Die menschliche Haut bildet eine wichtige Barriere gegen Mikroorganismen wie zum Beispiel den humanpathogenen Hefepilz Candida albicans. Bei der Analyse von Mechanismen der Wirt-Pathogen-Interaktionen, die etwa bei der Adhäsion und Invasion des Pathogens von Bedeutung sind, bieten 3D-Gewebemodelle große Vorteile: Sie stellen die natürliche Infektionsumgebung wesentlich besser nach als die klassische 2D-Zellkultur.
Durch die Integration von menschlichen Immunzellen in ein 3D-Hautmodell haben wir ein Testsystem entwickelt, das die Analyse von Abwehrmechanismen gegen eindringende Pathogene ermöglicht [1]. Mithilfe dieses Gewebemodells konnten wir bereits dermale Fibroblasten als Zelltyp identifizieren, der eine signifikante Rolle beim Schutz der Haut gegen eine C.-albicans-Invasion spielt.
Aufgrund seiner Eigenschaften ermöglicht das Hautmodell umfangreiche zelltypspezifische, molekularbiologische und funktionelle Analysen. Diese zeigten, dass insbesondere der Immunrezeptor TLR2 und der Botenstoff Interleukin-1β eine entscheidende Rolle dabei spielen, Fibroblasten in einen antimikrobiellen Status zu versetzen bzw. eine antimikrobielle Antwort auszulösen, und zwar in Abhängigkeit von einer akuten Pilzinfektion und der Anwesenheit von CD4-T-Zellen [2].
Diese Studien wollen wir in Zukunft auf andere Pathogene und Epithelien ausweiten, um einen umfassenderen Aufschluss über epitheliale Barrierefunktionen zu erhalten. Dies wird neue Möglichkeiten zur Behandlung von Infektions- und Immunerkrankungen eröffnen, indem Immunmodulatoren gezielt spezifische Signalwege beeinflussen.
ImResFun – Identifizierung von Schutzmechanismen der Haut mithilfe von immunologischen 3D-Gewebemodellen
Oktober 2013 – September 2017
Wir danken der Europäischen Union für die Förderung des Forschungsprojekts »ImResFun« im 7. Forschungsrahmenprogramm FP7-PEOPLE-2013-ITN, Förderkennzeichen 606786.
[1] Kühbacher, A.; Sohn, K.; Burger-Kentischer, A.; Rupp, S. (2017) Immune cell supplemented human skin model for studying fungal infections, Methods Mol Biol 1508: 439-449
[2] Kühbacher, A.; Henkel, H.; Stevens, P.; Grumaz, C.; Finkelmeier, D.; Burger-Kentischer, A.; Sohn, K.; Rupp, S. (2017) Central role of dermal fibroblasts in skin model protection against C. albicans invasion, J Infect Dis 215(11): 1742-1752
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB