Eine neue Mikroskopie-Methode ermöglicht bisher nicht mögliche Einblicke in die Interaktionen zwischen einzelnen Zellen des Immunsystems: Das "Pharmacoscopy" getaufte Verfahren, entwickelt von Wissenschaftern am Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (CeMM), kann schnell ganze Wirkstoffbibliotheken auf ihre immunmodulatorischen Effekte testen.
Die Wissenschafter berichten über das von ihnen patentierte Verfahren in der Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology". Dabei geht es um die Untersuchung von synthetisch hergestellten kleinen Arzneimittelwirkstoff-Molekülen auf das Immunsystem. Dieses besteht aus einer großen Vielfalt an Zelltypen mit unterschiedlichsten Aufgaben. Immunzellen nützen dafür sowohl direkte Kontakte mit anderen Zellen als auch biochemische Signalwege durch Immunbotenstoffe (Chemokine, Zytokine). Den eventuellen Effekt auch bereits aus anderen medizinischen Anwendungen bekannter Arzneimittelwirkstoffe auf das Immunsystem zu untersuchen, war bisher schwierig.
Präzise Vermessung von Immunzelleninteraktionen
Das neue System soll eine Verbesserung bringen. Die Interaktionen von Immunzellen aus dem Blut können mit der am CeMM unter der Leitung von Giulio Superti-Furga entwickelten und in Kollaboration mit der Medizinischen Universität Wien getesteten Methode präzise und zuverlässig vermessen werden, heißt es in einer Aussendung. Das gelinge durch die Kombination eines hochmodernen, automatisierten Hochdurchsatz-Fluoreszenzmikroskops, eines hochauflösenden Bildanalyseverfahrens, das einzelne Zellen erfassen kann sowie eines speziell entwickelten analytischen Algorithmus.
Die Wissenschafter erprobten das System an einer von CeMM-Forscher Stefan Kubicek etablierten 1.402 Substanzen umfassenden Arzneimittelwirkstoff-Bibliothek. Es handelt sich dabei um Substanzen, die aus etablierten Medikamenten synthetischer – nicht biotechnologischer – Herkunft gut bekannt und charakterisiert sind. "Wir konnten mit der Methode bereits feststellen, das zehn Prozent aller zugelassenen (getesteten; Anm.) Medikamente auf die ein oder andere Weise einen Einfluss auf das Immunsystem haben – bei vielen war das bisher völlig unbekannt", sagt Gregory Vladimer, einer der beiden Erstautoren der Studie.
Neue Effekte von bekannten Wirkstoffen entdecken
Ein Beispiel dafür ist der Wirkstoff Crizotinib. Er wurde ursprünglich als Hemmstoff der MET-, ALK- und ROS1-Kinasen zur zielgerichteten Behandlung von nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen entwickelt, bei denen diese Enzyme eine Rolle spielen. Doch es gibt offenbar neben der Enzymhemmung auch noch einen weiteren Effekt des Wirkstoffes. "Bei Crizotinib konnten wir mit 'Pharmacoscopy' verfolgen, wie die Substanz den Krebs für zytotoxische T-Zellen verwundbar macht", erklärt Berend Snijder, ebenfalls Erstautor der Studie. "Dabei wird MHC, ein für das Immunsystem wichtiger Proteinkomplex, von den Krebszellen produziert, was dazu führt, dass die T-Zellen sie erkennen und abtöten können".
"Dies ist die weltweit erste Methode, mit der die Modulation des Immunsystems in derart hoher Auflösung und mit einem derartigen Durchsatz analysiert werden kann", sagt Superti-Furga, Studienleiter und Wissenschaftlicher Direktor des CeMM. Man könne die neue Methode wohl für die Identifizierung zusätzlicher Wirkungen bereits bekannter Substanzen, für die Entdeckung neuer Wirkstoffe und für die Grundlagenforschung einsetzen. (apa, 24.4.2017)