Paul-Ehrlich- und Ludwig-Darmstädter-Preis 2024
Kommunikation zwischen Mikrobiom und Immunsystem – preiswürdige Entdeckung
Dennis Lee Kasper, Professor für Medizin und Immunologie an der Harvard Medical School, der medizinischen Fakultät der Harvard University, erhält den renommiertesten Medizin-Preis Deutschlands – den Paul-Ehrlich- und Ludwig-Darmstädter-Preis – in 2024. Denn er hat entdeckt, wie Darmbakterien mit dem menschlichen Immunsystem kommunizieren.
Für seine Untersuchungen kombinierte Kaspar Mikrobiologie, Immunologie und Biochemie (genauer: Kohlenhydrat- und Lipidchemie), um Wechselwirkungen zwischen Darmbakterien und ihren jeweiligen Wirtskörpern aufzudecken. Ihn beschäftigte, warum das strikt anaerobe Bakterium Bacteroides fragilis oft als gefährlicher Keim bei inneren Verletzungen oder Operationen auftritt – und gleichzeitig ein harmloser Bewohner des Dickdarms ist.
Des Rätsels Lösung liegt in der schützenden Kapsel des Bakteriums, die 8 unterschiedliche komplexe Zuckermoleküle (Polysaccharide) – PSA bis PSH benannt – tragen kann. Indem das Bakterium die Gene für die einzelnen Kohlenhydrate an- und abschaltet, regelt es, welches Polysaccharid es trägt. So kann es sich vor dem Immunsystem verstecken und wird toleriert. Dabei ist Polysaccharid A (PSA) notwendig für die Immunreifung, wie Untersuchungen an keimfreien Mäusen ergaben.
Bakterien-Molekül für Produktion regulatorischer T-Zellen notwendig
Keimfreie Mäuse besitzen kein Mikrobiom und ihr Immunsystem ist schwächer als das normaler Tiere. Ihnen fehlen bestimmte T-Zellen. Bekamen die keimfreien Tiere B. fragilis mit PSA oder auch nur PSA-Moleküle verabreicht, hob das den T-Zell-Mangel auf.
PSA ist ein großes Molekül, das sowohl eine positive als auch eine negative Ladung besitzt, also ein Zwitter-Ion darstellt. Obwohl es ein Zucker ist, verhält es sich deshalb wie ein Protein (Eiweiß): Es kann von den Antigen-präsentierenden Zellen seines Wirtes aufgenommen werden und auf der Oberfläche dieser dendritischen Zellen präsentiert werden. Dadurch stimuliert es die Produktion regulatorischer T-Zellen, die für das Gleichgewicht der Th1/Th2-Helferzellen verantwortlich sind.
PSA kann experimentell ausgelöste entzündliche Darmerkrankungen heilen, indem es die Produktion von IL-10 (= der wichtigste anti-entzündliche Botenstoff des Immunsystems) durch regulatorische T-Zellen auslöst
Background information on the award of the 2024 Paul Ehrlich and Ludwig Darstaedter Prize to Prof. Dennis L. Kaspar der Paul-Ehrlci-Stiftung an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main