Das Forschungsteam des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) und des Stammzellinstituts HI-STEM machte dabei eine überraschende Beobachtung: Selbst nach mehr als 200 Tagen trugen noch 10 bis 15 Prozent der neu identifizierten Blutstammzellen einen Marker für geringe Teilungsaktivität. Bei den bisher bekannten Stammzellen waren es nur rund zwei Prozent. Trotz ihrer langen Ruhephasen behielten die Zellen ihre Fähigkeit, neue Blutzellen hervorzubringen. Außerdem reagierten sie weniger empfindlich auf bestimmte Entzündungsreize. Über die Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachjournal Cell Stem Cell.

Blutstammzellen bleiben durch lange Ruhephasen funktionsfähig

Blutstammzellen sitzen im Knochenmark und können sich selbst erneuern. Häufige Zellteilungen können ihre langfristige Regenerationsfähigkeit jedoch beeinträchtigen. Deshalb verbringen viele dieser Zellen einen großen Teil ihres Lebens im Ruhezustand und werden erst bei Bedarf aktiv. Die besonders langlebige Zellgruppe könnte eine Reserve bilden, auf die der Körper über lange Zeit zurückgreifen kann.

Lange orientierten sich Wissenschaftler bei der Identifizierung von Blutstammzellen vor allem am Oberflächenprotein CD150. Zellen ohne dieses Merkmal wurden häufig nicht als langlebige Blutstammzellen berücksichtigt. Die Heidelberger Wissenschaftler fanden jedoch eine bislang weitgehend übersehene Gruppe, die kein CD150 trägt, dafür aber das Protein EPCR. Sie bezeichnen diese Zellen als LT-HSC2.

Entdeckung erweitert bekannte Stammzellreserve um mehr als 15 Prozent

Mit dem zusätzlichen Erkennungsmerkmal EPCR lassen sich die unterschiedlichen Stammzellgruppen gezielter voneinander unterscheiden. Nach Angaben der Wissenschaftler erweitert die neu charakterisierte Population den bekannten Bestand langfristig funktionsfähiger Blutstammzellen um mehr als 15 Prozent.

Die beiden Gruppen unterscheiden sich vor allem in drei Eigenschaften:

• Ruhephasen: Die neu identifizierten Stammzellen teilen sich besonders selten und bewahren ihre Regenerationsfähigkeit über lange Zeit.
• Entzündungen: Sie verlassen ihren Ruhezustand bei bestimmten Entzündungssignalen seltener als herkömmliche Blutstammzellen.
• Blutbildung: Sie entwickeln sich bevorzugt zu Lymphozyten, während die bisher bekannten Stammzellen stärker auf rote Blutkörperchen und Blutplättchen ausgerichtet sind.

Entzündungen aktivieren die neue Stammzellreserve seltener

Bei Infektionen und Entzündungen benötigt der Körper häufig zusätzliche Abwehrzellen. Bestimmte Botenstoffe regen deshalb Blutstammzellen zur Teilung an. Wiederholte Aktivierungen können jedoch ihre langfristige Regenerationsfähigkeit beeinträchtigen.

Die Heidelberger Wissenschaftler untersuchten unter anderem die Reaktion auf Interleukin-1 und Signale des Typ-I-Interferonsystems. Bei den neu identifizierten Stammzellen fiel die Aktivierung durch diese Entzündungsreize in den Mäusen geringer aus. Dieser Schutz könnte dazu beitragen, dass die Zellen ihre Funktion besonders lange behalten. Welche biologischen Mechanismen ihren ausgeprägten Ruhezustand aufrechterhalten, ist noch nicht vollständig geklärt.

Auch einzelne Stammzellen können langfristig neues Blut bilden

Die neu charakterisierten Zellen entwickeln sich bevorzugt zu Lymphozyten. Diese weißen Blutkörperchen gehören zur gezielten Immunabwehr und erkennen unter anderem Krankheitserreger. Dennoch können die Stammzellen auch rote Blutkörperchen, Blutplättchen und weitere Immunzellen hervorbringen.

Bei Transplantationsversuchen reichten bereits 30 dieser Stammzellen aus, um in Mäusen über mehr als 48 Wochen verschiedene Blutzelltypen zu bilden. Auch nach einer zweiten Transplantation blieb diese Fähigkeit erhalten. Weitere Experimente mit einzelnen Stammzellen bestätigten die langfristige Regenerationsfähigkeit zumindest eines Teils dieser Population.

Entdeckung könnte Leukämie-Therapien künftig verbessern

„Wir zeigen hier, dass Blutstammzellen keine einheitliche Zellpopulation darstellen, sondern verschiedene Untergruppen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Aufgaben umfassen“, erklärt Erstautorin Dawn Lin in der Pressemitteilung des Deutschen Krebsforschungszentrums.

Bei Leukämie und anderen schweren Bluterkrankungen kommen Stammzelltransplantationen zum Einsatz. Dabei sollen gesunde Stammzellen nach einer intensiven Behandlung die Blutbildung wiederherstellen. Besonders langlebige und dauerhaft funktionsfähige Zellen könnten für die Weiterentwicklung solcher Therapien interessant sein.

Studienleiter Andreas Trumpp sieht außerdem Potenzial für die Erforschung des Alterns. Ein besseres Verständnis der Stammzellreserven könnte künftig helfen, den altersbedingten Leistungsabfall von Blutbildung und Immunsystem zu verhindern. Bislang wurden die besonders ruhenden Zellen allerdings nur bei Mäusen untersucht. Ob eine vergleichbare Population auch beim Menschen existiert, ist noch nicht bewiesen. Laut Trumpp gibt es erste Anhaltspunkte dafür. Das Heidelberger Team will diese als Nächstes untersuchen.

Kurz zusammengefasst:

• Entdeckung: Heidelberger Forscher haben bei Mäusen Blutstammzellen entdeckt, die außergewöhnlich lange ruhen und ihre Fähigkeit zur Blutbildung bewahren.
• Besonderheit: Nach über 200 Tagen trugen noch 10 bis 15 Prozent dieser Zellen einen Ruhemarker, bei herkömmlichen Stammzellen waren es nur zwei Prozent.
• Bedeutung: Die Entdeckung könnte helfen, das Immunsystem im Alter länger leistungsfähig zu halten und Stammzelltherapien zu verbessern – beim Menschen ist das noch nicht nachgewiesen.

Übrigens: Das Immunsystem altert nicht bei allen Menschen gleich schnell. Wissenschaftler fanden heraus, dass das Verhältnis bestimmter Abwehrzellen im Blut mit dem Risiko für chronische Krankheiten und einen frühen Tod zusammenhängt. Mehr dazu in unserem Artikel über das biologische Alter des Immunsystems.

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Wissenschaftler der Washington University School of Medicine (WashU) und internationaler Forschungseinrichtungen untersuchten rund 12,4 Millionen Immunzellen von 2.609 Menschen. Zusätzlich werteten sie Blutproteine und Gesundheitsdaten von 48.620 Teilnehmern der britischen UK Biobank aus. Über einen Beobachtungszeitraum von etwa 17 Jahren war ein bestimmtes, anhand der Blutproteine geschätztes Immunzellprofil mit einer erhöhten Sterblichkeit verbunden. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Immunity.

Bestimmte Immunzellen verändern sich im Alter stark

Bei jungen Erwachsenen verfügt das Immunsystem über einen großen Vorrat sogenannter naiver T-Zellen. Diese Abwehrzellen sind noch nicht auf einen bestimmten Krankheitserreger spezialisiert und können auf neue Infektionen reagieren. Auch für die Immunantwort auf Impfungen sind sie wichtig. Mit zunehmendem Alter schrumpft dieser Vorrat, während bereits spezialisierte Gedächtniszellen häufiger werden.

Besonders auffällig sind Veränderungen innerhalb der sogenannten CD8-T-Zellen. Diese gehören zu den weißen Blutkörperchen und sind auf die Abwehr spezialisiert. Sie erkennen virusinfizierte oder krankhaft veränderte Körperzellen und können diese gezielt zerstören. Zwei Untergruppen unterscheiden sich durch bestimmte Eiweiße, sogenannte Granzyme. Ihr Mengenverhältnis hängt eng mit dem Gesundheitszustand zusammen.

Zwei Arten von Immunzellen altern unterschiedlich

Granzyme sind Werkzeuge der körpereigenen Abwehr. Einige helfen dabei, gefährliche Zellen zu zerstören, andere beeinflussen die Zusammenarbeit verschiedener Immunzellen. Besonders interessant sind zwei Gruppen von T-Gedächtniszellen:

• Granzyme-B-Zellen: Sie können infizierte oder krankhaft veränderte Körperzellen gezielt abtöten. Ein hoher Anteil war mit chronischen Erkrankungen und erhöhter Sterblichkeit verbunden.
• Granzyme-K-Zellen: Sie sind weniger gut erforscht und könnten weitere Abwehrzellen alarmieren. Ein vergleichsweise hoher Anteil war mit günstigerem gesundheitlichem Altern verbunden.

Mit zunehmendem Alter können sich beide Zellgruppen vermehren. Bei gesundheitlich belasteten Menschen verschiebt sich ihr Verhältnis jedoch häufiger zugunsten der Granzyme-B-Zellen. Auch das Cytomegalievirus (CMV) beeinflusst diese Entwicklung. Der weitverbreitete Erreger verbleibt nach einer Infektion lebenslang im Körper und kann die Zusammensetzung der Immunabwehr dauerhaft verändern.

Bestimmtes Zellprofil erhöht das Sterberisiko

Für die langfristige Risikobewertung nutzten die Wissenschaftler ein Rechenmodell. Anhand bestimmter Blutproteine schätzte es den Anteil der Granzyme-B-Gedächtniszellen. Direkte Zellzählungen lagen für die Teilnehmer der UK Biobank nicht vor.

Menschen mit besonders hohen geschätzten Werten starben während der Nachbeobachtung häufiger als Teilnehmer mit niedrigeren Werten. Der Zusammenhang bestand in allen drei untersuchten Altersgruppen zwischen 40 und 70 Jahren. Auch nach Berücksichtigung von Alter und Geschlecht blieb er bestehen. Eine konkrete Zahl zusätzlicher Todesfälle lässt sich aus den veröffentlichten Angaben nicht ableiten.

Diabetes und Bluthochdruck treten häufiger auf

Auch das Erkrankungsrisiko unterschied sich. Menschen mit höheren geschätzten Granzyme-B-Werten entwickelten häufiger Typ-2-Diabetes, Bluthochdruck, Lebererkrankungen oder Nierenversagen. Weitere Zusammenhänge betrafen Autoimmunerkrankungen und schwere Infektionen. Besonders bei den 60- bis 70-Jährigen waren viele dieser Beziehungen stärker ausgeprägt.

Im Blut fanden sich außerdem häufiger erhöhte Konzentrationen bestimmter Entzündungsmarker. Dazu gehörten das C-reaktive Protein (CRP) und der Botenstoff Interleukin-6. Beide können bei Entzündungsprozessen ansteigen. Die veränderte Immunzellzusammensetzung könnte somit mit einer dauerhaften Belastung des Immunsystems zusammenhängen. Ob die betreffenden Zellen solche Erkrankungen fördern oder selbst auf bereits vorhandene Belastungen reagieren, ist bislang ungeklärt.

Marina Terekhova von der Washington University erklärt: „Ein höherer Anteil von Granzyme-B-Zellen bei einem gesunden Menschen bedeutet möglicherweise, dass das Immunsystem bereits auf etwas reagiert.“ Das sei noch keine medizinische Diagnose, könne aber auf eine ungünstige gesundheitliche Entwicklung hinweisen.

Einfacher Bluttest soll Warnzeichen früh erkennen

Bislang benötigt die zuverlässige Unterscheidung der beiden Immunzellgruppen aufwendige Labortechnik. Besonders präzise gelingt sie durch die Untersuchung der Genaktivität einzelner Zellen. Für eine routinemäßige Vorsorge wäre das Verfahren derzeit zu kompliziert und kostspielig.

Das Team um Maxim Artyomov arbeitet deshalb an einem einfacheren Bluttest für gewöhnliche Laborgeräte. Er soll auffällige Immunzellmuster erkennen, bevor chronische Erkrankungen Beschwerden verursachen. Artyomov zieht einen Vergleich zur Wartung eines Autos: Der Ölstand lässt sich kontrollieren, bevor die Warnleuchte des Motors angeht.

Ein solcher Test könnte Ärzten künftig Hinweise auf gesundheitliche Belastungen liefern und weiterführende Untersuchungen ermöglichen. Allerdings ist das Verfahren noch nicht für die klinische Routine verfügbar. Ob es das individuelle Erkrankungs- oder Sterberisiko zuverlässig vorhersagen kann, muss sich erst bestätigen.

Offen bleibt außerdem, ob sich ungünstige Immunzellmuster durch eine Behandlung verändern lassen. Medikamente könnten die Zusammensetzung der Abwehrzellen beeinflussen, doch entsprechende Daten fehlten in der Untersuchung. Ebenso ist unklar, wie stabil das Verhältnis der beiden Zellgruppen bei einzelnen Menschen über viele Jahre bleibt.

Kurz zusammengefasst:

• Das Immunsystem altert bei jedem Menschen unterschiedlich: Das Verhältnis bestimmter Immunzellen im Blut hängt mit dem biologischen Alter und dem Gesundheitszustand zusammen.
• Mehr Granzyme-B-Zellen können ein Warnsignal sein: Ein hoher geschätzter Anteil dieser Abwehrzellen war mit einem erhöhten Risiko für chronische Krankheiten und einen frühen Tod verbunden.
• Ein neuer Bluttest könnte Risiken früher erkennbar machen: Das Verfahren befindet sich noch in der Entwicklung und ist bislang nicht für die medizinische Vorsorge geeignet.

Übrigens: Nicht nur das Lebensalter beeinflusst unsere Abwehrkräfte – auch Rauchen, Übergewicht und chronische Infektionen können das Immunsystem vorzeitig altern lassen. Welche fünf Faktoren dabei eine Rolle spielen, mehr dazu in unserem Artikel.

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Ein Team um die Professorin Luisa Petti arbeitet an Sensoren, die gesundheitsrelevante Stoffe direkt auf der Haut erfassen sollen. Einer davon stammt von Forscher Moritz Ploner. „Unser Ziel ist es, anhand des Schweißes Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand eines Menschen zu ziehen“, erklärt Ploner in der Mitteilung der Universität.

Immunbotenstoffe liefern erste Hinweise

Ploners Entwicklung richtet sich auf sogenannte Zytokine. Diese Eiweißstoffe dienen dem Immunsystem als Botenstoffe und steuern unter anderem Entzündungsreaktionen. Ihre Konzentration kann sich bei verschiedenen Erkrankungen verändern. Auch im Schweiß kommen diese Botenstoffe vor. Veränderungen ihrer Konzentration könnten künftig mittels Sensoren Hinweise auf Entzündungsprozesse und bestimmte Erkrankungen liefern, ohne dass dafür Blut abgenommen werden muss.

Besonders interessant sind zwei dieser Botenstoffe: Interleukin-6, kurz IL-6, und der Tumornekrosefaktor alpha (TNF-alpha). Beide sind an Entzündungsprozessen beteiligt. Veränderungen ihrer Konzentration können beispielsweise bei schweren Infektionen oder anderen Erkrankungen auftreten. Solche Werte allein reichen allerdings nicht aus, um Krebs, Parkinson oder eine Sepsis zu diagnostizieren. Dafür braucht es weitere medizinische Untersuchungen. Doch könnten die in Bozen entwickelten Sensoren als erste Hinweisgeber auf die Notwendigkeit weiterer Diagnostik dienen.

Die technische Grundlage beschreibt das Forschungsteam bereits in einer Veröffentlichung im Fachjournal IEEE Sensors Letters aus dem Jahr 2024. Darin gelang der Nachweis von IL-6 in künstlichem Schweiß bereits bei Konzentrationen ab 0,2 Pikogramm pro Milliliter. Ein Pikogramm entspricht einem Billionstel Gramm. Selbst winzige Mengen des Immunbotenstoffs erzeugten damit ein messbares Signal. Die Arbeit dokumentiert allerdings noch keinen Sensor, der beide Biomarker, also auch TNF-alpha, unabhängig voneinander gleichzeitig misst.

Wie Goldpartikel und DNA-Stücke den Schweiß entschlüsseln

Der Sensor besteht aus einer biegsamen Kunststofffolie mit aufgedruckten Elektroden aus Kohlenstoff. Sie lassen sich vergleichsweise günstig herstellen und passen sich der Körperoberfläche an. Damit das System die gesuchten Stoffe erkennt, versehen die Forschenden die Elektroden mit winzigen Goldpartikeln und speziellen DNA-Stücken, sogenannten Aptameren.

Diese Aptamere funktionieren ähnlich wie ein passender Schlüssel: Sie binden gezielt an bestimmte Moleküle. Trifft IL-6 auf die entsprechend vorbereitete Oberfläche, verändert sich ein elektrisches Messsignal. Daraus lässt sich auf die Konzentration des Botenstoffs schließen. Die Goldpartikel vergrößern dabei die wirksame Oberfläche der Elektrode und schaffen zusätzliche Bindungsstellen.

Sensor unterscheidet verschiedene Immunbotenstoffe zuverlässig

Im Labor reagierte der Sensor empfindlich auf IL-6. Ein anderer Immunbotenstoff, TNF-alpha, störte die Messung auch dann nicht, wenn seine Konzentration zehnmal höher lag als die von IL-6. Solche Unterschiede sind wichtig, da Schweiß zahlreiche Stoffe enthält, die eine Messung beeinflussen können.

Laut Universität hat Ploner den Sensor inzwischen nicht nur mit künstlichem Schweiß, sondern auch mit Schweißproben von 20 Menschen erprobt. Dabei funktionierte der Nachweis trotz unterschiedlicher Zusammensetzung und Säuregrade der Proben.

Funktioniert Messen auch ohne Schwitzen?

Die verfügbare Schweißmenge kann zur Hürde einer zuverlässigen Messung werden, wenn sich Menschen zu wenig bewegen oder sich in einer kühlen Umgebung aufhalten. Deshalb entwickelt das Team ein Verfahren, das die Schweißbildung örtlich anregen soll, wenn zu wenig für eine Analyse produziert wird. Ein sehr schwacher, laut Forscherteam nicht wahrnehmbarer elektrischer Strom könnte dafür sorgen, dass ausreichend Flüssigkeit entsteht.

Anschließend muss der Schweiß zuverlässig zum Sensor gelangen. Dafür haben die Forschenden ein System mit winzigen Flüssigkeitskanälen entwickelt. Diese nehmen den Schweiß von der Haut auf und transportieren ihn zur Messfläche. Langfristig sollen Sensor, Flüssigkeitstransport und elektronische Auswertung in einem einzigen tragbaren Gerät zusammenarbeiten.

Tragbares Gerät soll künftig viele Biomarker überwachen

Künftig möchte das Team weitere Immunbotenstoffe und Hormone erfassen. So könnten mehrere gesundheitlich relevante Werte über längere Zeit beobachtet werden.

Bislang fehlt jedoch der Nachweis, dass sich aus den Messwerten zuverlässig konkrete Krankheiten erkennen lassen. Auch die dauerhafte Funktion unter Alltagsbedingungen muss das Team noch prüfen. Für seine Forschungsarbeit erhielt Ploner den ersten Preis in der Kategorie Naturwissenschaften beim Euregio Young Researcher Award 2026. Die Auszeichnung würdigt Nachwuchsforschende aus Tirol, Südtirol und dem Trentino.

Kurz zusammengefasst:

• Unser Schweiß kann Hinweise auf die Gesundheit liefern: Er enthält Immunbotenstoffe wie Interleukin-6 (IL-6), deren Konzentration sich bei Entzündungen und bestimmten Erkrankungen verändern kann.
• Ein neuer Sensor erkennt selbst kleinste Mengen dieser Stoffe: Mithilfe von Goldpartikeln und speziellen DNA-Stücken lassen sich Immunbotenstoffe nachweisen, ohne dafür Blut abzunehmen.
• Die Technik ist noch in der Entwicklung: Künftig könnte ein tragbares Gerät Gesundheitswerte direkt auf der Haut überwachen, konkrete Krankheiten lassen sich damit jedoch nicht diagnostizieren.

Übrigens: Nicht nur Gesundheitschecks könnten mit flexiblen Sensoren gemacht werden – ein neuartiges Ultraschallpflaster soll künftig das Herz über Stunden hinweg überwachen und Auffälligkeiten zwischen Arztterminen sichtbar machen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © unibz Universität Bozen

Diese Zellen melden normalerweise Reize wie Juckreiz oder Schmerz an das Nervensystem. Im Mausmodell veränderten sie sich nach einem ersten Kontakt mit bestimmten Allergenen – doch nur vorübergehend. Beim nächsten Reiz reagierten sie stärker und lösten frühe Schritte der allergischen Immunantwort aus. Dieses „neuroimmmune Gedächtnis“ könnte verantwortlich für das Entstehen von Allergien sein. Gemeint ist mit „Gedächtnis“ allerdings nicht ein Erinnerungsspeicher wie im menschlichen Gehirn, sondern eine länger anhaltende Veränderung innerhalb der Zellen.

Mass General Brigham, ein Verbund mehrerer US-Krankenhäuser und führender Forschungseinrichtungen, berichtet über die Arbeit eines Forscherteams um Xueping Zhu und Caroline L. Sokol zu sensorischen Nervenzellen, die sich nach wiederholtem Kontakt mit bestimmten Allergenen veränderten. Sie erschien im Fachjournal Immunity.

Warum entstehen Allergien – Nervenzellen speichern offenbar frühere Kontakte

Die Forschenden knüpften an frühere Befunde an, wonach sensorische Nervenzellen bestimmte Allergene direkt erkennen können. Sokol beschreibt die Ausgangsidee so: „Wir fragten uns, ob ein erster Allergenkontakt eine Spur hinterlassen könnte – nicht genug, um allein eine vollständige allergische Reaktion auszulösen, aber genug, um die Nervenzellen beim nächsten Mal stärker reagieren zu lassen.“

Für ihre Versuche verwendeten die Wissenschaftler das Allergen Papain, ein Enzym aus der Papaya, das Eiweiße spalten kann. Mäuse kamen zweimal im Abstand von sieben Tagen damit in Kontakt. Beim zweiten Mal fiel ihre allergische Reaktion heftiger aus, sie kratzten sich deutlich mehr. Zudem wurden mehr Abwehrzellen aktiviert, die an allergischen Reaktionen beteiligt sind. Wurde Papain vorher durch Hitze unwirksam gemacht, blieb dieser verstärkte Effekt aus. Offenbar war also die eiweißspaltende Wirkung des Allergens nötig.

Nach dem ersten Kontakt blieben die beteiligten Nervenzellen für eine gewisse Zeit verändert. Dabei schalteten sie ihren Energiestoffwechsel hoch und bauten ihre Mitochondrien, die „Kraftwerke“ der Zellen, um. Beim nächsten Allergenkontakt konnten sie dadurch schneller und stärker reagieren. Sie setzten außerdem eine größere Menge des Botenstoffs „Substanz P“ frei. Dieser lockt weitere Immunzellen an und verstärkt die allergische Reaktion.

Sensibilisierte Nervenzellen reagieren auch auf andere ähnliche Reize

Die Verstärkung ließ sich gezielt unterbrechen. Fehlte ein bestimmter Stoffwechsel-Schalter namens mTORC1 in der Zelle, der unter anderem Energieversorgung und Zellaktivität steuert oder war ihre mitochondriale Stabilität gestört, verschwand der Trainingseffekt der Zellen auf das Allergen. Die erste Reaktion auf ein Allergen blieb jedoch weitgehend erhalten. Das spricht für einen Unterschied zwischen der normalen Wahrnehmung eines Allergens und der späteren Verstärkung.

Eine bloße Aktivierung der Nervenzellen genügte ebenfalls nicht: Capsaicin, der scharfe Stoff aus Chilischoten, löste keine vergleichbare Prägung aus. Offen ist noch, welcher molekulare Sensor den ersten Schritt dieses Vorgangs auslöst.

Besonders auffällig war ein weiterer Versuch. Ein erster Kontakt mit Papain verstärkte auch später die Reaktion auf Hausstaubmilben und den Schimmelpilz Alternaria alternata. Diese Allergene unterscheiden sich molekular von Papain, besitzen aber ebenfalls eiweißspaltende Enzyme.

Die Nervenzellen scheinen daher nicht die exakte Struktur eines Allergens zu „erinnern“. Stattdessen könnte eine gemeinsame Eigenschaft der Reize den trainierten Zustand auslösen. Im Mausmodell entstanden so stärkere Immunantworten auch gegen ein anderes Allergen als beim ersten Kontakt. Das könnte erklären helfen, warum sich Empfindlichkeiten im Lauf der Zeit ausweiten.

Allergische Reaktion in den Zellen bleibt nicht dauerhaft

Diese Art von Prägung war jedoch nicht von Dauer. Nach 21 Tagen war die verstärkte Reaktion im Mausmodell noch nachweisbar, nach 28 Tagen dagegen nicht mehr. Auch die mTORC1-Aktivität näherte sich dann wieder dem Ausgangsniveau. „Das allergische Gedächtnis in den Nervenzellen verblasste mit der Zeit in unseren Modellen,“ erklärt Sokol. Für sie ist dieser Vorgang ermutigend: Ihr Team untersucht nun, ob sich dieser Zustand gezielt zurücksetzen lässt. Die Autoren halten das zeitlich begrenzte Fenster auch hinsichtlich saisonaler Allergenkontakte für interessant, wenn verschiedene Auslöser innerhalb weniger Wochen auftreten.

Für Menschen lässt sich daraus noch keine Behandlung ableiten. Direkte Belege für ein solches Training sensorischer Nervenzellen beim Menschen fehlen zudem aktuell. Untersucht wurden bisher lediglich frühe Schritte der Sensibilisierung wie Juckreiz und die Aktivierung von T-Helferzellen, jene Immunreaktion, die an der Entstehung von Allergien beteiligt ist.

Spätere Vorgänge wie die Bildung von IgE-Antikörpern, die Aktivierung von Mastzellen oder schwere allergische Reaktionen gehörten nicht zum Versuchsmodell. Auch könnten noch andere Zellen im Gewebe an der allergischen Prägung beteiligt sein. Offen bleibt außerdem, ob der Mechanismus auch bei Allergenen ohne eiweißspaltende Enzyme vorkommt.

Kurz zusammengefasst:

• Wiederholte Kontakte mit bestimmten Allergenen könnten sensorische Nervenzellen vorübergehend „prägen“, sodass sie beim nächsten Kontakt stärker reagieren und frühe Schritte einer allergischen Immunantwort verstärken.
• Im Mausmodell hing dieser Effekt mit dem Zellschalter mTORC1 und Veränderungen der Mitochondrien zusammen; dadurch wurden die Nervenzellen reaktionsbereiter und setzten mehr allergiefördernde Botenstoffe frei.
• Die Prägung hielt nur einige Wochen an und verstärkte teils auch Reaktionen auf andere Allergene. Doch ob derselbe Mechanismus beim Menschen dazu beiträgt, dass sich mehrere Allergien entwickeln, ist bislang nicht belegt.

Übrigens: Nicht nur wiederholte Allergenkontakte könnten Reaktionen verstärken – auch ein akuter Virusinfekt kann das Immunsystem so verändern, dass Allergien heftiger ausfallen. Welche Immunzellen dabei offenbar besonders reaktionsfreudig werden und warum das Risiko nur vorübergehend steigt, erklärt eine Studie. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Xueping Zhu

Die Auswertung stammt aus der NutriNet-Santé-Kohorte mit 89.953 Erwachsenen. Zu Beginn hatten die Teilnehmer weder Typ-2-Diabetes noch Krebs, ihr Durchschnittsalter lag bei 42 Jahren. Über 7,2 Jahre traten 966 neue Diabetesfälle auf. Die Forscher berücksichtigten unter anderem Alter, Geschlecht, Bewegung, Ernährungsqualität, Rauchen und Vorerkrankungen. Die Ergebnisse werden auf der Jahrestagung der European Association for the Study of Diabetes in Mailand vorgestellt und sind noch vorläufig.

Warum rotes Fleisch Diabetes fördern könnte

Neu5Gc kommt bei vielen Säugetieren natürlicherweise vor. Menschen können diesen Zucker dagegen nicht selbst herstellen, weil eine alte genetische Veränderung das dafür nötige CMAH-Gen außer Funktion setzte. Über Lebensmittel gelangt Neu5Gc dennoch in den Körper. Besonders viel steckt in rotem Fleisch, kleinere Mengen finden sich auch in Milchprodukten.

Nach dem Verzehr nimmt der Körper Neu5Gc auf. Ein Teil davon kann sich anschließend in menschlichen Zellen und Geweben wiederfinden. Das Immunsystem erkennt das Molekül dort als körperfremd und bildet Antikörper dagegen. Auf diese Weise könnte eine länger anhaltende Immunreaktion entstehen. Solche Entzündungsprozesse wurden bereits mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs in Verbindung gebracht. Nun prüfen Forscher, ob sie auch beim Typ-2-Diabetes eine Rolle spielen könnten.

Ein fremder Zucker löst eine Immunreaktion aus

„Unsere Ergebnisse stützen chronische Entzündungen als möglichen Mechanismus, der den Verzehr von rotem Fleisch mit Typ-2-Diabetes verbindet“, sagt Studienleiter Leopold Fezeu von der Université Sorbonne Paris Nord. Der Zusammenhang lasse sich nur teilweise durch die verzehrte Fleischmenge und das Körperfett erklären. Je höher die geschätzte Neu5Gc-Aufnahme aus Fleisch lag, desto höher fiel auch das Diabetesrisiko aus.

In der Gruppe mit der höchsten Neu5Gc-Aufnahme verzehrten Männer im Mittel 97 Gramm rotes Fleisch pro Tag, Frauen 73 Gramm. Einschließlich verarbeitetem Fleisch lagen die Werte bei 136 beziehungsweise 96 Gramm. In der zweithöchsten Gruppe war das Diabetesrisiko um 41 Prozent erhöht, in der höchsten um 63 Prozent. Die Mengen sind jedoch keine Schwellenwerte und erlauben keine Aussage darüber, ab welcher Portion das Risiko steigt.

Bei viel rotem Fleisch steigt das Risiko deutlich

Nachdem die Forscher zusätzlich die gesamte Menge an rotem Fleisch in die Berechnung einbezogen hatten, wurde der Zusammenhang mit Neu5Gc schwächer und war statistisch nicht mehr eindeutig. Damit lässt sich nicht belegen, dass Neu5Gc allein für das höhere Diabetesrisiko verantwortlich ist. Andere Bestandteile von Fleisch, darunter Hämeisen, könnten ebenfalls beteiligt sein.

Auch Übergewicht erklärt den Zusammenhang nur zum Teil. Nach Berechnungen des Teams entfielen etwa 13 Prozent der Verbindung zwischen Neu5Gc aus Fleisch und Typ-2-Diabetes auf Adipositas. Die Forscher vermuten deshalb weitere biologische Wege, etwa Entzündungsreaktionen an insulinproduzierenden Zellen oder in Geweben, die auf Insulin reagieren. Solche Mechanismen müssen noch direkt untersucht werden.

Rotes Fleisch und Diabetes bleiben eng verknüpft

Bei Neu5Gc aus Milchprodukten fanden die Forscher dagegen keinen Zusammenhang mit Typ-2-Diabetes. Eine mögliche Erklärung liegt im niedrigeren Neu5Gc-Gehalt von Milch und in den üblichen Portionsgrößen. Für die gesamte Neu5Gc-Aufnahme aus allen Lebensmitteln ergab sich in der höchsten Gruppe ein um 37 Prozent erhöhtes Risiko, das vor allem durch den Fleischanteil geprägt war.

Die Studie kann Ursache und Wirkung nicht beweisen. Ernährungsangaben beruhen auf Protokollen, zudem lassen sich nicht alle Unterschiede im Lebensstil vollständig herausrechnen. „Wir wissen noch nicht, welche Menge an Neu5Gc eine Immunreaktion auslöst“, sagt Fezeu. Weitere Untersuchungen sollen deshalb Antikörper gegen Neu5Gc direkt messen und klären, wie der Zucker mit anderen Fleischbestandteilen zusammenspielt.

Kurz zusammengefasst:

• Neu5Gc ist ein tierisches Zuckermolekül, das vor allem in rotem Fleisch vorkommt und vom menschlichen Immunsystem als fremd erkannt werden kann.
• Menschen mit der höchsten Neu5Gc-Aufnahme aus Fleisch hatten in der französischen Langzeitstudie ein um 63 Prozent höheres Risiko für Typ-2-Diabetes als Personen mit der niedrigsten Aufnahme.
• Die Untersuchung belegt keine Ursache – nach Berücksichtigung der gesamten Menge an rotem Fleisch war der eigenständige Zusammenhang mit Neu5Gc nicht mehr statistisch eindeutig.

Übrigens: Nicht alle Ursachen von Typ-2-Diabetes lassen sich im Blut erkennen – viele genetische Prozesse spielen sich direkt in Leber, Muskeln und Bauchspeicheldrüse ab. Mehr dazu in unserem Artikel.

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Bei seltenen Erbkrankheiten mit gestörter DNA-Reparatur können Bruchstücke des eigenen Erbguts einen Immunalarm auslösen. Ein Forschungsteam um Marva Bergman und Itamar Harel von der Hebräischen Universität Jerusalem hat nun untersucht, was passiert, wenn dieser Alarm gezielt abgeschaltet wird – obwohl der eigentliche Gendefekt bestehen bleibt.

In ihrer Studie beschreiben die Wissenschaftler einen Sensor namens cGAS. Er erkennt DNA, die außerhalb des Zellkerns auftaucht, und setzt mit cGAMP einen chemischen Botenstoff frei. Dieser schaltet die Immunabwehr auf Alarm und löst Entzündungen aus. Bei einer Virusinfektion kann das schützen. Bei dauerhaft geschädigter eigener DNA kann derselbe Mechanismus jedoch zusätzlichen schaden.

Vorzeitige Alterung: Wenn der Schutzmechanismus selbst Schaden anrichtet

Für ihre Versuche nutzten die Wissenschaftler den Türkisen Prachtgrundkärpfling. Der kleine Fisch lebt unter Laborbedingungen nur etwa vier bis sechs Monate und eignet sich deshalb besonders gut, um altersabhängige Veränderungen in kurzer Zeit zu untersuchen.

Mit CRISPR veränderte das Team unter anderem das Gen ATM. Beim Menschen führen Defekte dieses Gens zur seltenen Erkrankung Ataxia-Telangiectasia. Sie kann unter anderem das Nervensystem, die Immunabwehr und die Fruchtbarkeit beeinträchtigen und geht mit einer starken Instabilität des Erbguts einher.

Auch die Fische entwickelten deutliche Schäden. Männliche Tiere bildeten keine reifen Spermien mehr, bei den Weibchen blieben die Eizellen unreif. Im Gehirn fanden sich Zeichen einer verstärkten Entzündungsreaktion, in der Leber häuften sich Zellen mit Merkmalen der Seneszenz.

Dann schalteten die Forscher zusätzlich cGAS aus. Die Folgen waren bemerkenswert:

• Bei männlichen Tieren entstanden wieder reife Spermienzellen.
• Ein Marker für Zellalterung in der Leber war nicht mehr nachweisbar.
• Die zuvor erhöhte Neuroinflammation im Kleinhirn sank wieder auf das Ausgangsniveau.

„Wir haben den Verfall nicht einfach nur verlangsamt“, sagt Studienautorin Bergman in der Mitteilung der Universität. Das Team beobachtete vielmehr, dass sich mehrere zuvor beeinträchtigte Gewebefunktionen besserten.

Vollständig verschwanden die Folgen des Gendefekts allerdings nicht. Weibliche Tiere produzierten weiterhin keine reifen Eier. Die männlichen Doppelmutanten konnten zwar wieder Nachwuchs zeugen, allerdings nur in geringem Umfang.

Auch Schäden am Erbgut gingen zurück

Noch überraschender war, was innerhalb der Zellen geschah. Bei gestörter DNA-Reparatur können Chromosomenstücke falsch verteilt werden. Dabei entstehen sogenannte Mikrokerne – kleine DNA-Pakete außerhalb des eigentlichen Zellkerns.

Bei den ATM-defekten Fischen traten sie deutlich häufiger auf. Nachdem zusätzlich cGAS ausgeschaltet worden war, sank ihre Zahl sogar unter das Niveau unveränderter Kontrolltiere. Auch bestimmte Schäden an den Telomeren gingen teilweise zurück. Telomere sitzen an den Enden der Chromosomen und schützen diese ähnlich wie Kunststoffkappen die Enden eines Schnürsenkels.

Einen ähnlichen Zusammenhang fanden die Wissenschaftler auch in menschlichen Zellen. Dort hemmten sie zunächst die Funktion von ATM und anschließend cGAS – entweder genetisch oder mit einem Wirkstoff. Auch dabei veränderte sich ein Marker für DNA-Schäden in die erwartete Richtung. Das ist noch kein Nachweis für eine Therapie beim Menschen, spricht aber dafür, dass der Mechanismus nicht ausschließlich bei Fischen vorkommt.

Der Immunalarm darf nicht einfach abgeschaltet werden

Für gesunde Menschen wäre daraus jedoch keine Anti-Aging-Strategie abzuleiten. cGAS übernimmt normalerweise wichtige Schutzaufgaben. Fehlte der Sensor bei Fischen ohne ATM-Defekt, nahm die genomische Instabilität teilweise sogar zu. Besonders deutlich war das bei Schäden an den Telomeren.

Die Forscher betonen deshalb ausdrücklich, dass sich die Ergebnisse bei schweren genetischen DNA-Reparaturdefekten nicht einfach auf normales Altern übertragen lassen. Auch deshalb kommt eher eine gezielte Dämpfung infrage als ein vollständiges Ausschalten. cGAS-Hemmer werden bereits für andere Erkrankungen erforscht. Ob sich damit eines Tages Folgen schwerer DNA-Reparaturdefekte beim Menschen lindern lassen, ist offen.

Der entscheidende Gedanke bleibt dennoch: Bei vorzeitiger Alterung durch schwere Störungen der DNA-Reparatur richtet nicht allein beschädigtes Erbgut Schaden an. Auch die Reaktion des Körpers darauf kann den Prozess weiter verschärfen.

Kurz zusammengefasst:

• Eine gestörte DNA-Reparatur kann dazu führen, dass Bruchstücke der eigenen DNA einen dauerhaften Immunalarm auslösen.
• Im Tiermodell gingen Entzündungen, Zellalterung und mehrere Schäden am Erbgut teilweise zurück, nachdem der Sensor cGAS ausgeschaltet wurde.
• Für gesundes Altern ist cGAS wichtig; die Ergebnisse gelten deshalb vor allem für schwere DNA-Reparaturdefekte und nicht als allgemeine Anti-Aging-Strategie.

Übrigens: Wie gut Zellen beschädigte DNA reparieren, lässt sich inzwischen sogar in Echtzeit beobachten. Ein neuer Live-Sensor macht sichtbar, wann Reparaturprozesse starten und wie Krebsmedikamente darauf wirken – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Eitan Moses

Forscher der University of Cambridge und der Oregon Health & Science University haben nun beschrieben, wie Tumoren diesen Mechanismus für sich nutzen. Krebszellen geben große Mengen des antioxidativen Enzyms Peroxiredoxin 1, kurz PRDX1, in ihre Umgebung ab. Dort fängt es reaktive Sauerstoffverbindungen ab, die T-Zellen für ihre Aktivierung brauchen. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Science.

Wie Krebszellen T-Zellen gezielt ausbremsen

T-Zellen gehören zu den wichtigsten Waffen des Immunsystems gegen Krebs. Sie erkennen auffällige Zellen und können diese zerstören. Dafür benötigen sie allerdings kleine Mengen sogenannter reaktiver Sauerstoffspezies, kurz ROS. Zu dieser Gruppe gehören auch freie Radikale.

Diese Moleküle haben einen schlechten Ruf, weil hohe Konzentrationen Zellen und Erbgut schädigen können. In kontrollierten Mengen erfüllen ROS jedoch wichtige Aufgaben:

• Sie übertragen Signale innerhalb von Zellen.
• Sie helfen T-Zellen bei ihrer Aktivierung.
• Sie ermöglichen damit den Angriff auf Krebszellen.

Antioxidantien und Krebs hängen überraschend zusammen

Die Forscher untersuchten die Flüssigkeit zwischen den Zellen von Tumoren bei Mäusen. Dort fanden sie eine ungewöhnlich starke antioxidative Aktivität. Besonders häufig kam PRDX1 vor. Das Enzym beseitigt reaktive Sauerstoffverbindungen und senkt damit deren Konzentration in der Tumorumgebung.

Für die T-Zellen entsteht dadurch ein Problem. Fehlen ihnen die nötigen ROS, funktioniert die Signalweiterleitung über ihren T-Zell-Rezeptor schlechter. Bestimmte Phosphatasen bleiben aktiv und bremsen jene Kinase-Signale, die eine Immunzelle für ihren Angriff benötigt. Die T-Zellen verlieren dadurch einen Teil ihrer Fähigkeit, Krebszellen zu bekämpfen.

„Wir neigen dazu, reaktive Sauerstoffspezies ausschließlich als schädliche Nebenprodukte des Stoffwechsels zu betrachten“, sagt Studienautor Xan Wesolowski von der University of Cambridge. „Doch wir verstehen zunehmend, dass sie wichtige Funktionen innerhalb von Zellen haben und T-Zellen sie für ihre Aktivierung benötigen.“

Ohne PRDX1 greift das Immunsystem stärker an

Um die Bedeutung des Enzyms genauer zu prüfen, veränderten die Forscher Krebszellen mit der Genschere CRISPR. Die Tumorzellen konnten anschließend kein PRDX1 mehr herstellen. Darauf reagierte das Immunsystem deutlich stärker gegen den Krebs, während das Tumorwachstum begrenzt wurde.

Auch bei einer Immuntherapie spielte der Mechanismus eine Rolle. Tumoren, die zunächst schlecht auf eine Checkpoint-Blockade reagierten, wurden nach dem Verlust von PRDX1 empfindlicher für die Behandlung. Solche Therapien lösen molekulare Bremsen des Immunsystems und sollen T-Zellen wieder in die Lage versetzen, Krebszellen anzugreifen.

„Wir haben einen neuen Weg gefunden, über den Krebs das Immunsystem abschaltet“, sagt Professor Rahul Roychoudhuri von der University of Cambridge. „Wenn wir diesen Prozess blockieren, beginnen Tumoren auf einige Immuntherapien anzusprechen, die zuvor nicht gewirkt haben.“

Auch menschliche Tumoren geben PRDX1 ab

Die Forscher prüften anschließend, ob sich der Mechanismus auch bei menschlichem Krebs findet. Dafür nutzten sie drei verschiedene Ansätze:

• Sie werteten Daten zu Proteinen aus, die menschliche Krebszelllinien abgeben.
• Sie untersuchten die Genaktivität in Tausenden menschlichen Tumoren.
• Sie analysierten Flüssigkeit aus Tumorgewebe von Patienten.

Alle drei Ansätze wiesen in dieselbe Richtung. Auch menschliche Krebszellen können PRDX1 in ihre Umgebung abgeben. Dort kann das Enzym reaktive Sauerstoffverbindungen entfernen und damit jene Signale schwächen, auf die T-Zellen angewiesen sind.

Warum Antioxidantien bei Krebs nicht automatisch helfen

Die Ergebnisse liefern zugleich einen möglichen Hinweis darauf, warum Antioxidantien in der Krebsmedizin bislang enttäuscht haben. Große randomisierte Studien konnten keinen allgemeinen Schutz vor Krebs nachweisen. In einzelnen Untersuchungen verschlechterten antioxidative Nahrungsergänzungsmittel sogar die Ergebnisse.

Der nun beschriebene Mechanismus könnte einen Teil davon erklären. Werden zu viele reaktive Sauerstoffverbindungen entfernt, können möglicherweise auch Immunzellen darunter leiden. „Unsere Arbeit deutet auf einen möglichen Weg hin, T-Zell-Immuntherapien zu verstärken“, sagt Robert Eil von der Oregon Health & Science University. Statt zusätzlicher Antioxidantien könnten demnach künftig Substanzen interessant werden, die kontrolliert oxidierende Bedingungen fördern.

Bis daraus eine Behandlung entsteht, ist jedoch weitere Forschung nötig. Die bisherigen Versuche zum gezielten Ausschalten von PRDX1 stammen vor allem aus präklinischen Modellen. Menschen mit Krebs sollten deshalb weder ihre Ernährung noch Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel aufgrund dieser Ergebnisse eigenständig verändern.

Kurz zusammengefasst:

• Krebszellen können das antioxidative Enzym PRDX1 freisetzen und damit T-Zellen wichtige reaktive Sauerstoffverbindungen entziehen.
• Fehlen diese ROS-Signale, werden T-Zellen schlechter aktiviert und können Tumorzellen weniger wirksam angreifen.
• Wurde PRDX1 in präklinischen Modellen ausgeschaltet, nahm die Immunabwehr zu und manche Tumoren reagierten besser auf Immuntherapien.

Übrigens: Auch bei Impfungen rund um eine Krebstherapie ist die Immunwirkung komplizierter als zunächst gedacht – ein besonderer Vorteil der mRNA-Technik ließ sich in einer großen US-Analyse nicht belegen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © The National Institutes of Health via Wikimedia unter public domain

Beim Versuch mit Mäusen hielt sich Candida auris deutlich länger auf der Haut als der verwandte Hefepilz Candida albicans. Die Forscher fanden den Erreger bevorzugt in Haarfollikeln und konnten nachweisen, dass er direkt an Haare bindet. Dort nutzt er offenbar eine ungewöhnliche Immunreaktion zu seinem Vorteil. „Candida auris besiedelt die Haut viel besser als die meisten anderen Pilze und schafft damit die Voraussetzung, später einzudringen, wenn das Immunsystem geschwächt ist“, sagt Dermatologe Dean Merrill von der UCSF.

„Killerpilz“ Candida auris zieht sich tief in Haarfollikel zurück

Haarfollikel bieten dem Pilz offenbar einen geschützten Lebensraum. Wie sich Candida auris dort festsetzt, hängt auch mit seiner Zellwand zusammen. Unter Bedingungen, die der menschlichen Haut ähneln, veränderte der Erreger seine Oberfläche. Die Forscher kultivierten ihn dafür bei 37 Grad Celsius in synthetischem Schweiß mit viel Salz und wenigen Nährstoffen. Dabei legte Candida auris verstärkt Chitin frei, einen festen Bestandteil seiner Zellwand.

Candida albicans veränderte seine Zelloberfläche anders und zeigte dort vermehrt den Stoff β-1,3-Glucan. Diese Unterschiede blieben für das Immunsystem nicht ohne Folgen. Candida albicans löste vor allem eine Abwehrreaktion über den Botenstoff IL-17A aus. Dieser Signalweg fördert die Erneuerung der Haut und unterstützt die Abwehr von Pilzen. Candida auris brachte die Immunreaktion dagegen in eine andere Richtung und sorgte für eine stärkere Ausschüttung von Interferon-γ, kurz IFNγ.

Der Pilz lenkt die Immunabwehr zu seinem Vorteil

IFNγ ist eigentlich ein wichtiger Botenstoff der körpereigenen Abwehr. In den Haarfollikeln hatte er jedoch einen unerwarteten Effekt. Er wirkte auf die dortigen Keratinozyten und drosselte Programme, die für eine intakte Hautbarriere und die Pilzabwehr gebraucht werden. Dadurch konnte Candida auris länger in seiner Nische bleiben.

Die Forscher veränderten den Chitingehalt des Pilzes sowohl genetisch als auch mit Wirkstoffen. Daraufhin änderten sich die Immunreaktion und die Dauer der Besiedlung. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die freigelegte Chitinschicht wesentlich daran beteiligt ist, wie Candida auris die Hautabwehr beeinflusst. Dabei ist IFNγ nicht grundsätzlich problematisch: Bei tieferen Hautinfektionen oder einer Infektion des Blutes blieb der Botenstoff im Mausmodell schützend.

Forscher testen bereits neue Waffen gegen Candida auris

Eine weitere Forschungsarbeit beschäftigt sich mit einer anderen Struktur auf der Oberfläche von Candida auris. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG), der Freien Universität Berlin und der University of Exeter stellten dafür einen bestimmten Zuckerbaustein des Pilzes künstlich her. Es handelt sich um ein β-Mannan-Tetrasaccharid aus vier miteinander verbundenen Zuckereinheiten.

Aus dieser Struktur entstanden drei mögliche Anwendungen:

• ein Impfstoffkandidat gegen Candida auris,
• ein speziell entwickelter Antikörper
• und ein Prototyp für einen Schnelltest.

Für den Impfstoff koppelten die Forscher die künstliche Zuckerstruktur an ein Trägerprotein. Mäuse bildeten daraufhin Antikörper gegen den entsprechenden Bestandteil des Pilzes. Nach einer Infektion fanden sich in Niere und Milz geringere Pilzmengen. Auch ein eigens entwickelter Antikörper verringerte die Pilzlast in der Milz.

Eine Zuckerstruktur könnte Impfstoff und Schnelltest ermöglichen

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine einzelne, chemisch definierte Zuckerstruktur ausreicht, um gegen Candida auris eine gezielte Immunantwort aufzubauen und die Infektion im Tiermodell zu begrenzen“, sagt Max-Planck-Forscher Peter H. Seeberger.

Auch für die Diagnostik könnte dieselbe Struktur genutzt werden. Die Wissenschaftler bauten ihre Antikörper in einen Schnelltest-Prototypen ein, dessen Funktionsweise an Schwangerschafts- oder Corona-Schnelltests erinnert. Der Test soll Bestandteile von Candida auris erkennen und könnte eine raschere Identifizierung des Erregers ermöglichen. Impfstoff, Antikörper und Schnelltest befinden sich bislang jedoch in einem frühen Forschungsstadium. Für eine Anwendung beim Menschen sind weitere Untersuchungen nötig.

Kurz zusammengefasst:

• Candida auris kann lange auf der Haut bleiben und bevorzugt Haarfollikel als Rückzugsort.
• Der Pilz verändert seine Zellwand und löst dadurch eine Immunreaktion aus, die seine Beseitigung auf der Haut erschwert.
• Forscher testen bereits einen Impfstoffkandidaten, Antikörper und einen Schnelltest gegen Candida auris.

Übrigens: Nicht nur Pilze bereiten Kliniken Sorgen – in den USA nahmen Infektionen mit besonders resistenten NDM-Bakterien zwischen 2019 und 2023 um mehr als 460 Prozent zu. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Merrill et al., Science

Ein Team um die Immunologin Barbara Schraml von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat diesen Vorgang im Mausmodell untersucht. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Communications. Die Wissenschaftler fanden einen Signalweg, über den Bestandteile fester Nahrung bestimmte Abwehrzellen in der Milz aktivieren. Besonders überraschend: Dafür war keine normale Darmflora nötig. Selbst keimfreie Mäuse entwickelten die Reaktion. Nahrung liefert dem Immunsystem damit offenbar nicht nur Energie und Baustoffe, sondern auch biologische Signale.

Mit der ersten festen Nahrung schaltet das Immunsystem um

Im frühen Leben muss die körpereigene Abwehr zwei gegensätzliche Aufgaben bewältigen. Krankheitserreger sollen möglichst schnell erkannt und bekämpft werden. Gleichzeitig darf das Immunsystem auf harmlose Lebensmittel oder nützliche Mikroorganismen nicht ständig mit einer Abwehrreaktion antworten. Rund um das Abstillen verändert sich diese Balance besonders stark.

Bei jungen Mäusen stieg in dieser Phase die Menge des Botenstoffs Interferon-gamma, kurz IFNγ. Vor allem bestimmte T-Zellen produzierten mehr davon. T-Zellen gehören zur gezielten Immunabwehr und helfen dem Körper dabei, auf fremde oder auffällige Stoffe zu reagieren. Der Botenstoff aktivierte anschließend weitere Immunzellen, die Informationen aus ihrer Umgebung aufnehmen und die Reaktion der Abwehr mitsteuern.

Im Inneren dieser Zellen setzt IFNγ eine weitere Signalkette in Gang. Dadurch werden bestimmte Gene aktiver und die Zellen produzieren zusätzliche Botenstoffe. So können verschiedene Teile des Immunsystems miteinander kommunizieren und die Reaktion der T-Zellen auf die neue Nahrung beeinflussen.

„Ernährungssignale werden somit durch das Immunsystem weitergeleitet und tragen dazu bei, den sich entwickelnden Pool an T-Zellen neu zu kalibrieren, wenn das Immunsystem mit einer größeren Vielfalt an Stoffen aus der Nahrung und der Umwelt in Kontakt kommt“, erklärt Schraml. Vereinfacht gesagt: Mit der festen Nahrung erhält das Immunsystem neue Informationen und stellt seine Reaktion darauf neu ein.

Milch und festes Futter hinterlassen unterschiedliche Spuren

Wie stark die Nahrung selbst an dieser Umstellung beteiligt ist, prüfte das Team mit einem direkten Vergleich. Junge Mäuse erhielten nach dem Absetzen entweder weiterhin eine milchbasierte Ernährung oder normales festes Futter.

Bereits nach einer Woche reagierte das Immunsystem unterschiedlich auf die beiden Ernährungsformen. Bei den Mäusen mit Milchnahrung waren mehrere Abwehrsignale schwächer ausgeprägt. Bestimmte T-Zellen und natürliche Killerzellen produzierten weniger Interferon-gamma. Auch andere Immunzellen bildeten weniger Botenstoffe. Damit spricht vieles dafür, dass die Unterschiede tatsächlich mit der Nahrung zusammenhingen und nicht nur mit dem Alter der Tiere.

Feste Nahrung und Immunsystem wirken direkter zusammen als vermutet

Beim Abstillen verändert sich normalerweise auch die Darmflora stark. Bislang lag deshalb die Vermutung nahe, dass vor allem neue Darmbakterien solche Immunreaktionen antreiben könnten. Genau diesen Zusammenhang prüften die Forscher mit keimfreien Mäusen.

Diese Tiere besitzen keine normale Darmflora. Trotzdem blieb der untersuchte Regelkreis aktiv. Der Effekt hing also nicht zwingend von Darmbakterien ab. Bestandteile der Nahrung selbst können offenbar Signale liefern, auf die das Immunsystem reagiert.

Welche Stoffe im Essen dahinterstecken, bleibt offen

Welche Moleküle diese Reaktion auslösen, ist noch nicht geklärt. Schraml nennt unter anderem Beta-Glucane als mögliche Kandidaten. Auch mikrobielle Bestandteile wie Lipopolysaccharide kommen infrage. Solche Stoffe können Rezeptoren des angeborenen Immunsystems aktivieren.

„Welche Nahrungsbestandteile genau die Immunreaktion beeinflussen, konnten wir noch nicht identifizieren“, so Schraml. Damit lässt sich aus den Ergebnissen bislang weder ein bestimmtes Lebensmittel noch eine konkrete Ernährungsform ableiten.

Festes Futter verändert sogar die Reaktion auf Nahrungsantigene

In weiteren Versuchen bekamen die Mäuse einen bestimmten Bestandteil der Nahrung. Danach untersuchten die Experten jene T-Zellen, die diesen Stoff erkennen konnten. Ihre Zahl blieb in den verschiedenen Ernährungsgruppen nahezu gleich.

Unterschiede gab es jedoch bei ihrer Aktivität. Nach normalem festen Futter reagierten die T-Zellen stärker und produzierten mehr Abwehrstoffe. Die Nahrung beeinflusste also weniger, wie viele dieser Immunzellen vorhanden waren, sondern vielmehr, wie aktiv sie arbeiteten.

Selbst bei Erwachsenen reagiert die Abwehr noch auf neue Nahrung

Der Effekt blieb nicht auf die frühe Lebensphase begrenzt. Auch bei erwachsenen Mäusen veränderte eine andere Ernährung die Aktivität bestimmter Immunzellen. Die Tiere bekamen mehrere Wochen lang unterschiedlich zusammengesetztes Futter. Danach produzierten einige Abwehrzellen andere Mengen an Botenstoffen.

„Dass cDC1 auch im Erwachsenenalter auf Veränderungen der Ernährung reagieren, eröffnet langfristig die Möglichkeit zu untersuchen, ob sich Immunantworten durch gezielte Ernährungsinterventionen beeinflussen lassen“, sagt Schraml. Mit cDC1 meint sie bestimmte Immunzellen, die andere Teile der Abwehr steuern. Welche Ernährung diesen Effekt beim Menschen auslösen könnte, ist bislang offen.

Für Allergien könnte die frühe Prägung besonders interessant werden

Für den Menschen ist vor allem die frühe Entwicklung interessant. In dieser Zeit lernt das Immunsystem, zwischen Gefahr und harmlosen Stoffen zu unterscheiden. Fehler in dieser Balance spielen etwa bei Allergien eine Rolle.

Ob der bei Mäusen gefundene Mechanismus auch beim Menschen das spätere Allergie- oder Autoimmunrisiko beeinflusst, wurde bislang nicht untersucht. Ebenso offen bleibt, ob bestimmte Formen der Beikost das Immunsystem gezielt beeinflussen können. Festzuhalten ist aber: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nahrung dem Immunsystem nicht nur Nährstoffe, sondern auch Informationen liefert“, sagt Schraml.

Kurz zusammengefasst:

• Mit dem Wechsel von Milch zu fester Nahrung verändert sich bei jungen Mäusen die Aktivität bestimmter Immunzellen: Über den Botenstoff Interferon-gamma wird ein Signalweg aktiviert, der T-Zellen neu einstellt.
• Die Reaktion entsteht nicht nur durch die Darmflora: Auch keimfreie Mäuse reagierten auf feste Nahrung, was für einen direkten Einfluss von Nahrungsbestandteilen auf das Immunsystem spricht.
• Welche Bedeutung das für Menschen hat, ist noch offen: Die Ergebnisse könnten langfristig für Allergien, Impfungen oder gezielte Ernährung interessant werden, müssen aber erst beim Menschen bestätigt werden.

Übrigens: Früh mit bestimmten Lebensmitteln in Kontakt zu kommen, kann das Immunsystem offenbar langfristig prägen – bei Erdnüssen sank das Allergierisiko in einer Studie um bis zu 80 Prozent. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Pexels

Wichtig: Die Teilnehmer hatten noch keinen Krebs. Sie trugen aber ein erblich erhöhtes Risiko und hatten auffällige Befunde an der Bauchspeicheldrüse, meist Zysten. Die Phase-1-Studie erschien im Fachjournal Cancer Discovery. Sie sollte vor allem klären, ob der Impfstoff verträglich ist und ob er die körpereigene Abwehr auf gefährliche Zellveränderungen vorbereitet.

Impfstoff gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs soll gefährliche Zellen früh erkennbar machen

Bauchspeicheldrüsenkrebs gehört zu den Krebsarten, die Ärzte oft erst spät entdecken. Dann bleibt häufig wenig Zeit. Die hier untersuchte Form heißt duktales Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse. Sie ist die häufigste und eine besonders aggressive Form. Vorstufen können über Jahre entstehen, etwa als kleine Zysten im Organ.

mKRAS-VAX zielt auf einen frühen Auslöser vieler dieser Tumoren: bei Veränderungen im KRAS-Gen. Solche Mutationen treiben viele Fälle von Bauchspeicheldrüsenkrebs an. Der Impfstoff enthält Bausteine, die das Immunsystem auf sechs häufige KRAS-Veränderungen aufmerksam machen sollen. Erkennt die Abwehr solche Zellen später wieder, könnte sie schneller reagieren.

Bei 18 von 20 Personen springt die Abwehr an

Die 20 Teilnehmer waren nicht zufällig ausgewählt. Alle hatten ein erblich erhöhtes Risiko für Bauchspeicheldrüsenkrebs. Dazu kam ein auffälliger Befund in der Bildgebung, meist in Form einer Zyste an der Bauchspeicheldrüse. Zwischen April 2022 und Februar 2026 erhielten sie über 13 Wochen vier Dosen des Impfstoffs.

Die Studie sollte vor allem zwei Fragen beantworten: Ist mKRAS-VAX verträglich? Und erkennt das Immunsystem die KRAS-Veränderungen? Bei 18 von 20 Personen, also 90 Prozent, entstand eine deutliche Immunantwort. Die Abwehrzellen reagierten deutlich stärker auf das veränderte KRAS-Gen als vor der Impfung. Bei einigen Teilnehmern ließen sich diese spezialisierten Abwehrzellen noch bis zu zwei Jahre später im Blut nachweisen.

Nach durchschnittlich 16,5 Monaten Beobachtung hatte keiner der 20 Probanden Bauchspeicheldrüsenkrebs entwickelt. Auch eine gefährliche Vorstufe, die eine Operation nötig gemacht hätte, trat nicht auf. Das ist ein ermutigendes Signal. Ein Beweis dafür, dass der Impfstoff Krebs verhindert, ist das jedoch noch nicht, denn dafür war die Studie zu klein und zu kurz.

Kontrollbilder zeigen Veränderungen bei kleinen Zysten

Kontrollbilder lieferten bei einigen Patienten weitere Hinweise. Bei fünf von 20 Personen verschwanden kleine Zysten vollständig, drei weitere zeigten eine Verkleinerung. Die übrigen Zysten blieben stabil. Noch bleibt offen, ob der Impfstoff diese Veränderungen beeinflusst hat, doch die Beobachtung liefert einen Ansatz für genauere Untersuchungen.

Elizabeth Jaffee vom Johns Hopkins Kimmel Cancer Center formuliert die Bedeutung vorsichtig. „Das ist erst der Anfang, aber die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Immunsystem aktiviert wird“, sagt sie. Außerdem sagt sie: „Wir haben noch mehr Arbeit vor uns, aber das ist ein guter Start in Richtung Vorbeugung, woran vorher niemand gedacht hatte.“

Nur milde Nebenwirkungen in der ersten Studie

Die Nebenwirkungen blieben leicht bis mäßig. Am häufigsten meldeten die Teilnehmer Beschwerden an der Einstichstelle, Müdigkeit, Schüttelfrost oder grippeähnliche Symptome. Sie verschwanden ohne Behandlung. Für einen Impfstoff, der vorbeugend bei gesunden Risikopersonen eingesetzt werden könnte, ist diese Verträglichkeit besonders wichtig.

Der Impfstoff war zuvor schon bei zwölf operierten Krebspatienten getestet worden. Ihnen war ein Tumor an der Bauchspeicheldrüse entfernt worden. Bei 11 von 12 reagierte das Immunsystem deutlich auf die KRAS-Veränderungen. Nach knapp drei Jahren waren 4 von 12 ohne Rückfall, 8 erkrankten erneut. Diese Ergebnisse erschienen 2026 in Nature Communications.

Aus diesen Erfahrungen entstand der nächste Schritt: die Impfung vor einer Krebsdiagnose. Onkologin Neeha Zaidi erklärt: „Wir dachten: Wenn wir bei Krebspatienten eine Immunantwort sehen, sollte der Impfstoff bei Menschen mit höherem Risiko noch besser wirken, etwa wegen Familiengeschichte, Genveränderung oder einer Zyste an der Bauchspeicheldrüse.“

Menschen mit Vorbelastung könnten zuerst profitieren

Michael Goggins, Pathologe und Co-Seniorautor, sieht in den neuen Daten einen Machbarkeitsnachweis. Der Impfstoff kann bei Menschen mit erblichem Risiko länger anhaltende Immunreaktionen auslösen. Jaffee ergänzt: „Die Möglichkeit, Risikopersonen früh zu impfen, um zu versuchen, die Entstehung von Krebs in der Zukunft zu verhindern, ist eine wichtige Chance.“

Der nächste Test läuft bereits. Dabei geht es um Menschen mit Hochrisiko-Zysten. Ihr Bauchspeicheldrüsengewebe wird operativ entfernt und anschließend genauer untersucht. So lässt sich prüfen, ob die durch die Impfung aktivierten Abwehrzellen direkt im Vorläufergewebe ankommen. Allerdings können erst größere Studien mit längerer Laufzeit zeigen, ob daraus tatsächlich Vorbeugung wird.

Kurz zusammengefasst:

• Ein neuer Impfstoff soll das Immunsystem früh auf typische KRAS-Veränderungen bei Bauchspeicheldrüsenkrebs vorbereiten.
• In der ersten Studie mit 20 Risikopersonen reagierte bei 18 die Abwehr deutlich; nach 16,5 Monaten trat kein Krebsfall auf.
• Die Daten machen Hoffnung, bleiben aber ein Anfang: Ob der Impfstoff Krebs wirklich verhindern kann, müssen größere Studien zeigen.

Übrigens: Auch bei Darmkrebs verändern neue Studiendaten den Blick auf jüngere Menschen – besonders auffällig ist der Anstieg bei den 20- bis 39-Jährigen. Die Erkrankung bleibt vor dem 50. Geburtstag selten, doch bestimmte Warnzeichen sollte man ernst nehmen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: Illustration mit Hilfe von KI generiert