Sie brachten ihren Zellen das Fliegen bei. Das mussten Forscher der Universität Zürich tun, um eine Voraussetzung für ihre Experimente zu erfüllen. Sie mussten ihr Forschungsthema schwerelos machen. Professor Oliver Ullrich und sein Team wollten die beeinträchtigte Funktion von Monozyten und Makrophagen in der Schwerelosigkeit untersuchen (Paulsen et al., BioMed Research International 2015)., Das Senden von Makrophagen in Parabelflüge ist eines der vielen Forschungsprojekte, die diese speziellen Zellen zu Berühmtheit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft gebracht haben. Hochfliegende Experimente wie diese bieten neue Möglichkeiten, unser Wissen zu erweitern, und sie bieten potenzielle Vorteile für die medizinische Forschung.
Als Ilya Metchnikoff vor mehr als 100 Jahren zum ersten Mal Makrophagen und ihre phagozytische Natur beschrieb, konnte er sich ihre Vielfalt selbst in seinen wildesten Träumen nicht vorstellen. Diese Zellen sind so funktionell vielfältig, dass sie die plastischsten Zellen des hämatopoetischen Systems sind., Ihre Rolle als“ große Esser “ versetzt sie in die erste Verteidigungslinie gegen Infektionserreger. Mikroben greifen unseren Körper kontinuierlich an, was zur Aktivierung des angeborenen Immunsystems und zu schützenden Entzündungsreaktionen führt.
Die zentrale Rolle, die Makrophagen im Immunsystem spielen, kann jedoch ihre Bedeutung für die Entwicklung und Homöostase vieler Gewebe nicht überschatten. Studien haben ihre Bedeutung während der Erythropoese und Angiogenese sowie bei der Entwicklung des Gehirns gezeigt (Wynn, et al., Nature 2013)., Makrophagen tragen auch dazu bei, ein Gleichgewicht in Organen wie Leber, Bauchspeicheldrüse und Fettgewebe aufrechtzuerhalten, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Zellsynergie und der Unterstützung unseres Körpers, wenn er sich an Veränderungen in der Umwelt anpasst (Wynn et al., Nature 2013). Und da sie auch an vielen Krankheiten beteiligt sind, werden Makrophagen für die biomedizinische Forschung immer wichtiger.
Verschiedene Arten von Makrophagen
Es gibt viele verschiedene Arten von Makrophagen. Diese professionellen Phagozyten sind eine heterogene Population von funktionell unterschiedlichen Zellen unterschiedlicher Herkunft., Sie können ihren Phänotyp als Reaktion auf Variationen in ihrer Umgebung schnell ändern.
Forscher haben versucht, Makrophagen entweder nach ihrer Zugehörigkeit zum mononukleären phagozytischen System, ihrer Herkunft oder ihrem funktionellen Phänotyp zu klassifizieren. Je nach Entzündungszustand kann man zwischen M1 – und M2-Makrophagen unterscheiden. Die traditionelle Klassifikation besagt, dass IFNy-aktivierte M1-Makrophagen entzündliche Funktionen haben und für die Resistenz gegen Krankheitserreger und deren Ausscheidung entscheidend sind., Alternativ haben IL-4-aktivierte M2-Makrophagen meist entzündungshemmende Funktionen und sind wichtig für die Aufrechterhaltung der Gewebeintegrität. Im Gegensatz zu der guten Arbeit, die sie bei der Bekämpfung von Krankheiten leisten, finden sich M2-ähnliche Makrophagen jedoch auch in verschiedenen Krebsarten, wo sie das Tumorwachstum fördern können (Komohara et al., Cancer Sci 2014).
Forschungsanwendungen der“Großen Esser“
Makrophagen finden sich in fast jedem Organ., Sie schützen den menschlichen Körper, sind aber auch an der Pathogenese von Krankheiten beteiligt, einschließlich Autoimmunerkrankungen, chronisch entzündlichen Syndromen, Fibrose und Krebs. Ihre Forschungsanwendungen sind umfangreich, und In-vitro-Assays werden zunehmend in einer Vielzahl von Forschungsbereichen eingesetzt, einschließlich Immunologie, Bakteriologie und Parasitologie sowie in biomedizinischen und Transplantationsstudien. Zwei Vorteile von Makrophagen in der Zellkultur sind, dass Sie relativ einfach zu erzeugen und zu kultivieren.,
Ein Beispiel für die Fülle von Anwendungen in der Forschung: Diese „großen Esser“ haben Wissenschaftlern geholfen, verschiedene Aspekte der Krebsentwicklung zu entwirren. Diese Phagozyten finden sich in soliden Tumoren, wo sie mit einer schlechten Prognose verbunden sind (Kishore, et al., JNCI 2015). Tumorassoziierte Makrophagen können die metastatische Ausbreitung von Tumorzellen unterstützen, da sie deren Migration und Invasion verschiedener Gewebe sowie die Unterdrückung von Immunantworten stimulieren.,
Makrophagen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung chronischer Erkrankungen wie Arteriosklerose, Asthma, entzündlichen Darmerkrankungen, rheumatoider Arthritis und Multipler Sklerose. Nach Gewebeschäden durch Infektionen oder Verletzungen werden diese Zellen in das betroffene Gewebe rekrutiert, um die Eindringlinge zu eliminieren und die Integrität des Körpers wiederherzustellen. Gleichzeitig sollten regulatorische Makrophagen auf die Bühne kommen und helfen, eine übermäßige Reaktion zu vermeiden, die Kollateralschäden verursachen könnte., Leider geschieht dieser letztere Schritt nicht immer, was zu chronischen Entzündungen oder Autoimmunprozessen führt. Mit seiner Reaktion auf Bakterien geht der Körper eine Gratwanderung und versucht, Eindringlinge zu bekämpfen und gleichzeitig Immunzellen zu regulieren, um übermäßige Gewebeschäden zu verhindern.
Die Mikrogravitationsexperimente von Professor Ullrich haben den Forschern geholfen, Faktoren, die die Makrophagen hemmen könnten, besser zu verstehen viele Funktionen. In-vitro-Assays mit Makrophagen zeigten, dass einige intravenöse Eisenpräparate zur Behandlung von Anämie bei Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen die Differenzierung von Monozyten zu Makrophagen beeinträchtigen und auch reife dendritische Zellen beeinflussen (Fell, et al., Nephrol Dial Transplant 2016).,
Makrophagen in Vitro erzeugen
Wenn Sie in vitro mit Makrophagen arbeiten möchten, benötigen Sie eine ausreichende Anzahl und Reinheit. Aber es gibt ein Problem: Obwohl reife differenzierte Makrophagen in verschiedenen menschlichen Geweben gefunden werden können, sind sie nur in sehr geringer Anzahl vorhanden. Darüber hinaus können sie sich in vitro nicht vermehren. Der einfachste Weg, Makrophagen zu erhalten, besteht darin, periphere Blutzellen zu isolieren und sie mit spezifischen Medien zu differenzieren. Diese Monozyten-abgeleiteten Makrophagen (MDM) sind funktionell gleich Gewebemakrophagen., Die M1 – oder M2-Makrophagen-Generationsmedien von PromoCell sind definierte und bauteilfreie Komplettmediensysteme für die MDM-Generierung. Sie ermöglichen die Differenzierung von Makrophagen direkt von PBMC, ohne dass eine zusätzliche zellbasierte Reinigung von CD14+ – Monozyten erforderlich ist, und ermöglichen die Verwendung gesunder, unberührter Zellen ohne Störung tierischer Reize.
Dank großer Fortschritte im Verständnis der Biologie von Makrophagen entwickeln Wissenschaftler schnell neue therapeutische Ziele., Ihre Bemühungen konzentrieren sich auf die Verbesserung oder Hemmung der Reaktionen von Makrophagen auf verschiedene Reize, und die Ergebnisse solcher Experimente könnten dazu beitragen, Infektionskrankheiten und Autoimmunerkrankungen – und sogar Krebs-zu heilen. Solche himmelhohen Ambitionen sind sicherlich eine Sitzung der Schwerelosigkeit wert.