Sonderforschungsbereich 1450

Darstellung organspezifischer Entzündung durch multiskalige Bildgebung

Ein Kennzeichen von Haut-Autoimmunerkrankungen ist die Infiltration von myeloischen Zellen in die Haut und die betroffenen Organe. Entzündungen sind eine häufige, schnelle und angeborene Reaktion des Immunsystems auf sterile oder infektiöse Gewebeschäden oder Autoimmunauslöser. Sie zielen darauf ab, die Gewebezerstörung zu minimieren und die Organfunktion aufrechtzuerhalten, und sind daher lebenswichtig. In den letzten Jahrzehnten wurden bedeutende Fortschritte beim Verständnis der wichtigsten Wege erzielt, die zu Entzündungsprozessen führen. Die organspezifischen Eigenschaften von Entzündungskrankheiten und die lokale Dynamik der Wirkung und Interaktion angeborener Immunzellen sind jedoch noch wenig erforscht. Wichtige Fragen sind das Ausmaß und die funktionelle Relevanz der Polarisierung angeborener Immunzellen in vivo sowie die Folgen lokaler Effektorfunktionen für die Migrationsdynamik und damit den Verlauf organspezifischer Entzündungen. Darüber hinaus haben aktuelle Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten eine erhebliche vaskuläre Heterogenität in verschiedenen Geweben und Organen aufgezeigt, deren Auswirkungen auf Entzündungen bisher noch nicht untersucht wurden. Der SFB „inSight“ bringt ein fakultätsübergreifendes Team von Wissenschaftlern zusammen, mit dem Ziel, die zellulären und molekularen Grundlagen von Entzündungen in verschiedenen Geweben und als Reaktion auf verschiedene Schädigungen durch die Entwicklung innovativer Werkzeuge und neuer zellulärer und molekularer In-vivo-Bildgebungsstrategien zu verstehen.

Die Miniemulsionstechnik ermöglicht die Erzeugung von zwei verschiedenen Nanotransportsystemen auf Proteinbasis: 1. Nanokapseln mit einer Proteinhülle und einem flüssigen, hydrophilen Kern auf Wasserbasis mit gelösten Markern und 2. organische Nanokristalle, die aus einem kristallisierten und fluoreszenzmarkierten Kern (kristallisierbares organisches Molekül und Cy5) bestehen, der von einer stabilisierenden Proteinhülle umgeben ist. Durchflusszytometrische und CLSM-Analysen ergaben, dass alle getesteten myeloischen Zelluntergruppen nahezu zu 100 % positiv für Nanokristalle waren, dass sie aber auch in anderen Immunzellen, einschließlich T- und B-Zellen, nachweisbar waren (in Verbindung mit hohen Freisetzungsraten). Die Verwendung von Nanokapseln ist optimal für direkte In-vivo- und therapeutische Anwendungen mit spezifischer Zielung auf myeloische Zellen und Wirkstofffreisetzung, während die Nanokristalle aufgrund ihrer 100-prozentigen Aufnahmequote für myeloische Zellen hervorragend für In-vitro-Experimente und den adoptiven Transfer von mit Nanotransportern beladenen Zellen geeignet sind. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Nanotransporter können für die nachfolgenden biologischen Experimente angepasst und reproduzierbar hergestellt werden. Das Schicksal der Nanokapseln innerhalb der Zellen konnte mittels korrelativer Licht- und Elektronenmikroskopie erfolgreich verfolgt werden.