TP 3

Assessment of cytokines, the pivotal messengers in intercellular communication

Zytokine sind kleine Proteine, welche der Kommunikation zwischen Körperzellen dienen. Produziert durch aktivierte Zellen, wirken sie, indem sie an ihre Zielzellen über einen passenden Rezeptor binden und hier spezifische Signale auslösen. Obgleich sie prinzipiell der Integrität des Körpers dienen, können sie unter Umständen auch schädliche Abläufe steuern. Bei Organtransplantation sind Zytokine z.B. in die ungewollte Entzündung des transplantierten Organs involviert, können jedoch auch Gewebeschutz und die Abwehr gegen Viren und Bakterien unterstützen. Zytokine werden zumeist lokal im Gewebe (z.B. transplantiertes Organ) produziert, gelangen von dort jedoch teilweise in die Blutzirkulation. Im Blut sind sie leicht quantifizierbar und können herangezogen werden, um als sog. Biomarker Auskunft über die Situation im entsprechenden Gewebe zu geben.

Zytokine als Vermittler der Kommunikation zwischen Zellen
Zytokine werden meist im Gewebe von aktivierten Zellen (Immunzellen, Gewebszellen) gebildet. Hier wirken sie auf ihre Zielzellen, welche den Zytokin-spezifischen Rezeptor tragen. Die Bindung des Zytokins an seinen Rezeptor löst spezifische Signale in der Zielzelle aus, welche - je nach Zytokin - verschiedene Funktionen/Aktivitäten der Zelle induzieren oder auch hemmen. Im Gewebe produzierte Zytokine können oft auch in die Blutzirkulation gelangen, wo sie einfach zu quantifizieren sind und als sogenannte Biomarker Auskunft über die Situation im entsprechenden Gewebe geben.

Ziel dieses Teilprojekts ist es, eine Reihe von Zytokinen und deren Modulatoren in Blutproben von Patienten zu drei Zeitpunkten nach Nierentransplantation zu untersuchen. Bereits vorhandene Proben gesunder Probanden und Patienten mit chronisch-entzündlichen Erkrankungen stehen für Vergleichszwecke zur Verfügung. Die ausgewählten, teilweise erst kürzlich entdeckten Zytokine (z.B. IL-17A, IL-19, IL-20, IL-21, IL-29, IL-31) und Modulatoren (z.B. IL-22-Bindungsprotein) zeigen die Aktivitäten unterschiedlicher produzierender Zellpopulationen an. 

Zytokinnetzwerk

Für einige der zu messenden Parameter noch fehlende Nachweismethoden sollen etabliert werden (Arbeitspaket 1). Anschließend werden die Blutspiegel gewählter Zytokine/Modulatoren bestimmt und - basierend auf deren Zusammenhänge - Zytokinnetzwerke vorausgesagt (Arbeitspaket 2). In Zell-/Gewebskultur-basierten Experimenten werden dann die molekularen Elemente der Zytokinnetzwerke aufgedeckt (Arbeitspaket 3). Diese Ergebnisse werden zusammen mit den anderen, im Konsortium generierten Daten und den klinischen Parametern biometrisch integriert zur Schaffung systemmedizinisch-basierter Modelle der Abläufe nach Transplantation. Diese erlauben ein vertieftes Verständnis der Pathomechanismen, die Identifizierung neuer potentieller therapeutischer Targets sowie – entsprechend dem Hauptziel des Konsortiums – die Identifizierung des individuellen Risikoprofils in Nierentransplantationspatienten (Organabstoßung versus –toleranz, Virusinfektion/-reaktivierung versus virale Abwehr, Höhe der antibakteriellen Kompetenz, Gewebeschädigung versus –schutz, Tumoren und kardiovaskuläre Komplikationen).

Ziel des e:Kid Teilprojekts 3