(openPR) Forscherinnen und Forscher am Helmholtz Zentrum München haben eine Methode entwickelt, die es erlaubt, aus wenigen Zellen detaillierte Protein-Daten zu gewinnen. Deren Leistungsfähigkeit demonstrierten sie nun an Blutproben von Kindern mit Typ-1-Diabetes und fanden heraus: Die angeborene Immunantwort spielt bei der Krankheit eine größere Rolle als gedacht. Die Arbeit entstand im Rahmen des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und wurde im ‚Journal of Proteome Research‘ publiziert.
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Bei Typ-1-Diabetes greift das eigene Immunsystem die Insulin produzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse an. Wie es genau dazu kommt, ist bislang nicht vollends verstanden. Klar ist jedoch, dass die sogenannten T-Zellen eine entscheidende Rolle dabei spielen.
Die Autoren der aktuellen Studie konzentrierten sich nun auf das Proteom* einer Untergruppe, der CD4+ T-Zellen (T-Helferzellen). Angeführt wurde das Team von Dr. Stefanie Hauck, Leiterin der Abteilung Proteinanalytik und der Core Facility Proteomics, und Prof. Dr. Anette-G. Ziegler, Direktorin des Instituts für Diabetesforschung (IDF) am Helmholtz Zentrum München.
Bisher lag die Schwierigkeit bei solchen Analysen vor allem darin, dass die Anzahl dieser Zellen relativ gering ist. Entsprechend große Probenmengen waren daher für eine Analyse nötig. „Aber gerade bei Kindern möchten wir größere Blutabnahmen natürlich vermeiden. Daher konnten wir solche Untersuchungen bisher nicht durchführen“, erklärt die Fachärztin für Endokrinologie und Diabetes Anette-G. Ziegler.
Ein neues Verfahren erlaubte es den Wissenschaftlern allerdings nun die Analysen mit deutlich weniger Zellen durchzuführen. „Durch den Einsatz hochauflösender Massenspektrometrie konnten wir die benötigte Menge erheblich reduzieren“, berichtet Marlen Lepper, Erstautorin der Studie. „Aus nur 250.000 Zellen konnten wir etwa 6.000 Proteine des T-Helferzell-Proteoms beschreiben.“ Für die Untersuchung zogen die Forscher Proben von 30 Kindern und Jugendlichen heran, bei denen kurz zuvor ein Typ-1-Diabetes diagnostiziert worden war. Diese Daten verglichen sie mit denen aus Proben von 30 gesunden Kindern.
Bei der Auswertung stießen die Forscher dann auf unerwartete Ergebnisse: „Entgegen der Annahme, dass vor allem die adaptive Immunantwort den Typ-1-Diabetes verursacht, fanden wir vor allem Proteine aus der angeborenen Immunantwort**“, erklärt Studienleiterin Stefanie Hauck. „Das weist darauf hin, dass fehlgeleitete Neutrophile beziehungsweise myeloide Blutzellen die Entstehung der Krankheit prägen.“
Diesen Zusammenhang wollen die Forscher künftig weiter unter die Lupe nehmen. Zudem lasse sich die neue Methode auf vielfältige weitere Fragestellungen von klinischer Relevanz übertragen. „Unsere Studie zeigt eindrucksvoll das analytische Potential hochauflösender Massenspektrometrie bei der Phänotypisierung geringer Mengen an Patientenmaterial aus Biobankproben. Darüber hinaus stellen wir der wissenschaftlichen Gemeinde die bislang umfassendste Referenz-Datenbank für die Analyse humaner Proteine zu Verfügung“, so Hauck.
Weitere Informationen
* Als Proteom bezeichnet man die Gesamtheit aller Proteine innerhalb eines definierten Bereiches (beispielsweise Lebewesen, Gewebe, Zelle oder Zellkompartiment).
** Bei der angeborenen Immunantwort ist die Struktur der beteiligten Proteine im Genom festgelegt und somit vorgegeben. Im Gegensatz dazu steht die adaptive Immunantwort, bei der sich der Körper auf den jeweiligen Erreger oder das Antigen einstellt (etwa durch Bildung von Antikörpern).
Hintergrund:
Proteomische Studien im Kontext von T1D beschränkten sich bislang auf die Analyse von Körperflüssigkeiten wie Serum, Plasma oder Urin. Unsere Studie beschreibt nun erstmalig das Proteom von peripheren CD4 positiven T-Zellen in kranken und gesunden Kindern. Auch eine kürzlich erschienene Übersichtsarbeit befasst sich mit der Rolle des angeborenen Immunsystems bei der Entstehung von Typ-1-Diabetes:
Die Doktorandin Marlen Lepper ist Teilnehmerin der Helmholtz Graduate School Environmental Health, kurz HELENA.
Original-Publikation:
Lepper, M.F. et al. (2017): The proteomic landscape of patient-derived CD4+ T cells in recent-onset type 1 diabetes. Journal of Proteome Research, DOI: 10.1021/acs.jproteome.7b00712
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Die Core Facility Proteomics ist eine instrumentelle Analyseplattform am Helmholtz Zentrum München. Sie ermöglicht interessierten Forschergruppen den Zugang zu umfassenden Proteomanalysen an hochsensitiven Massenspektrometern. Das Portfolio reicht von der technischen und wissenschaftlichen Beratung beim Projektdesign und der Probenvorbereitung über die Entwicklung optimierter Analysemethoden bis hin zur eigentlichen Probenmessung und Datenauswertung.
Das Institut für Diabetesforschung (IDF) befasst sich mit der Entstehung und Prävention von Typ 1 Diabetes und Typ 2 Diabetes als Spätfolge eines Gestationsdiabetes. Ein vorrangiges Projekt ist die Entwicklung einer Insulin-Impfung gegen Typ 1 Diabetes. In groß angelegten Langzeitstudien untersucht das IDF den Zusammenhang von Genen, Umweltfaktoren und Immunsystem für die Pathogenese von Typ 1 Diabetes. Mit den Daten der Geburtskohorte BABYDIAB, die 1989 als weltweit erste prospektive Diabetes-Geburtskohorte etabliert wurde, konnten Risikogene sowie Antikörperprofile identifiziert werden. Diese lassen Vorhersagen über Entwicklung und Ausbruch von Typ 1 Diabetes zu und werden die Klassifizierung und den Diagnosezeitpunkt verändern. Das IDF ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC).
Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.V. ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner.
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Quelle: idw
