Prof. Dr. Benjamin Schusser

Genetisch modifizierte Hühner: neue Modelle zur Untersuchung der Lymphozytenentwicklung & -funktion

Das Huhn stellt ein exzellentes Tiermodel für Studien der Entwicklungsbiologie, Physiologie und Immunologie dar. Folglich wurde das Hühnergenom als erstes Haustiergenom vollständig sequenziert. Die damit gewonnenen Informationen haben die Identifizierung zahlreicher neuer Kandidaten-Gene und deren funktionelle Charakterisierung ermöglicht. Doch fehlten bisher Techniken der reversen Genetik, welche die Forschung an Mausmodellen revolutioniert haben. Mit einer Methode zur Kultivierung keimbahnkompetenter, primordialer Keimzellen (PGC) wurde es möglich Veränderungen im Hühnergenom herbeizuführen. Der erste Gen-Knockout (KO) in einer Vogelspezies wurde durch Deletion des J-Segmentes (JH) der schweren Kette des Immunglobulin-Lokus (Ig) generiert und führte zu einer Blockade in der post-bursalen B-Zellentwicklung. B- und T- Zellen bilden das adaptive Immunsystem. Im Gegensatz zum Menschen, bei dem B-Zellen im Knochenmark reifen, findet die Entwicklung der B-Zellen des Huhnes in der Bursa Fabricius statt. Obwohl die Rolle der Bursa bereits vor Jahrzehnten beschrieben wurde, ist bis heute unklar, wie die B-Zellentwicklung reguliert wird. Ein Focus der Arbeiten richtet sich auf die Bedeutung des Genrearrangements des Ig-Lokus und der Ig-Expression auf der Zelloberfläche. Phänotypische Unterschiede zwischen Ig-KO-Hühnern sowie Wildtyp-Kontrolltieren werden mit Hilfe transkriptomischer Methoden analysiert. Hiermit sollen Faktoren identifiziert werden, die in der B-Zellentwicklung eine Rolle spielen. Weiterhin werden post-bursale Entwicklungsvorgänge innerhalb des B-Zellsystems mit Hilfe transgener Hühnermodelle untersucht. Schließlich werden adoptive Transferexperimente mit transgenen und KO-Hühnern durchgeführt, um in Kombination mit Zelltracking-Studien Gedächtnis-B-Zellen im Huhn zu identifizieren. Im zweiten Teil des Projektes werden die Untersuchungen durch Arbeiten am gamma/delta (g/d)-T-Zellsystem ergänzt. Wie bei Wiederkäuern und Schweinen bilden g/d-T-Zellen die größte T-Zellpopulation im Blut, ohne dass ihre Rolle im Abwehrgeschehen und in der Gewebehomöostase bekannt ist. Um die genaue Bedeutung der g/d-T-Zellen im Huhn analysieren zu können, wird ein KO dieser T-Zellpopulation benötigt. Die CRISPR/Cas9 Gene-Targeting-Technologie wird verwendet um die Generierung von KOs in PGC zu erleichtern und im Weiteren g/d-T-Zellen im Huhn zu depletieren. Der Phänotyp der g/d-T-Zell-KO-Hühner wird unter Zuhilfenahme moderner immunologischer Verfahren im Detail charakterisiert. Ein besonderer Schwerpunkt wird hierbei auf die Rolle der g/d-T-Zellen im Rahmen von Kokzidien- und Salmonelleninfektionen gelegt, welche in der Geflügelwirtschaft ein großes Problem darstellen. Zusammenfassend wird dieses Projekt dazu beitragen, das Wissen auf dem Gebiet der B-Zellbiologie in einer prototypischen GALT Spezies zu erweitern, die Gene-Targeting-Technologie im Huhn zu optimieren und die Rolle der g/d-T-Zellen in Hühnern erstmals umfassend zu untersuchen.