranlagung im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren zur MS-Entstehung beiträgt», erklärt Ingelfinger. Um die genetische Variabilität des Menschen und einen Grossteil der Umweltfaktoren zu eliminieren, untersuchen die UZH-Forschenden in einer neuen Studie eineiige Zwillingspaare, von denen ein Zwilling an MS erkrankt und der andere gesund ist. Um ausserdem herausfinden zu können, welche Teile des Immunsystems durch genetische Faktoren und welche durch Umwelteinflüsse moduliert werden, hat die Forschungsgruppe anhand eines Datensatzes von gesunden eineiigen und zweieigen Zwillingen ein statistisches Modell konstruiert.
Um einen möglichst detaillierten Blick auf das Immunsystem der Zwillinge zu bekommen, bedient sich die Forschungsgruppe der Massenzytometrie (CyTOF). Dabei werden einzelne Immunzellen nicht wie bislang mit Fluoreszenzfarbstoffen, sondern mit Schwermetall-Ionen gekennzeichnet. Die derart markierten Immunzellen werden daraufhin in ein Plasma geleitet, in dem jedes biologische Material verbrennt und lediglich die Schwermetall-Ionen übrigbleiben. Anhand des Massenspektrometers können dann Rückschlüsse auf die Proteine der Immunzellen gemacht werden. Das Resultat ist eine Flut an Daten für mehr als 20 Millionen Zellen. «Um eventuelle Muster in den verschiedenen Immunzelltypen zu erkennen, bedienen wir uns modernster Algorithmen der künstlichen Intelligenz», so Ingelfinger.
Durch die Verwendung von solchen Algorithmen konnte die Forschungsgruppe inzwischen eine bestimmte Art von T-Zellen identifizieren, die sich in den kranken Zwillingen viel schneller teilt als bei den gesunden, und die eher dazu neigen, das zentrale Nervensystem anzugreifen. «Interessanterweise zeigen diese Zellen auch ein ungewöhnliches Kommunikationsmuster, was bisher so auch in Tiermodellen der Multiplen Sklerose beobachtet wurde.» Eine weitere Erkenntnis der bisherigen Untersuchung ist laut Ingelfinger, dass circa 50 Prozent des Immunsystems durch die Genetik gesteuert wird. «Zur Hälfte verdanken wir also unser funktionierendes Immunsystem unseren Eltern», ist Ingelfinger überzeugt.
