Wissenschaftler analysieren infizierte Zellen einzeln

Wissenschaftler analysieren infizierte Zellen einzeln
Links Salmonelle (gelb) und rechts Bakterien (rot). (Foto: A.-Emmanuel Saliba)

Würzburg – Forscher der Universität Würzburg haben eine neue Technik entwickelt, mit der sich die Wechselwirkungen einzelner Wirtszellen mit Bakterien analysieren lassen. Das Team hat mit der Technik namens «Single-cell RNA-seq» die Infektion von Makrophagen mit Salmonellen studiert.

In Zellkultur gehalten
Makrophagen sind Zellen des Immunsystems, die zu den weissen Blutkörperchen gehören. Bei Salmonellen handelt es sich um krankheitserregende Bakterien, die über kontaminiertes Essen oder Wasser aufgenommen werden können. Sie verursachen in der Regel Magen-Darm-Entzündungen und Durchfall. Bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem können sie aber den ganzen Organismus überfluten und dann lebensbedrohlich werden.

Weil bis heute weitgehend unklar ist, wie einzelne Makrophagen auf die verschiedenen Lebensweisen der Salmonellen reagieren, hat das Würzburger Forschungsteam Makrophagen in Zellkultur gehalten und sie dann mit Salmonellen infiziert. Danach wurden aus einzelnen Wirtszellen die RNA-Moleküle isoliert und mit Hochdurchsatzsequenzierung analysiert. Dabei liessen sich über 5.000 unterschiedliche RNA-Moleküle pro infizierter Wirtszelle nachweisen. Anschliessend wurde diese Information über die Genexpression jeder einzelnen Zelle mit dem Wachstumsverhalten der Bakterien in Beziehung gesetzt.

Antwort auf Krankheitserreger
Makrophagen, in denen einzelne, ruhende Bakterien sitzen, zeigen eine starke entzündungsfördernde Immunantwort. Sie schütten Botenstoffe aus, die wieder andere Immunzellen an den Ort der Infektion locken sollen. Damit reagieren sie nicht anders als Makrophagen, die nur äusserlich mit den Bakterien in Kontakt kommen. Das heisst: «Diese Makrophagen können die Bakterien in ihrem Inneren nicht erkennen, die fliegen dort sozusagen unter dem Radar», erklärt Emmanuel Saliba, Erstautor der Studie.

Makrophagen, die mit vielen, sich stark vermehrenden Salmonellen infiziert sind, zeigen eine komplett andere, eine anti-entzündliche Immunantwort. «Was hier die Ursache und was die Wirkung ist, können wir leider noch nicht sagen, denn wir haben die Situation bislang nur zu einem einzigen Zeitpunkt nach der Infektion betrachtet», so Salibas Kollege Alexander Westermann. Diese Ergebnisse gewähren neue Einblicke in die Wirtsantwort auf Krankheitserreger. Und mit der neuen Technik lassen sich bakterielle Infektionen in bis dato ungekannter Auflösung studieren – nämlich auf der Ebene einzelner Zellen. (pte/mc/ps)

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