Großteilige Einteilung des Immunsystem und was gehört dazu?
primäres Immunsystem: Ort der Bildung und Qualifizierung der Immunzellen (Knochenmark, Thymus)
sekundäres Immunsystem: Hauptsächlich da, wo großer pathogen-Kontakt besteht (Lunge, Schleimhäute, Lymphe)
Filterorgane der beiden Systeme und Hauptfunktionen
Lymphe —> Lymphknoten
passivespumpen der Lymphe (durch Quetschen bei Bewegung) —> mechanische Transportfunktion
Immunzellen sitzen dort,(u.a. B- und T-Zellen kooperieren dort und qualifizieren sich) —> Filterfunktion der Lymphe für Pathogene und Antigene
Blut —> Milz
alte, kaputte, geschädigte, verbrauchte Zellen (u.a. rote Blutkörperchen) werden ausgefiltert
B- und T-Zellen holen Antigene, Pathogene raus —>Einleiten der Immunantwort
Charakteristika und Funktion von Mastzellen
sehr viele Vakuolen
speichern Botenstoffe, wie Heparin und Histamin
Funktion: Speicherort und Multiplikatoren (Kommunikatoren)
Charakteristika und Funktion von Dendriten
Präsentationsfunktion
fressen und präsentieren größten Teil an Oberflächen
Leukozyten wandern auf Pathogen zu - auch in Gewebe hinen: Nenne die 3-4 Schritte dieses Weges von Blutstrom bis Gewebe (gerichtete Ortsbewegung)
Immunzellen nähern sich irgendwo einer Gefäßwand an und bleiben dort spezifisch sitzn (Erkennung dieser Stelle: PAthogen binden an und sezenieren Produke, die die Ladung der Membran verändernund somit Anziehung der Immunzellen gewährleistet)
elekrostatische Anzeihung
Festhaftung
Immunzelle geht durch tight junctions durch; wenn das nicht reicht, dann produziert sie Proteasen und drückt sich durch das Gewebe durch
Zelltyp des sek. Immunsystems und Mechanismus für Aufgabenbewältigung
natürliche Killerzelle
Funktion: Erkennen von eigenen Zellen, die alt/kaputt/entartet/modifiziert sind (Tumor oder Virus befallen)
Erkennung erfolgt über MHC I-Rezeptor und vernichtung aller Zellen, die MHC I negativ sind (haben andere Oberflächenstrukturen)
Was sind Defensine? Strukturell und biochemisch
kleine Peptide
stabilisiert mit H-Brücken
spezielle Wirkstruktur über kaionische und hydrophobe Oberflächenbindung Reste
finden sich bei Säugetieren auf Haut- und Schleimhautoberflächen
werden durch neutrophile Granulozyten sezeniert und bilden so chemische Barriere auf der Haut
2 Wirkmechanismen
lösen Fettanteile der bakt. Membran
Binden DNA und RNA von Bakt. zur Inaktivierung
Wie wird körperzelle Bakt. im inneren los?
Apo-Lipo-3-Potein kann Membranauflösung durch Fettsobulisation
Charakteristika von Zytokinen
kleine Proteine/Polypeptide
werden nur bei akutem Bedarf synthetisiert
Besonderheiten eines Rezeptors
hat ein Außen unde ein Innen
Membran
durchschreitet unterschiedliche Bedingungen, PH, Redoxpotential
spiegelt Situation der Evolution wieder
Was passiert am Rezeptor, wenn Signal von Außen kommt?
Konformaionsänderung durch Bindung des Liganden
Rezeptor sinkt von Außen in den Intrazellulären Raum ein
Domäne wird freigelegt, wo versch. Dinge binden können
Verdrillung legt neue Domäne frei
Proteine binden an Domäne als Transkriptionsfaktor
setzt in der Zelle bspw. Calcium frei
Hauptfunktion von TNF alpha
hauptsächlich Regelung der Aktivität
unspezifischer Hauptregulator für viele Prozesse in der Zelle
Inflamation Reaktion wird ausgelöst —> Erhöhung der Körpertemp.
Warum ist Komplementsystem so hoch über Zymogene reguliert?
damit keine körpereigenen Zellen durchlöchert werden
System muss sehr spezifisch auf Bakt. ausgelegt sein
sehr gefährliches und finales System
Zymogene - Was ist das? Wie funktioniert das?
Proteasen
Funktion: Vorstufen von Enzymen, die Eiweiße verdauen
Welche Substanzklassen zeichnen Viren aus?
DNA und RNA, die Einzelsträngig vorliegen, spezifische, einfache Methylierung und nicht um Histone gewickelt
Einzellige Parasiten/Protozen/Protisten - welche Struktur macht sie aus?
spezifische Proteine und modifizierte Zucker
Flagellin
Problem an Falgelin?
Spermien haben das auch
liegt auch im Hirn vor, daher Blut-Hirn-Schranke
bei Frauen liegt es auch in Plazenta vor, um das Kind vor dem Immunsystem zu schützen und eine Abstoßung zu vermeiden
englische Fachbegriffe für diese übergeordneten Stukturen und wer erkennt diese?
PAMP: Pathogen assoziierte Strukturen —> PRR: Pthogen recognition receptor
DAMP: erkennt was in einer Zelle falsch läuft
Was versteht man grundsätzlich unter dem Begriff respiratory burst?
Abtöten von Pathogenen im Phagolysosom mit Sauerstoffradikalen und Stickstoffoxiden
Was für Strategien/Substanzklassen kommen dabei zum Einsatz?
Veränderung pH
Suerstoffradikale
Stickstoffoxide
antimikrobielle Peptide
Enzyme
Kompetitoren
Um eine Immunantwort speziell des sekundären Immunsystems auszulösen, benö gt das Immunsystem das Zusammenarbeiten/-wirken von diversen Zellen. Wie viele unterschiedliche Zelltypen braucht das sekundäre Immunsystem und welche Art von Zellen sind das, um eine An körper-Produk on zu beginnen?
T-Lymphozyten: Regulator
B-Zellen: produzieren AK
Antigenpräsentierende Zellen: Maktophagen und dendritische Zellen
Pathogen: notwendig um erkannt zu werden
Definieren Sie An genpräsen erende Zelle? 2 Kategorien und 2 Zellbeispiele jeweils!
Definition: Zelle verarbeitet ein AG, präsentiert es in einem Rezep. auf hrer Oberfläche (um femd und eigen anzuweisen)
Zelle hat eigenes AG, Zelle präsentiert AG auf ihrer Oberfläche
Zelle nimmt etwas fremden auf, zerkleinert es, präsentiert fremd auf der Oberfläche
AG wird in ein Konstrukt eingearbeitet und präsentiert, um Antwort auszulöse
—> Mokrophagen und dendritischen Zellen
2 Kategroien und Bsp.
fakultativ AG präsentierende Zellen: fast alle Zellen
profesionelle AG präsentierende Zellen: B-Zellen, Makrophagen
Mit welchen Peptidstücken werden beide Komplexe beladen? (MHC) Strukturelles Aussehen, Charakteristika?
MHC I: endogenes AG, Protein von der Zelle selbst gemacht, üblicherweise in einer Funktion; ein Teil davon wird aber benutzt und ins Proteasom verbaut und dort zu kleinen Peptiden und in MHC-Rezeptor eingebaut = Konstrukt aus Rezeptor und eigenem Protein entsteht
MHC-I sehr flexible Bindung, geschlossene Bindung = keine überstehende Proteine
MHC-II: exogenes (fremdes) Peptid, was als AG verwendet wird; irgendein internalisiertes Pathogen/Bakterium, wird über das Phagosom zersetzt und mit Rezeptor fusioniert und auf Oberfläche eingebaut
MHC-II: offene Präsenta on: Pep d ragt über Kelch hinaus
Was sind die Limita onen der Fremderkennung des Immunsystems, die aus dem Konstrukt resul eren, dass fremd und eigen über Größe unterschieden werden?
nur best. Größe und Ladung möglich, da Bindung in den Kelch sonst nicht stafinden kann (proteolytische Spaltung; Enzyme schneiden in Abhängigkeit der Ladung, was dann nicht überall passt; nur ein Bruchteil aller Peptide kann präsentiert werden (zu klein/groß kann nicht verwendet werden und Ladung muss zu den Ankersequenzen passen, sonst keine Präsentation möglich))
manche Viren/Bakterien haben so entwickelt, dass Proteasen nicht schneiden können bzw. durch Schnitte keine Ankersequenz entsteht, sodass es nicht in MHC-II-Kelch eingebaut werden kann
ringförmige Proteine/Konformation (Proteine liegen nicht linear vor, sondern bilden Strukturen)
nur Proteine verwendbar (Zucker, Lipide, DNA, RNA können nicht verwendet werden) -Immunsystem vergibt hier viele Möglichkeiten, um ein repräsentatives Bild präsentieren zu können
Information zwischen fremd und eigen wird über die sog. immunologische Synapse zwischen APC und den T-Zellen bewerkstelligt. Welche 3 strukturellen Komponenten sind daran beteiligt?
MHC I / II -Komplex auf Seiten der AG präsentierenden Zellen
TCR
Antigen
Was ist der kritische/wichtige Teil und wie funktioniert die Informationsweitergabe in dieser Schnittstelle?
Schnittstelle = Antigen
beide Rezeptoren müssen das gleichermaßen erkennen
nur wenn beide Seiten passgenau sind, dann ist das fremde exakt bestimmt
Qualität der Information muss hierbei auch gewärleistet sein
Informationsweitergabe generell it hier einer der kritischen Punkte
Damit eine T-Zelle einsatzbereit ist (hauptsächlich T4/T8), muss sie verschiedene Qualifizierungsschri e/Ergebnisse-Ereignisse durchführen – Vom Knochenmark bis zum f inalen Zielort (Milz, Lymphknoten) durchläu sie mehrere Schlüssel-Modifika onen/ Umwandlungen. Nenne die 5 kri schen Schri e, die eine T-Zelle vom Knochenmark, wo sie entsteht, bis zum finalen Einsatz-/Wirkort!
vom Knochenmark aus Einwandern in den Thymus (naive T-Zelle muss aktiv einwandern (über Zytokingradienten/ak ves Homing))
Zellteilung (keine Funktionsänderung grundsätzlich, ohne dass eine Zelle sich signifikant vermehrt) – Reifeteilung innerhalb des Thymus (Konstrukt, das entsteht, hat neue Aufgabe/Funktionalität)
nach der Reifeteilung haben die T-Zellen verschiedene T-Zellrezeptoren und exprimieren diese auf der Oberfläche
Thymus: Selek on (negative Selektion, positive Selektion (nimmt Funktion an, ohne Schaden anzurichten), Selektion auf mittlere Affinität (mittelstarke Bindung – alle anderen sind nicht brauchbar (zu geringe/starke Bindung) – dürfen Thymus erst verlassen, wenn sie keinen Schaden anrichten (Überprüfung der Affinität)
CD4-Zellen benötigen jetzt Interaktion mit dem eigentlichen Antigen (4er-Rezeptor muss nun gegen Fremd aktiviert werden in Lymphknoten/Milz durch Treffen eines Antigens (im Thymus nicht möglich, da es dort keine Antigene gibt)), CD8-Zellen sind hier schon reif/funktionell (gegen sich selbst gerichtet)
Mi lere Bindungsstärke/Affinität (Kra zwischen zwei Molekülen, die notwendig ist, um diese Bindung wieder zu trennen) – in ges. Biologie keine Interak on, die ganz schwach oder ganz stark ist, fast alles hat eine mi lere Bindungsstärke (schwimmt nicht vorbei, bleibt aber auch nicht kleben). Warum ist das so? Im Hinblick auf die beiden großen Herausforderungen des Immunsystems erklären. Welche Herausforderung der Biochemie ist der Schlüssel dafür, dass es nur mi lere affine Bindungen gibt?
bei Nervenzellen beispielsweise muss Mehrfachnutzung möglich sein, Recycling-Gründe, immer nur einmaliges Verwenden wäre nicht effizient und nachhaltig (Signal muss über kurze Zeit vorhanden sein)
Enzym-Substrat-Wirkungen wäre auch fatal, wenn diese nicht reversibel sind (Proteasomen bspw. zum Zellabbau müssen flexibel sein, dynamisch; Ankleben würde sonst zu nix führen, da eine Inflexibilität entstehen würde)
Kaskade soll ausgelöst werden (1 Molekül-Signal wird amplifiziert für eine Verstärkung des Signals (damit man nicht genauso viel Enzym bspw. braucht, wie man auch Substrat hat; da schnellumsetzendes Enzym ja viele Substrate umsetzen kann und immer wieder freisetzt)
Myosinfilamente existieren auch nur, weil kurze, spezifische Bindungen existieren – ansonsten keine Bewegung möglich, wir wären starr
Wie kommt bei Menschen aus evolu ver Sicht zur Veränderung der MHC-Rezeptoren und der TCR-Gene.
verschiedene parallel lebende Hominiden haben sich gekreuzt (Homo sapiens, Neandertaler, Denisova-Mensch)
Leipzig als Zentrum für Forschung der ancient-DNA
In Afrika, Asien und Europa ist die Variabilität unterschiedlich stark ausgeprägt? Wo ist sie am geringsten und am höchsten und warum?
Erklärung über die Völkerwanderungen
keine Rückkreuzungen nach Afrika, hier wenig Variabilität der MHC-/TCR-Gene
Menschheit hat sich in Afrika gebildet und out-of-Africa (Fakt, keine Hypothese mehr)
erste Migrationswelle wurde zum Neandertaler, eine andere in Sibirien zum Denisova Mensch, dritte Welle Homo sapiens und der kreuzte sich in Europa mit den Neandertaler und in Asien mit dem Denisova-Mensch
größte Variabilität
Was ist der Sinn/Warum hält sich die hohe Variabilität? Welchen Nutzen hat es in der Biologie?
Nutzen muss vorliegen, da Genexpression immer Kraf kostet (Eintrocknen wäre ja auch möglich)
mehr Gene, mehr Kombinationen, mehr Variabilität
bessere, flexiblere Reaktion auf neu entstehende Krankheiten
Für was benutzt man die Nacktmäuse und warum?
Grundlage für Grundlagenforschung in bspw. Bereichen des Immunsystems
Erkenntnisse von der Maus sind durch ähnliche Funktion des Immunsystems gut auf den Menschen übertragbar (gezielte Manipulation gibt Hinweise, wie es im Menschen auch laufen würde)
auch Ein-Knocken von humanen Immunsystem-Teilen in Maus möglich
Verträglichkeitstests, etc.
produktspezifische Testverfahren (Medikamente, Toxizität, Krebserregend, etc.)
Konzentration um Wirkung hervorzurufen ist hier deutlich geringer, da es bei der Maus schneller wirkt und auch überbetonte Untersuchungen sind möglich
Wie kriege ich einem Rezeptor genetische Varianz zu Stande – genetische Modifikationen (Editing)?
klassisches Editing: Modifizieren der Base (Ersetzen durch eine andere bspw.)
alternatives Spleißen (kombinatorische Verbindungen/Kombinatorik/junktionale (von junction – Verbindung) Vielfalt): verschiedene Produkte entstehen durch Neuzusammenbau bzw. Kombination - Introns und Exons können frei kombiniert und auch neu zusammengefügt werden
Allele können auch frei kombiniert werden, was Varianz erzeugt (v.a. in Kombination mit Spleißen unzählige Möglichkeiten) – große Masse an Genen - soma sche Rekombination
ungenaues Arbeiten (Enzyme, die Ungenauigkeit ins Enzym bringen; kleben Dinge falsch zusammen, sodass Loch entsteht und Basen eingefügt werden oder Überlappen, sodass welche wegfallen können) – ungenaue Basenpaarungen
Was können B-1-B-Zellen bspw. nicht werden?
bilden generell keine Gedächtniszellen aus
Erwachsene können dann aus B-2-B-Zellen Gedächtniszellen bilden
Impfungen bei Kleinkindern haben keinen Effekt auf das Immungedächtnis, sondern wirken nur unterstützend auf die Bewältigung der Krankheit (Grund für die Impfung in so kurzen Abständen bei Kleinkindern, ab 1-2 Jahren Alter wird auch Immungedächtnis ausgebildet, sodass hier Gedächtniszellen gebildet werden)
aus dem Blut der Mutter werden Antikörper aktiv ins Kind transportiert, sodass das Kind diese verwenden kann; nach einem halben Jahr sind diese aber alle ausgeschwemmt worden und die Krankheitsphase der Kinder beginnt
Das Zusammentreffen von Antigen, APC-Zellen, spezifischen T- und B-Zellen sehr unwahrscheinlich. Wie wird gesteuert, dass mit hoher Gewissheit schnelle Immunreaktion möglich ist?
Filterorgane: Milz und Lymphknoten, in Filter bleiben Pathogene hängen, gleichzeitig hohe Menge Immunzellen und B-+T-Zellen, dort Interaktion also möglich
B1-B-/B-2-B-Zellen: Unterscheidung nach Regulation, Immungedächtnis, Art der gebildeten Antikörper
Regulation:
B1B – zellunabhängig reguliert
B2B – Antigen und T-Zelle (Reaktion zur Plasmazelle nur wenn von Helferzelle freigegeben)
Immungedächtnis:
nur bei B2B-Zellen klassische Gedächtniszellen
keine IgG-AK, nur IgM möglich bei B1B-Zellen (keine dauerha en Gedächtsniszellen)
Antikörper
B1B: IgM (kein Klassen-Switch möglich)
B2B: hochreife Immunglobuline G (IgG)
Regulationsmechanismus von B1B-Zellen:
intrinsischer / Auto – Regulationsmechanismus
zwei AK notwendig, an die Antigen andocken
Dimerisierung vermittelt über Antigen auf der Oberfläche dadurch dann Kaskade bis Translation und Transkription (Antikörper-Produktion
Was passiert mit einer B-Zelle im Verlauf ihres Lebenszyklus – wenn sie passendes AG f indet und ak viert wird?
naive-B Zelle (produziert keine AK) hat Kontakt zum passenden Antigen – Aktivierung
nach 3-7 Tagen hat die B-Zelle sich zu einer AK-produzierenden Plasmazelle (Verlust der Rezeptoren auf der Oberfläche – AK nicht mehr als Rezeptor, sondern im inneren produzieren)
AK werden sezerniert – zuerst IgM - Reifung: IgM wird zu IgG (zerschni enes IgM; kleiner, affiner, findet AG in allen Winkeln)
nach ca. 30 Tagen ist alles an Antigen beseitigt und keine Arbeit mehr
Einlagerung der Plasmazelle (aktive Einwanderung) in Knochenmark (5-15 Jahre lang - Impf Frequenz: Auffrischung notwendig) mit Rückbildung der Oberflächenrezeptoren
Immungedächtniszellen im Knochenmark – Vergleiche normale AK-produzierende Plasma-AK-Zelle mit einer B-Gedächtniszelle im Knochenmark in Bezug auf Antikörper und Rezeptoren
Plasmazelle produziert die B-Zell-Rezeptoren als AK und sezerniert diese, B-Zelle präsentiert diese an der Oberfläche
Wie ist ein IgG-AK (menschlich) aufgebaut? Essen elles?
besteht aus 2 schweren und 2 leichten Ketten, die über Disulfidbrücken verbunden sind
konstante und variable Regionen (variable Regionen sind abhängig vom Antigen)
2 Begriffe die AG-Bindung eines AKs beschrieben – Wie wirkt ein AK?
monospezifisch (beide Antigenregionen erkennen das identische Antigen und können es binden)
bivalent (2 Bindestellen)
2 Grundfeatures von AK, die Funktion beeinflussen (Stabilität und Struktur)
hinge-Region (flexibel, drehbar, beweglich) = Strickleitersystem an Disulfidbrücken gewährleistet Dynamik des AK
Löcher im unteren Bereich, sodass Blut durchfließen kann, um Druck zu mildern
Verdrillung für Strukturstabilität (wie bei Seilen)
Begriffe, wie man Variabilität erzeugt
junktional (bspw. durch alternatives Spleißen)
kombinatorische
somatische Hypermutation (speziell bei AKs – Enzym: AID (Activation-induced-deaminase) sorgt dafür, dass AK immer besser werden und spezialisierter – kann bei Mutationen des Erregers also auch negativ sein, weil es wenig Varianz zulässt und nur auf einen speziellen Erreger sich opmiert (bspw. COVID oder Influenza))
Nomenklatur AK und Ig – AK unterteilt in verschiedene Regionen – 2 Begriffe wie Stamm der AK genannt werden kann:
Isotyp (isolierte Betrachtung des Stamms – definiert Klasse des AKs)
konstanter Teil / FC-Teil (kann ausgetauscht werden, konstant bedeutet hier, dass es nicht die Antigen-bindende Region ist)
Wie heißt der konträre Teil, der die Pathogene bindet?
Antigen-Determinante (Fachbegriff für die Antigen-Bindung)
Idiotyp = variabler Teil/Region
AK – Fc-Teil/konstanter/variabler Teil – Welche 2 sehr unterschiedlichen Aufgaben haben Antikörper grundsätzlich?
Antigenerkennung und dann eine Bindung
Signalweiterleitung – binden mit Fc-Teil an spezifische Rezeptoren und lösen Signalkaskaden aus
Wie funktioniert denn das Prinzip der Signaltransduktion bei AK? Beispiel?
Fc-Teil bindet an passenden Rezeptor auf einer Zelle
Beispiele: Vergleich verschiedener AK bei der Recycling-Fragestellung (IgG-Klasse wird aus Vernichtungsprozess herausgezogen), Mutter-Kind-Transport, IgE binden mit IgE-Rezeptor um Reaktion gegen Parasiten primär durchzuführen oder eben auch die allergische Reaktion bei Heuschnupfen
Nomenklatur – Wie heißt die Bindestelle auf AK-Seite und auf Seite des Antigens?
AK: Paratop (Bindetasche/Kavität beim Antikörper)
AG: Epitop (Struktur, die wie Schlüssel in das Schloss passt)
Pathogene treffen meist Personen mit schlechtem Immunsystem, wie Kleinkinder oder alte Menschen – Welche Krankheitsgruppe trifft vor allem Menschen zwischen 20 und 40 Jahren?
Influenza verändert sich immer nur minimal – Körper denkt sich das ist noch die alte Version, sind aber nicht spezifisch für die neue Version – macht Bekämpfung für Menschen mit gutem Immungedächtnis das Bekämpfen schwer, weil es als bekannt erkannt wird – bei Menschen ohne Immungedächtnis würde eine volle Reaktion ausgelöst werden
immunologische Erbsünde
Unterschied Seuche (auf einzelne Länder beschränkt) und Pandemie (weltweit) – nehmen beide in letzten 100 Jahren wieder signifikant zu. Gründe dafür?
Zunahme der Mobilität (Zugreisen, Flugreisen, etc,. – beruflich und touris sch), vor allem auch schnelle Mobilität verschnellert die weltweite Verbreitung von Krankheiten; auch sehr abgelegene Regionen sind mittlerweile eher einfach erreichbar (auch durch den steigenden Reichtum wird das eher möglich – „jeder“ kann sich Urlaub weisen – Tourismusindustrie boomt)
Zoonosen (bspw. aufgrund der Massenindustrie – viele Tiere auf kleinen Raum zusammen – Krankheiten können sich so schnell übertragen) – bspw. HIV, COVID-19, Schweine-/Geflügelpest, Safari (Tier wird erlegt, wir werden gebissen oder sowas) = Ebola (letzte Epidemie so ausgebrochen, Junge streichelt Flughund und wurde gebissen – ganz Somalia erkrankte dann daran)
Nachrichten – viel mehr Bericht wird erstattet und mehr Quellen werden verwendet – Impfverweiger sind natürlich auch mobil und können Krankheiten eben auch weitertragen – Impfmüdigkeit/-unwilligkeit: Gesamtbevölkerung unzureichend geimp (Quoten teils nicht hoch genug, weil einige bei vielen Informationen skeptisch werden und eher zögern) (Wahrheitsgehalt in Wissenschaften immer transient, gibt kein „richtig“ – richtig ist immer auch ein Spiegel der Zeit)
Zur Bekämpfung von Krankheiten allgemein gibt es 2 grundlegende Strategien – Wie kann man Infektionskrankheiten bekämpfen und warum funktioniert eine der Strategien seit Jahren nicht mehr so gut?
präventiv: Impfen (außer bei Schlangenbissen – aber üblicherweise im Voraus)
Medikamente (Gabe erfolgt post-Ereignis) – Antibiotika (recht breitenwirksam/ Virostatika (Virus muss bekannt sein) – Antibiotika-Resistenzen haben sich schnell ausgebildet (2-10 Jahre Wirksamkeit; heute wenig neue Entwicklung; wenig Antibiotika, die noch breitenwirksam funktionieren – laut WHO ist in ungefähr 10 Jahren kein Antibiotikum mehr wirksam, da alle Bakterien resistent geworden sind bis dahin) – Resistenzen bilden sich aus, wenn Antibiotia nicht lange genug und in einer Dosis, die hoch genug ist, eingenommen wurde und vor allem in Krankenhäusern verteilen sich Multi-Resistente Keime recht schnell (Mortalitätsrate wird noch weiter ansteigen (ca. 2 Mio sind es heute bereits))
Phagentherapie (für uns nicht so sehr relevant – Phagen befallen Bakterium und führen zu dessen Lyse)
Welche Impfstrategie wird bei Kleinkindern verfolgt?
frequente Impfung, um den Titer hochzuhalten
Herstellung Impfstoffe im großen Maßstab: 3 gängige, große Methoden beschreiben in Stichpunkten (bezogen auf Antigen-basierte (Protein/Peptid) Impfstoffe.
egg-based: Hühnereier dienen der Vermehrung von Viren, Virus wird geerntet, dann inaktiviert und abgeschwächt
cell-culture: menschliche/Primaten- Zellen in Suspension (meist) werden infiziert, Aufschliessen des Überstandes, Reinigung, Inaktivierung
artifiziell: Bakterien werden mit Plasmid geimp und daraus kann Protein aufgereinigt werden
gentechnologisch: Protein-Bruchstücke werden vermehrt
Was ist in Bezug auf eine HIV-Infektion das Hauptproblem bei der Generierung von Antikörpern gegen HIV?
Bindungsstellen wobbeln, also es kann sein, dass die Region gerade nicht bindbar ist
Spike-Protein
Etwa 1% der Population ist immun gegen HIV und kann nicht an AIDS erkranken – Was sind die zwei beobachteten molekularen zellbiologischen Mechanismen für die Immunität?
besitzen keine Rezeptoren/Bindungsstellen für HIV (leichtete Mutation des Rezeptors auf T4-Zellen die zu leichter Konformationsänderung führt
können an nicht wobbelnden Teil des Virus binden und so trotzdem erkennen (haben Rezeptor, sind also theoretisch infizierbar, aber Immunsystem hat anderen Weg gefunden und bildet AK gegen die invarianten Regionen
Welchen Rezeptor benötigt COVID auf Zellen, um sich infektiös zu zeigen?
ACE-Rezeptor
Die Weltbevölkerung ist in den letzten Jahren trotz gleichbleibender Reproduktionsrate stark angestiegen – Wieso?
Einführung von Antibiotika (30/40er Jahre): Absenken der Sterberate
Einführung der systemischen, weltweiten Impfungen (riesige Massenproduktion seit dem 2. Weltkrieg): enormes Absenken der Säuglings-/Kindersterblichkeit (bis 2. WK sind noch 5/10 Kindern gestorben)
Die Immunogenizität wird wie definiert? Wie wird definiert, wie immunogen ein AG ist?
Struktur der AGs (Lipid/Fe oder Protein), Spezifikationen des Antigens
Größe/Komplexität des Moleküls und dessen Oberfläche (Bereiche im Inneren sind nicht zugänglich), Charakteristika der Oberfläche (AS-Sequenz, wie sind die AS geladen, etc.?)
Differenzierung als „fremd“ gegenüber dem „selbst“ (Fremdartigkeit muss groß genug sein)
Darreichungsform: Mit welchem Adjuvanz gemischt? Welche Dosis wird gegeben? Reinheit des Impfstoffes (möglichst hohe Reinheit, um hohe Spezifität gegenüber dem AG zu erreichen und nicht gegenüber dem Hilfsstoff) ?
abgeleitetes System – Antwort des Immunsystems auf diese Stoffgruppen (Proteine, Lipide (also Lipoproteine, da bestimmte Löslichkeit da sein muss), DNA/RNA, Kohlenhydrate): Reaktivität der B1B-Zellen und B2B-Zellen? Welche kann AK aus welcher Stoffgruppe machen?
B1B-Zellen: können alles erkennen, da sie keine T4-MHC-regulierten Einbau haben (fetalen Zellen sind weniger stark reguliert – geht über Lipid raus (AG macht Verbindung), keine MHCs) – allerg. Zeugs wie Nickel, Zucker, etc.
B2B-Zellen: (bauen ja Teil ein) ausschließlich auf Peptide/Proteine ausgerichtet (alles, was in einzelne Aminosäuren zerlegbar ist) – Rest nicht möglich
Epitope – 3 Arten, „je wie Antigen daherkommt“. Wie heißen die? Welches hat bestes/schlechtestes AK-Portfolio?
Konformationale Epitope: außenliegende Bereiche, bei Linearisierung sind die Bereiche nicht mehr beieinander
lineares Epitop: wenn nach außen zeigend erkennbar, sonst nur bei Linearisierung erkennbar
Neoepitop: liegt innen und ist nicht erkennbar; AK dagegen sind nutzlos, da sie nicht angreifen können an einer Oberfläche
Mit welcher Technologie charakterisiert man AK auf ihr Epitop hin nach ihrer Bildung? (Epitop mappen)
overlapping peptide assays
man kürzt die Sequenzen so lange ein bis sie nicht mehr perfekt anbindet, so kann man heraus finden bei welchen AS genau das Epitop liegt (jedes einzelne Pep d wird in Kavität einer 96-well-Platte gebunden/immobilisiert, wenn Epitop passt, dann bindet es dort (evtl. auch überlappend)) – Wegwaschen, was nicht gebunden hat - Nachweis dann über AK, die gegen die ersten AK gerichtet sind und an ein Signal gekoppelt sind (Detektionssystem; in der Regel als Sandwich-ELISA)
Kleine Moleküle – Heroin, Nickel, etc. – schwierig als Immunogen zu bekommen – Methode fürs sichtbar machen fürs Immunsystem?
Kopplung an ein großes Peptid, wird dann zum Immunisieren verwendet, sodass AK dagegen gebunden werden
trägerbasierte Technologie (Träger selbst muss immunogen sein per se)
Welche AK erhält man dabei?
gegen Struktur/Träger, Übergangsgebiete und gegen das Molekül
Kurze Beschreibung wie man monoklonale AK generiert
Immunisieren
Entnehmen der Milz aus Organismus (dort sind B-Zellen drin, die gegen AG gerichtet sind)
Hybridomisierung: Fusionierung der B-Zellen mit Leukämiezellen (nicht fusionierte müssen raus selektiert werden, sodass nur Hybridome übrig bleiben)
ausschließliches Abzielen auf die B-Zelle (Vereinzelung durch Verdünnung und heraus pipetieren einer Zelle in ein Veil, sodass man die einzelne Zellen fassen kann, falls sie den richtigen AK produziert); stammen alle von einer einzigen B-Zelle ab dann
Gegenüberstellung/Vergleich polyklonaler und monoklonaler AK in 3-4 Aspekten
Herstellungsweg unterscheidet sich
Zusammensetzung (monoklonal nur 1 AK-Klasse, polyklonal Mischung verschiedener AK (auch verschiedener Klassen))
monoklonal höhere Reinheit und spezifischer (da nix anderes gebunden wird)
polyklonal hat Varianz, nur monoklonal kann gleichförmige Qualität in Produktion sicherstellen
monoklonal immer artifiziell, also hergestellt; natürlich nur polyklonal möglich (bspw. in Lebewesen)
Was mache ich um eine Affinitätsreinigung von polyklonalen AK durchzuführen?
über Antigen (immobilisiert), Serum wird draufgegeben; nur AK-Spezies, die gegen AG gerichtet ist, bindet an; alles nicht-gebundene wird weggewaschen; saure Elution bei pH 2-3 um den AK wieder vom AG zu lösen (Konformationsänderung von AK und AG löst die Bindung auf)
über Fc-Teil eines anderen AKs
Modifika on von AK – Was kann man machen?
Zerschneiden mit Proteasen in Subfragmente und diese verwenden
gentechnologisches Zusammenschneiden verschiedener Genstellen
Immunkonjugate aus Bestandteilen verschiedener AK
chimäre AK: aus Maus der Fab-Anteil, aus Mensch der Fc-Anteil (AK sind dann besser verträglich in der Therapie)
2 Technologien – AK monoklonal und polyklonal – Wie heißt die dritte für artifizielle Herstellung? Und wie funktioniert diese Methode (essentielle Schritte)? Unterscheidungsmerkmale?
Phage Display
keine AK und keine Lebewesen notwendig (nur einmal als Spender notwendig)
man entnimmt die cDNA aus gesamter B-Zell-Population (Blut + Knochenmark) und diese wird gesamtheitlich gepoolt und in Phagen-Bibliothek (cDNA-library) kloniert, diese ist vermehrungsfähig ohne weiteres Lebewesen
immobilisieren eines AGs, welches von Interesse ist, und gesamte library wird damit inkubiert
Phage erkennt speziell dieses AG
Wegwaschen unrelavanter Phagen und Eluieren der richtigen Phagen
zweite Screeningrunde nach einer Veränderung der Erbinformationen
Erbinformation aus den Phagen wird wieder rausgeholt und kann dann verwendet werden
wilde Mutation der Phagen-library ist möglich, um neue Modifikationen zu erstellen (Maßschneiderung der Phagen möglich)
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