Nobelpreis : Ehrung für einen Toten

Der vor Kurzem verstorbene Ralph Steinman und zwei weitere Forscher machten Entdeckungen, die für Impfstoffe wichtig sind

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Er hat es nicht mehr erleben dürfen. Ralph Steinman hat die Mitteilung, dass er den Nobelpreis für Medizin gewonnen hat, nicht mehr erreicht. „Die Nachricht ist bittersüß, da wir diesen Morgen von Ralphs Familie erfahren haben, dass er vor wenigen Tagen nach einem langen Kampf gegen den Krebs gestorben ist“, heißt es in einer Pressemitteilung der Rockefeller-Universität in New York. Nur wenige Stunden zuvor hatte das Nobelpreiskomitee in Stockholm erklärt, Steinman werde den Nobelpreis für Medizin 2011 zur Hälfte erhalten. Die andere Hälfte teilen sich der amerikanische Immunologe Bruce Beutler und der französische Forscher Jules Hoffmann. Alle drei haben erforscht, wie der Körper Bakterien und Viren, Pilze und Parasiten abwehrt.

Die Statuten des Nobelpreises sehen vor, dass nur lebende Personen geehrt werden dürfen. Nach einer Sitzung am späten Nachmittag entschied sich das Komitee dennoch, am Preis für Steinman festzuhalten. Die Regel solle verhindern, dass der Preis bewusst an Verstorbene verliehen werde, hieß es in einer Pressemitteilung. In diesem Fall sei die Entscheidung aber im Glauben gefallen, dass Steinman noch lebe.

Der Forscher war vor vier Jahren an Bauchspeicheldrüsenkrebs erkrankt. Seitdem kämpfte er gegen den aggressiven Tumor – und nutzte dafür auch die Entdeckungen, für die er nun mit dem Nobelpreis geehrt wurde. 1973 hatte Steinman einen neuen Zelltyp entdeckt, die dendritische Zelle. Das sind große Zellen mit vielen Ausläufern, die im Körper eine Art Wächtertruppe bilden, die Eindringlinge aufspürt und die körpereigene Abwehr aktiviert. „Diese Zellen sind für das Immunsystem außerordentlich wichtig und es ist schon etwas ganz Besonderes gewesen, dass so spät eine so wichtige Zelle noch entdeckt wurde“, sagt Stefan Kaufmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin.

Steinmanns Ergebnisse seien zunächst mit viel Skepsis bedacht worden, erinnert sich Kaufmann. Schließlich glaubten Forscher in den 70er Jahren, alle wichtigen Zellen bereits entdeckt zu haben. Fresszellen (Makrophagen) galten als die entscheidenden Zellen, die das Immunsystem alarmieren, wenn Krankheitserreger in den Körper eindringen. Viele Wissenschaftler glaubten, Steinman habe in seinen Experimenten nicht sauber gearbeitet und lediglich diese Makrophagen beobachtet. Inzwischen ist allerdings klar: Steinman hatte Recht. Dendritische Zellen sind tausendmal effizienter darin, die Körperabwehr aufzuwecken als Makrophagen.

Forscher versuchen deshalb längst, die Zellen in der Therapie einzusetzen, etwa gegen Krebs. Der Ansatz: Dendritische Zellen werden dem Körper entnommen, mit bestimmten Eiweißen beladen, die nur im Tumor vorkommen, und dann wieder in den Körper gespritzt. So sollen sie das Immunsystem auf die wuchernden Zellen abrichten. Im April 2010 wurde so eine Behandlung in den USA erstmals zugelassen: gegen fortgeschrittenen Prostatakrebs. Zahlreiche ähnliche Therapien werden getestet. Auch Steinman behandelte sich selbst mit dem Ansatz. In einer Pressemitteilung der Rockefeller-Universität heißt es, er habe mit dem Selbstversuch sein Leben verlängert. Das nachzuweisen, ist allerdings kaum möglich.

Klar ist aber, dass Steinmans Entdeckung für die Erforschung des Immunsystems sehr wichtig war, genau wie der Beitrag der anderen beiden Preisträger. Deren Geschichte beginnt genau genommen mit der deutschen Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard in den letzten Monaten des Jahres 1979. Damals untersuchte sie zusammen mit Eric Wieschaus hunderte mutierte Fruchtfliegen unter dem Mikroskop, um herauszufinden, wie sich aus einem winzigen befruchteten Ei eine Fliege entwickelt.

Als Nüsslein-Volhard eine mutierte Fliege entdeckte, bei der sich statt einer Bauchseite ein zweiter Rücken entwickelten, rief sie begeistert: „Toll!“ – und der Name der Mutante und des Gens, das bei ihr defekt ist, war geboren. Genau dieses Toll-Gen spielt aber auch eine entscheidende Rolle im Immunsystem, wie Hoffmann und Beutler zeigen konnten.

Die Körperabwehr des Menschen verfolgt zwei verschiedene Strategien: Zum einen gibt es die angeborene Abwehr, die als erste Verteidigungslinie des Körpers dient. Zu ihr gehören Barrieren wie Haut und Schleimhäute, die die Krankheitserreger zunächst überwinden müssen, aber auch Fresszellen, die die typischen Muster vieler Krankheitserreger erkennen und diese Eindringlinge direkt töten.

Lange hielten Forscher die angeborene Abwehr für die überholte Uraltversion des Immunsystems, weitgehend überflüssig gemacht durch den zweiten, neueren Teil des Immunsystems: die adaptive, oder erworbene Abwehr. Sie ist nicht auf ein angeborenes Repertoire angewiesen, sondern stützt sich auf T-Zellen (T-Lymphozyten), die alles als fremd erkennen, was nicht natürlich im Körper vorkommt und B-Zellen, die auch gegen neue Erreger gezielt Antikörper entwickeln können.

Wäre der Körper ein Gebäude, das man sichern wollte, so wäre die angeborene Abwehr die Mauer um das Grundstück, der Stacheldraht darauf, die Selbstschussanlage, die auf alles schießt, das sich bewegt. Das adaptive Immunsystem hingegen wären die ausgebildeten Sicherheitsleute, die das Grundstück patrouillieren und gezielt auf Eindringlinge reagieren.

Inzwischen ist klar: Die adaptive Abwehr ist auf die angeborene angewiesen. Denn die angeborene Abwehr kommt als erstes mit dem Krankheitserreger in Kontakt. Sie entscheidet, in welche Richtung die Immunantwort sich entwickelt. Es ist, als hätte die Sicherheitsmauer Sensoren. Je nachdem, wo welche Sensoren erregt werden, können die Sicherheitsleute dann spezielle Maßnahmen ergreifen.

Jules Hoffmann war der erste, der so einen Sensor beschrieben hat. Er untersuchte, wie Fruchtfliegen Pilzinfektionen bekämpfen. 1995 fand er eine Fliege, dessen Immunsystem sich gegen die Pilze nicht wehren konnte: Das Tier wurde von den winzigen Pilzfäden völlig überwuchert und starb. Die Fliege hatte genau in dem Gen eine Mutation, das schon Nüsslein-Volhard toll fand. Offenbar war das Toll-Gen also für das Immunsystem von entscheidender Bedeutung.

Wenig später gelang es Bruce Beutler, bei Mäusen den Rezeptor zu finden, der das Molekül Lipopolysaccharid (LPS) aus der Zellwand von Bakterien erkennt. Durch die Untersuchung von zahlreichen Mäusen mit Mutationen fand Beutler schließlich heraus, welches Gen die Bauanleitung für den LPS-Rezeptor ist: Es war ein Gen, dass dem Toll-Gen der Fliege so ähnlich war, dass es als Toll-like-Rezeptor (TLR) bezeichnet wurde. Inzwischen sind zahlreiche TLR-Moleküle beschrieben, ebenso wie die Moleküle der Krankheitserreger, die sie aktivieren. Die TLRs sitzen vor allem auch auf den dendritischen Zellen, die Steinman entdeckt hat. Kommt eine solche Zelle mit einem Eindringling in Berührung, werden je nach Erreger verschiedene TLR-Moleküle aktiviert. Die dendritische Zelle setzt Botenstoffe frei, die eine passende (angeborene) Immunantwort auslösen. Dann wandert die Zelle mit dem Erreger ins Lymphsystem, wo sie ihn den T-Zellen präsentiert: Damit beginnt die adaptive Immunantwort. Es entstehen T-Zellen und Antikörper produzierende B-Zellen, die den Angreifer in die Schranken weisen. Die adaptive Immunantwort bringt auch Gedächtniszellen hervor. So kann der Körper schneller reagieren, wenn derselbe Erreger noch einmal angreift, das Prinzip von Impfstoffen.

„Dank dieser Entdeckungen ist es möglich, das Immunsystem in eine bestimmte Richtung zu lenken“, sagt Kaufmann. Auf den Erkenntnissen basieren die Wirkverstärker moderner Impfstoffe.

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