B-Zellen sind für die Produktion von Antikörpern zuständig und die einzigen Körperzellen, die aktiv ihre DNA mutieren, um neue Antikörper zu erfinden. Ein mathematisches Modell entlarvte nun den bisher einzigen Mechanismus, der zugleich Quantität als auch Qualität der Antikörper stärkt.
Neue Antikörper werden von B-Zellen in den Lymphknoten des Körpers hergestellt. In den Keimzentren durchlaufen diese B-Zellen vorher einen Auswahlprozess. Die Immunzellen vermehren sich, mutieren und verändern dabei ihre Antikörper. Am Ende des Optimierungs-Kreislaufs von Mutation und Selektion stehen im Idealfall Antikörper, die Antigene optimal binden und möglichst effektiv neutralisieren. „Die B-Zellen durchlaufen einen Evolutionsprozess, um sich immer weiter zu verbessern“, sagt Prof. Michael Meyer-Hermann, Leiter der Abteilung „System-Immunologie“ am HZI. Bei dem Selektionsprozess durchlaufen die B-Zellen eine Reihe von Auswahlverfahren. Jedes dieser Verfahren kann man verstärken oder abschwächen. „Die Wirkung kann man intuitiv verstehen: Wenn man den Selektionsdruck verstärkt, führt dies zu weniger Antikörpern, aber dafür sind diese von sehr guter Qualität. Schwächt man den Selektionsdruck ab, ist es umgekehrt, man erhält mehr Antikörper von schlechterer Qualität.“ sagt Meyer-Hermann. Sowohl Masse als auch Klasse mit einem Verfahren zu produzieren, ist der evolutionäre Idealfall. Bisher ging man davon aus, dass es diesen so nicht gibt. In einem mathematischen Modell simulierte Meyer-Hermann die verschiedenen evolutionären Prozesse, die die B-Zellen während der Antikörperproduktion durchlaufen. Die Wissenschaftler wollten damit herausfinden, inwiefern sich die einzelnen Verfahren positiv auf die Selektion auswirken. „Tatsächlich konnten wir zeigen, dass von den drei untersuchten Regulationsprinzipien eines eine rein positive Wirkung aufweist“, sagt Meyer-Hermann. In silico-Photoaktivierung von B-Zellen in der dunklen Zone des Lymphknotens und deren anschließende Wanderung in die helle Zone. © HZI / Meyer-Hermann Als nächstes müssten nun Immunologen den zugrunde liegenden Mechanismus mit Hilfe von Experimenten aufspüren und verstehen. „Sollte das gelingen, könnte man die Antikörperproduktion mit individuell angepassten Medikamenten gezielt steuern und so die Effizienz der körpereigenen Immunabwehr je nach medizinischem Kontext entweder unterstützen oder unterdrücken“, sagt Meyer-Hermann. Originalpublikation: Overcoming the Dichotomy of Quantity and Quality in Antibody Responses, Michael Meyer-Hermann et al.; The Journal of Immunology, doi: 10.4049/jimmunol.1401828; 2014
