Der Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zeichnet jedes Jahr Forscherinnen und Forscher verschiedener Fachrichtungen aus und gilt als einer der bedeutendsten Wissenschaftspreise Deutschlands. Am 19. März 2018 ist es wieder soweit: Die DFG verleiht elf Wissenschaftlern – darunter vier Frauen und sieben Männer – die Gottfried Wilhelm Leibniz-Preise 2018. Unter den Forschern verschiedener Gebiete sind auch drei Biowissenschaftler – Eicke Latz, Veit Hornung sowie Erika Pearce, die sich alle mit dem menschlichen Immunsystem befassen, und deren Arbeiten Grundsteine für die Entwicklung neuer Behandlungsmöglichkeiten von Krankheiten legen könnten.

(© shutterstock / Meletios Verras)
Die Biologin Erika Pearce forscht am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg zu den Einflüssen des Stoffwechsels auf das Immunsystem. Ein Schwerpunkt ihrer Arbeitsgruppe ist es zu verstehen, wie der Körper die Funktion und Freisetzung der T-Gedächtniszellen kontrolliert. T-Gedächtniszellen sind weiße Blutzellen und waren einmal T-Helferzellen. Infiziert sich der Mensch mit einem Erreger, ist es die Aufgabe der Gedächtniszellen, sich diesen zu „merken“, indem sie spezifische Merkmale des Erregers – die sogenannten Antigene – kopieren und auf ihrer Oberfläche einbauen. Neue Immunzellen werden kurz nach ihrer Bildung auf diese Antigene scharf gestellt, wodurch bei einer erneuten Infektion mit demselben Erreger der Körper viel schneller auf diesen reagieren kann. Ein wichtiges Ergebnis der Arbeit von Pearce und ihrem Team ist die Erkenntnis, dass die Immunantwort vom Blutzuckerspiegel – also vom Stoffwechsel – abhängig ist. Zudem trägt ihre Forschung zum Verständnis der Signalwege in der Zelle bei, die in diesem Zusammenhang relevant sind.

Für ihre Arbeiten auf dem Gebiet der angeborenen Immunität wurden Veit Hornung und Eicke Latz gemeinsam ausgezeichnet. Veit Hornung widmet sich am Genzentrum der LMU München der Frage, wie Zellen Fremdkörper in sich identifizieren. Dabei konnte der Humanmediziner ein System ausmachen, das daran einen besonders großen Anteil hat: die Nukleinsäure-Erkennung. Die Nukleinsäuren DNA oder RNA sind Träger der Erbinformation. Die Zelle steht dabei vor der schwierigen Herausforderung, zwischen eigenen Nukleinsäuren und denen von Fremderregern zu unterscheiden. Bestimmte Proteine (vor allem die zyklische GMP-AMP-Synthase cGAS) besitzen die Fähigkeit, doppelsträngige DNA im Zellplasma zu binden. In menschlichen Zellen kommt Doppelstrang-DNA jedoch nur im Zellkern vor – zytoplasmatische Doppelstrang-DNA muss also durch eine Infektion hervorgerufen werden. Wie Hornung und sein Team zeigen konnten, aktiviert cGAS über einen Signalweg Moleküle der STING-Familie, die wiederum Proteine des Immunsystems freisetzen. Damit haben sie einen wichtigen Mechanismus der Immunabwehr bei Infektionen aufgeklärt.

Auch der Humanmediziner Eicke Latz von der Uniklinik Bonn interessiert sich für Auslöser von Reaktionen des Immunsystems. Neben der Nukleinsäure-Erkennung über cGAS hat die Zelle nämlich noch eine weitere Möglichkeit, auf Fremd-DNA oder -RNA zu reagieren: über den AIM2-Rezeptor. Befindet sich genetisches Material, bspw. von einem Virus im Zellplasma, binden mehrere Proteine an AIM2 und bilden so einen Multiproteinkomplex, der Inflammasom genannt wird. Von diesem können Signale ausgehen, die die Zelle veranlassen, die Apoptose, also den programmierten Zelltod einzuleiten. So wird verhindert, dass sich das Virus vermehrt und anschließend weitere Zellen befällt. Neben der AIM2-Kaskade beschäftigt sich Latz auch mit weiteren Faktoren, die zu einer Stimulation des Immunsystems führen, und entdeckte dabei, dass Harnsäure sowie auch eine ungesunde Ernährung eine dauerhafte „Scharfstellung“ von Abwehrzellen des angeborenen Immunsystems verursachen.

Mit ihren Arbeiten trugen alle drei Forscher zum Verständnis wichtiger Prinzipien der Abwehrprozesse des Körpers bei. Damit gehen auch Erkenntnisse für die mögliche Entwicklung neuer Therapien gegen (Volks-)Krankheiten wie Demenz, Fettleibigkeit oder Arteriosklerose einher. Bei diesen spielen Entzündungsreaktionen eine entscheidende Rolle. So konnte Eicke Latz in früheren Arbeiten zeigen, dass Patienten, die an der Alzheimer-Krankheit leiden, oft eine erhöhte Aktivität des NLPR3-Inflammasoms im Gehirn aufweisen. Während bei der Behandlung von Entzündungskrankheiten häufig komplexe Wirkstoffe wie Antikörper zum Einsatz kommen, liefern die Ergebnisse von Veit Hornung Ansätze für chemisch-synthetische „Small Molecules“, mit denen es möglich sein könnte, das Abwehrsystem des Körpers zu steuern. Und Erika Pearce knüpfte mit ihrer Forschung Verbindungen zwischen Immunologie und Stoffwechselforschung, die zu neuen immunbasierten Medikamenten führen könnten. Bis entsprechende Arzneimittel den Patienten zur Verfügung stehen, werden allerdings noch einige Jahre vergehen – Zeit, in der die Forscher aber weiter den Grundlagen des Lebens auf der Spur sind.