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Die Abwehr von Krankheitserregern ist ein Kraftakt für den Körper, der mit hoher Präzision und Geschwindigkeit erfolgen muss. Ein Forschungsteam am CeMM und der MedUni Wien hat unter der Leitung von Christoph Bock und Matthias Farlik untersucht, wie Immunzellen diese Aufgabe meistern. Ihre in Cell Systems veröffentlichte Studie (DOI: 10.1016/j.cels.2025.101346) liefert eine Analyse der molekularen Prozesse in den „Fresszellen“ (Makrophagen) unseres Immunsystems, während sie verschiedene Krankheitserreger bekämpfen. Die Forscher entwickelten dafür eine neue Methode, um mit Hilfe der CRISPR-Genschere und maschinellem Lernen die Regulatoren der Immunantwort in Makrophagen zu identifizieren.
### ACHTUNG SPERRFRIST BIS 08.08.2025, 17:00h ###
Makrophagen (griechisch für „große Fresser“) tragen ihren Namen nicht zufällig: Eindringende Krankheitserreger wie Bakterien oder Viren werden von ihnen erkannt, verschlungen und in ihre biochemischen Bausteine zerlegt. Außerdem senden sie biochemische Signale, um weitere Immunzellen zu rekrutieren, lösen Entzündungen aus und präsentieren Bruchstücke verdauter Krankheitserreger auf ihrer Oberfläche, damit das adaptive Immunsystem eine langfristige Immunität entwickeln kann.
Wenn Makrophagen einem Krankheitserreger begegnen, stehen sie unter enormem Druck: Reagieren sie zu spät oder nicht entschieden genug, kann eine Infektion tödlich verlaufen. Eine überschießende Immunreaktion ist jedoch ebenso schädlich für den Körper. Innerhalb kürzester Zeit muss also eine passgenaue Immunantwort gestartet werden: Biochemische Signal-Kaskaden werden angestoßen, Tausende Gene aktiviert und ein Arsenal an Substanzen produziert – jeweils abgestimmt auf den spezifischen Erreger.
Regulationsnetzwerk entschlüsselt
Um zu verstehen, wie Makrophagen diese Vielzahl an Aufgaben koordinieren, setzten das Team um Christoph Bock (CeMM Principal Investigator und Professor an der MedUni Wien) und Matthias Farlik (Principal Investigator an der MedUni Wien) Makrophagen von Mäusen unterschiedlichen Immunreizen aus, die bakterielle oder virale Infektionen nachahmen. Sie verfolgten die zellulären Veränderungen, indem sie alle paar Stunden die Genaktivität und die Zugänglichkeit der DNA erfassten – und so einen molekularen Zeitplan fanden, nach dem sich die regulatorischen Programme entfalten.
Anschließend identifizierte das Team regulatorische Proteine, die diese Programme steuern: Mithilfe der „Genschere“ CRISPR schalteten sie Hunderte von Genen aus und analysierten die Auswirkungen jeder dieser sogenannten „Knockouts“ auf einzelne Zellen, indem sie deren aktive Gene bestimmten. Diese innovative Methode enthüllte ein Netzwerk aus mehreren Dutzend Regulatoren, die gemeinsam eine jeweils passende Immunantwort auslösen. Zu diesen Regulatoren zählen bekannte Signalwege wie JAK-STAT, aber auch RNA-Splicing-Proteine und Chromatin-Regulatoren, deren Rolle in der Immunregulation bislang wenig verstanden ist.
„Es ist beeindruckend, wie viel Komplexität in diesem uralten Teil unseres Immunsystems steckt, den wir mit Schwämmen, Quallen und Korallen teilen“, sagt Studienleiter Christoph Bock. „Dank der Fortschritte in der CRISPR- Technologie konnten wir die zugrunde liegenden regulatorischen Programme jetzt systematisch untersuchen.“
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Bilder im Anhang
Bild 1: Künstlerische Darstellung einer Makrophage beim Angriff auf Krankheitserreger
Bild 2: Computervisualisierung einer Makrophage mit ihren charakteristischen „Tentakeln“, die sie zur Wahrnehmung ihrer Umwelt, zur Fortbewegung und zur Bekämpfung von Krankheitserregern einsetzt
Bild 3: Die Erstautoren Peter Traxler und Stephan Reichl (vorne) und Letztautoren Matthias Farlik und Christoph Bock (hinten) dieser Studie (© CeMM / Laura Alvarez)
Die Studie „Integrated time-series analysis and high-content CRISPR screening delineate the dynamics of macrophage immune regulation“ erschien in der Zeitschrift Cell Systems. DOI: 10.1016/j.cels.2025.101346
Autor:innen: Peter Traxler*, Stephan Reichl*, Lukas Folkman, Lisa Shaw, Victoria Fife, Amelie Nemc, Djurdja Pasajlic, Anna Kusienicka, Daniele Barreca, Nikolaus Fortelny, André F. Rendeiro, Florian Halbritter, Wolfgang Weninger, Thomas Decker, Matthias Farlik#, Christoph Bock# (* geteilte Erstautorenschaft /# geteilte Projektleitung)
Förderung: Diese Studie wurde vom Wissenschaftsfonds FWF, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und dem Europäischen Forschungsrat (ERC) gefördert.
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Das CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist eine internationale, unabhängige und interdisziplinäre Forschungseinrichtung für molekulare Medizin unter wissenschaftlicher Leitung von Giulio Superti-Furga. Das CeMM orientiert sich an den medizinischen Erfordernissen und integriert Grundlagenforschung sowie klinische Expertise, um innovative diagnostische und therapeutische Ansätze für eine Präzisionsmedizin zu entwickeln. Die Forschungsschwerpunkte sind Krebs, Entzündungen, Stoffwechsel- und Immunstörungen, sowie seltene Erkrankungen und Altern. Das Forschungsgebäude des Institutes befindet sich am Campus der Medizinischen Universität und des Allgemeinen Krankenhauses Wien.
www.cemm.at
Die Medizinische Universität Wien (kurz: MedUni Wien) ist eine der traditionsreichsten medizinischen Ausbildungs- und Forschungsstätten Europas. Mit rund 8.600 Studierenden ist sie heute die größte medizinische Ausbildungsstätte im deutschsprachigen Raum. Mit mehr als 6.500 Mitarbeiter:innen, 30 Universitätskliniken und zwei klinischen Instituten, zwölf medizintheoretischen Zentren und zahlreichen hochspezialisierten Laboratorien zählt sie zu den bedeutendsten Spitzenforschungsinstitutionen Europas im biomedizinischen Bereich. Die MedUni Wien besitzt mit dem Josephinum auch ein medizinhistorisches Museum.
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Wolfgang Däuble
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Phone +43-1/40160-70092
wdaeuble@cemm.at
CeMM
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1090 Vienna, Austria
www.cemm.at
https://doi.org/10.1016/j.cels.2025.101346
Computervisualisierung einer Makrophage mit ihren charakteristischen „Tentakeln“, die sie zur Wahrne ...
Source: CeMM
Copyright: CeMM
Die Erstautoren Peter Traxler und Stephan Reichl (vorne) und Letztautoren Matthias Farlik und Christ ...
Source: Laura Alvarez
Copyright: CeMM / Laura Alvarez
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, all interested persons
Biology, Medicine
transregional, national
Research results
German
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