Werkzeuge entwickeln, um biologische Prozesse nachzubauen

Das Zusammenspiel von Zellen im menschlichen Körper ist hoch komplex. An der Technischen Universität Wien widmen sich Forschende der Entwicklung biologischer Modellsysteme, mit denen sich zelluläre Prozesse bis auf die Ebene einzelner Moleküle rekonstruieren, beobachten und gezielt manipulieren lassen.

„Wir entwickeln Werkzeuge, mit denen wir biologische Prozesse nachbauen können, um dann gezielt einzugreifen, damit wir Zellabläufe besser verstehen“, sagt Associate Prof. Eva Sevcsik, Leiterin der Gruppe Mikro- und Nanostrukturierte Interfaces an der TU Wien.

Immunantwort

Ihr Spezialgebiet sind T-Zellen und Antigene. T-Zellen sind Teil des Immunsystems. Ihr Job ist es, andere Zellen auf Antigene abzusuchen und damit winzige Bruchstücke von Viren oder Bakterien zu finden. „Sobald sie dann körperfremde Eiweiße erkennt, aktiviert die T-Zelle eine Immunantwort“, sagt Sevcsik.

Die Erkennung ist dabei sehr empfindlich. Manchmal reicht ein einziges Antigen aus, um eine Immunantwort auszulösen. „Dieser Prozess ist seit Jahrzehnten sehr gut untersucht. Wir wissen einiges darüber, beispielsweise welche Proteine bei dem komplexen Prozess beteiligt sind, aber wir wissen nicht, wann und wie die T-Zelle die Entscheidung trifft, sich zu aktivieren oder nicht“, sagt Sevcsik.

DNA falten

So haben die Forschenden unter anderem eine zellreaktive DNA-Origami-Plattform entwickelt, die es erlaubt, Proteinabstände mit Nanometergenauigkeit zu justieren und so die räumlichen Anforderungen an rezeptorvermittelte Signale gezielt zu untersuchen. Mit dem DNA-Origami wird DNA so gefaltet, dass sie als „Nano-Baustein“ für Experimente funktioniert. Auf diese Bausteine können dann Proteine platziert werden, wie auf einem Steckbrett. „Wir können so beispielsweise zwei Antigene mit genau festgelegtem Abstand vor eine T-Zelle platzieren und die Reaktion der T-Zelle testen“, erklärt Sevcsik.

Damit geben die Forschenden vor, was die T-Zelle sieht und erforschen dann, wie sie reagiert und warum. Sevcsik: „Das sind fundamentale Mechanismen in unserem Immunsystem, die wir besser verstehen wollen. Vor allem um gezieltere Therapien zu entwickeln und Krankheiten besser bekämpfen zu können.“