Genetik der Thymopoese und der T-Zell-Entwicklung in Wirbeltieren

Labor Boehm

Um die genetische Grundlage der Thymopoese und der T-Zell-Entwicklung in Wirbeltieren zu untersuchen, wurde in einer Population von mutierten Zebrafischen nach Auffälligkeiten in der Thymusentwicklung gesucht. Etwa 40 Mutantenlinien wurden etabliert. Die mutierten Gene, die bislang durch positionelles Klonen identifiziert wurden, zeigen, dass das Modellsystem Zebrafisch hervorragend geeignet ist, um neue genetische Funktionen zu bestimmen, die für die T-Zell-Entwicklung von Bedeutung sind. Beispielsweise haben wir in der Zebrafisch-Lymphopoese eine evolutionär konservierte Funktion des Transkriptionsfaktors Ikaros identifiziert und die grundlegende Notwendigkeit des Transkriptionsfaktors c-myb für die Hämatopoese in adulten Fischen beschrieben.

Die molekularen Eigenschaften weiterer Gene, die in diesem Screening entdeckt wurden, unterstützt auch die Vermutung, dass der gesamte Mechanismus der Thymopoese bei Wirbeltieren sehr ähnlich ist. Wir arbeiten an der Anwendung dieser Erkenntnisse, um bisher nicht-charakterisierte Immundefizienz-Syndrome bei Menschen zu erklären.

Auch bildgebende Langzeit-„Imaging“-Verfahren verwenden wir bei den genetisch veränderten Tieren und transgenen Fischlinien, um die genetischen Grundlagen zentraler Thymopoese- Schritte, d.h. Wanderung und Spezifizierung von Zellen, sowie deren räumliche und zeitliche Eigenschaften zu bestimmen. Dafür nutzen wir die einzigartige Möglichkeit in Fischen, durch ‚anti-sense Morpholino-vermittelte’ Knock-Downs in vivo einzelne oder mehrere Genfunktionen zu beeinflussen. Dies erlaubt es uns, die Struktur genetischer Netzwerke zu untersuchen, welche die wesentlichen Schritte der Thymopoese kontrollieren, wie etwa ‚Homing’ und T-Zelllinien-Spezifizierung.

Mit dem Rückgriff auf Analysen, die Gen-Wechselwirkungen beleuchten, wollen wir einen Entwurf der genetischen Netzwerke erstellen, die der T-Zellentwicklung bei Wirbeltieren zugrundeliegen. Zudem setzen wir auf langfristig angelegte Live-Bildanalyse unseren Mutanten und neuen transgenen Fische, um die genetischen Grundlagen der wesentlichen Schritte während Thymopoese zu untersuchen, wie etwa die Migration und Spezifikation, sowie deren räumliche und zeitliche Charakteristiken zu ermitteln. Dafür nutzen wir die einzigartige Möglichkeit in Fischen in vivo einzelne oder mehrere Genfunktionen durch sequenzspezifische genetische Knock-downs zu beeinflussen.