Wirt-Pathogen-Modelle (3D) für die Infektionsbiologie

Zelluläre In-vitro-Modelle sind in der Infektionsforschung von besonderem Nutzen, um Wirt-Pathogen-Interaktionen zu analysieren. Wir entwickeln flexible 3-dimensionale Infektionsmodelle, die neben strukturellen Komponenten der menschlichen Haut auch Immunzellen und Reportersysteme für die Aktivierung von Immunsignalwegen beinhalten können. Diese Modelle werden eingesetzt, um angeborene Immunantworten auf eindringende Pilze und Viren zu untersuchen und Möglichkeiten zur Modulierung solcher Wirtsreaktionen zu identifizieren.

In-vitro-Infektionsmodelle

In-vitro-Modelle erlauben es, molekulare Vorgänge bei Wirt-Pathogen- Interaktionen zu analysieren. Epitheliale Modelle sind in der Infektionsforschung besonders geeignet, um die Interaktion zwischen Pathogenen und Wirtsoberflächen zu untersuchen. Um die Virulenz unterschiedlicher Candida-Stämme zu überprüfen, haben wir beispielsweise In-vitro-Infektionsmodelle entwickelt, um die Infektion humanpathogener Organismen an einem humanen Haut- oder Darmäquivalent nachzubilden.

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Immunkompetente Modelle mit Zellen des Immunsystems

Im Menschen entscheidet vor allem das angeborene Immunsystem, ob es nach der Invasion der Pathogene auch zu einer Infektion kommt. Die angeborenen Abwehrmechanismen gegen Pathogene sind dabei oft stark abhängig von verschiedenen Zelltypen und der 3-dimensionalen Gewebestruktur.

Am Fraunhofer IGB entwickeln wir daher 3D-Infektionsmodelle der Haut, die neben den epithelialen Zellen sowohl strukturelle Bestandteile wie Fibroblasten und Kollagen als auch immunologisch relevante Komponenten wie verschiedene Immunzelltypen enthalten. Solche Modelle werden zur Untersuchung von Mechanismen der Wirt-Pathogen-Interaktion eingesetzt, wobei insbesondere Infektionsvorgänge bei Pilzen (Candida albicans) und Viren (Herpes Simplex Virus, HSV-1) und die Abwehrmechanismen gegen diese Erreger analysiert werden.

 

Identifizierung immunmodulatorischer Substanzen

Darüber hinaus werden diese Modelle in Zukunft vermehrt für die Identifizierung und Validierung immunmodulatorischer Substanzen zur Bekämpfung von Infektionen und immunologischen Erkrankungen eingesetzt. Hierfür wurden Reportersysteme für die Aktivierung von Rezeptoren des angeborenen Immunsystems (PRRs) in verschiedene Zelltypen eines 3D-Hautmodells eingebracht. Diese 3D Reporter-Hautmodelle ermöglichen es, die Aktivierung und Hemmung von zentralen Signalwegen des angeborenen Immunsystems im dreidimensionalen Gewebezusammenhang zu messen.

Referenzprojekte

ImResFun – Identifizierung von Schutzmechanismen der Haut mithilfe von immunologischen 3D-Gewebemodellen

In der Infektionsforschung sind In-vitro-Modelle ideal dazu geeignet, um initiale Vorgänge bei der Kolonisation von epithelialen Oberflächen durch Pathogene zu untersuchen. Ziel ist es neue Mittel zur Bekämpfung von Candida-Infektionen zu finden.

Artikel im Jahresbericht 2015/16

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Targeted Drug Delivery – RNA-vermittelte Therapieoption gegen HSV-1

Mehr als 90 Prozent der Weltbevölkerung sind mit dem Herpes-simplex-Virus Typ-1 (HSV-1) infiziert. Eine wirkungsvolle Therapie der Herpes-Infektion gibt es bis heute nicht. Für die Behandlung von HSV-Infektionen werden bislang ausschließlich Virostatika, meist Nucleosidanaloga, eingesetzt. Ein Ziel ist es daher, einen alternativen Therapieansatz zur Behandlung der HSV-1-Infektion zu entwickeln.

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