Zelltyp-spezifischer Beitrag zur chronischen Entzündung: Ein systembiologischer Ansatz mittels Proteomics, Lipidomics und Metabolomics

Hintergrund: Während die moderne Medizin sehr erfolgreich in der Behandlung von akuten Erkrankungen ist, sind viele Erkrankungen, die auf chronischen Entzündungen basieren, wie Arteriosklerose, Krebs und neurodegenerative Erkrankungen weiterhin eine große Herausforderung. Zurzeit gibt es kaum diagnostische Möglichkeiten, chronische Entzündungen im Frühstadium nachzuweisen. Auch das Tumor-Stroma ist häufig von chronischer Entzündung betroffen, wodurch sich eine Verbindung zu Forschungsprojekt I ergibt (vgl. oben). Die frühe Diagnose sowie ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen chronischer Inflammation könnten es uns erlauben, neuartige Behandlungsmethoden zu entwickeln. Derzeit eingesetzte antiphlogistische Wirkstoffe zielen hauptsächlich auf weiße Blutkörperchen, welche als kurzlebige Zellen kaum für die Aufrechterhaltung von chronischen Entzündungen verantwortlich sind. Im Gegensatz dazu spielen langlebige Zellen wie Endothelzellen und Fibroblasten eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung  chronischer Entzündungsprozesse. Die Responsivität dieser Zellen auf etablierte antiphlogistische Medikamente ist bisher kaum untersucht worden.

Methoden und Modelle: Molekulares Profiling (I, II), „targeted“ Analysen (III) und Zellkultur (IV). Um realitätsnahe Szenarien zu untersuchen, arbeiten wir hauptsächlich mit primären humanen Zellen, da transformierte Zelllinien oft nicht repräsentativ sind. Weiße Blutkörperchen werden aus venösem Vollblut isoliert, Endothelzellen aus Nabelschnurmaterial oder klinischen Gewebsproben. Fibroblasten werden aus Knochenmark oder anderen Geweben gewonnen. Mithilfe der MACS (magnetic activated cell sorting) Technologie können die gewünschten Zellen isoliert werden. Die inflammatorische Aktivierung der Zellen erfolgt durch Behandlung mittels Lipopolysaccharid (LPS), Phytohaemagglutinin (PHA) oder Interleukin-1beta. Zusätzlich werden die Zellen wahlweise mit steroidalen und nicht-steroidalen Antiphlogistika behandelt. Die Reaktion der Zellen wird mittels Proteom Profiling, „targeted“ Proteomics, Lipidomics und Metabolomics untersucht.

Ziele: Durch die Etablierung Zelltyp-spezifischer Entzündungssignaturen zielen wir darauf ab, die hauptsächlich betroffenen Zelltypen in inflammatorisch aktiviertem Gewebe zu identifizieren. Die kombinierte Detektion von Zytokinen und Lipiden könnte uns die frühzeitige Diagnose von Arteriosklerose oder erhöhtem Risiko für neurodegenerative Erkrankungen erlauben. Zusätzlich können Resistenzsignaturen erkannt werden, welche zum Verlust der Therapieeffizienz führen können. Erkenntnisse über das Zusammenspiel von Proteinen, Lipiden und Metaboliten im Zuge von Entzündung und Resistenzmechanismen sollen es uns ermöglichen, neuartige Behandlungsmethoden für chronische Entzündung aufzuzeigen.

Kooperationspartner:

  • Prof. Brigitte Marian, Universitätsklinik für Innere Medizin I, Medizinische Universität Wien
  • Prof. Dr. Siegfried Knasmüller, Universitätsklinik für Innere Medizin I, Medizinische Universität Wien
  • Prof. Dr. Andreas Rizzi, Fakultät für Chemie, Universität Wien
  • Dr. Iris Ribitsch, Veterinärmedizinische Universität Wien
  • Dr. Ronald Ullmann, Syntrion, Deutschland