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Universität Basel

23. August 2016

Genetische Regulation der Thymusfunktion identifiziert

Forschende der Universitäten Basel und Oxford haben erstmals sämtliche Gene identifiziert, die durch das Protein Foxn1 reguliert werden. Die Resultate zeigen: Foxn1 ist nicht nur entscheidend am Aufbau des Thymus im Embryo beteiligt, sondern reguliert auch entscheidende Funktionen des entwickelten Organs. Die Entschlüsselung des Proteins ist wichtig für das Verständnis und die Behandlung von Autoimmunkrankheiten, Impfantworten im Alter und die Abwehr gegen Tumorzellen. Die Zeitschrift Nature Immunology hat die Studie veröffentlicht.

Thymusepithelzelle, T-Zelle
Eine einzelne Thymusepithelzelle (rot) in Kontakt mit einer sich entwickelnden T-Zelle (weiss). © Departement Biomedizin, Universität Basel

Wie alle Wirbeltiere setzt der Mensch T-Zellen zur Immunabwehr ein. Sie schützen den Körper gegen Infektionen und bösartig entartete Zellen. Bereits im Embryonalstadium reifen die Abwehrzellen im Thymus heran, einem Organ mit Sitz zwischen Brustbein und Herzen. Ihre volle Funktionsfähigkeit erreichen sie dort allerdings erst durch die Interaktion mit Thymus-Epithelzellen – sie sind sozusagen die Lehrer der T-Zellen. Ab dem zweiten Lebensjahr beginnt der Thymus bereits zu altern.

Vor über 20 Jahren fanden Forscher heraus, dass das Protein Foxn1 eine wichtige Rolle in der Entwicklung und der Ausdifferenzierung der Thymus-Epithelzellen spielt. Bislang blieb allerdings ungeklärt, welche Gene genau das Protein kontrolliert – und damit auch die Frage, welche Gene für die Ausbildung und Funktionen dieser spezialisierten Epithelzellen verantwortlich sind. Ausserdem war bisher unklar, was Foxn1 nach der Bildung des Thymus im Embryo eigentlich macht.

Gesunde Erwachsene sind nicht mehr auf die Arbeit des Thymus angewiesen. Allerdings wird das Organ dann wieder wichtig, wenn der Körper frische T-Zellen benötigt, wie es beispielsweise nach einer Chemotherapie oder bei einer Knochenmarktransplantation der Fall ist. Damit der Patient nicht schwer immundefizient bleibt, müssen die Thymus-Epithelzellen wieder neue T-Zellen ausbilden.

Genkarte des Regulators Foxn1

Forschenden der Universität Basel, des Universitäts-Kinderspital beider Basel und der Universität Oxford ist es nun gelungen, die DNA-Sequenz, die durch das Protein gebunden wird, zu identifizieren. Das Team um Prof. Georg A. Holländer konnte eine Genkarte erstellen, auf der alle DNS Abschnitte verzeichnet sind, die durch Foxn1 reguliert werden. Es zeigte sich, dass Foxn1 fast alle Funktionen des Thymus gänzlich oder teilweise kontrolliert. «Das Protein ist nicht nur am Aufbau des Organs beteiligt, es bleibt auch im Verlauf des Lebens essentiell für dessen Funktionen», erklärt der Immunologe.

Die Forschungsresultate liefern wichtige Erkenntnisse über die regulatorische Funktionen von Thymus-Epithelzellen und könnten dazu beitragen, neue Strategien zum Erhalt der Thymusfunktionen im Alter zu entwickeln. «Jetzt wo wir wissen, was Foxn1 genau macht, können wir darüber nachdenken, wie wir den Thymus auch im Alter funktionsfähig halten, um das Risiko für Autoimmunkrankheiten und erhöhter Anfälligkeit gegenüber Infektionen und Tumoren zu reduzieren», so Holländer.

Originalartikel

Saulius Žuklys, Adam Handel, Saule Zhanybekova, Fatima Govani, Marcel Keller, Stefano Maio, Carlos E. Mayer, Hong Ying Teh, Katrin Hafen, Giuseppe Gallone, Thomas Barthlott, Chris P. Ponting and Georg A. Holländer
Foxn1 regulates key target genes essential for T cell development in postnatal thymic epithelial cells
Nature Immunology (2016), doi: 10.1038/ni.3537


Weitere Auskünfte

  • Georg A. Holländer, Universität Basel, Departement Biomedizin / Universitäts-Kinderspital beider Basel, Tel. +41 61 270 50 69, E-Mail: georg-a.hollaender@unibas.ch
  • Saulius Zuklys, Universität Basel, Departement Biomedizin / Universitäts-Kinderspital beider Basel, Tel. +41 61 207 50 68, E-Mail: saulius.zuklys@unibas.ch
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