Wahlpflichtseminare Immunologie 2008

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1 Wahlpflichtseminare Immunologie 2008 Ziel der 25 verschiedenen Wahlpflichtseminare ist es, den in der Vorlesung Immunologie gebotenen Stoff zu erweitern und zu vertiefen. Das umfangreiche Themenangebot reicht von molekular-immunologischen Themen (z.b. Signaltransduktion und Antigen-Präsentation ) über die vertiefte Darstellung klinisch relevanter Krankheitsbilder (z.b. Arthritis und Sepsis ) und allgemeinmedizinischen Alltagsfragen (z.b. Kann man das Immunsystem stimulieren? Gegen welche Erkrankungen soll geimpft werden? ) bis zur Beschäftigung mit den Interaktionen des Immunsystems mit Nervensystem und Psyche ( Psychoneuroimmunologie ). Einige Wahlpflichtseminare enthalten auch praktische Übungen (Datenbank-Seminare im CIP-Pool). Durch diese Themenvielfalt hoffen wir, allen Teilnehmern fünf für sie interessante Wahlpflichtseminare anbieten zu können. Über Anregungen für weitere Themen sind wir jederzeit offen. Zusätzlich bieten wir bei allen Seminaren (außer Datenbank-Seminare) an, dass Teilnehmer einen Teilaspekt des Seminarthemas anhand relevanter aktueller Originalliteratur selbst erarbeiten und in einer ca. 15-minütigen Präsentation während des Seminars vorstellen. Die jeweils infrage kommende Publikation und Hintergrundinformationen werden vom Seminarleiter/In ausgewählt und mit den Teilnehmern, die einen Beitrag übernehmen, erarbeitet. Bei Interesse an dieser aktiven Seminargestaltung wenden Sie sich bitte rechtzeitig mit Angabe des Seminartermins direkt an die/den jeweilige(n) Dozentin/Dozenten. Die entsprechende -adresse entnehmen Sie bitte unserer homepage: unter dem link Mitarbeiter ). Seminarthemen Antigen-Präsentation In diesem Seminar werden die in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse bezüglich der Peptid- Prozessierung und -Präsentation über MHC I und MHC II vertieft sowie weitere, bisher nicht behandelte Aspekte der Antigen-Präsentation (CD1-Moleküle, cross-presentation ) vorgestellt. Anschließend soll anhand von ausgewählten Erregern (Viren, Chlamydia etc.) erörtert werden, wie Pathogene durch die Modulation der Antigen-Präsentation bewirken können, dass eine adäquate Immunantwort unterdrückt wird. Arthritis Die Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine der häufigsten chronisch-entzündlichen Erkrankungen in der westlichen Welt. Es handelt sich wahrscheinlich um eine Autoimmunerkrankung, die bevorzugt die kleinen Gelenke der Finger befällt. Das oder die auslösenden Autoantigene sind derzeit noch unbekannt. Basierend auf experimentellen Studien werden im Seminar zur RA derzeitige Konzepte zur Pathogenese und daraus resultierende neue Ansätze zur Therapie dieser Erkrankung diskutiert. Ziele des Seminars sind zum einen eine Vertiefung des immunologischen Grundwissens aus der Vorlesung anhand pathogenetisch relevanter Mechanismen der RA sowie die Bedeutung dieser Mechanismen für Diagnostik und Therapie dieser Erkrankung.

2 Asthma Die Häufigkeit von Allergien und Asthma nimmt weltweit drastisch zu. Im Seminar werden Ihnen zum einen die immunpathologischen Grundlagen dieser Erkrankungen sowie die Hypothesen, mit denen man ihre Zunahme zu erklären versucht, vorgestellt und daraus resultierenden Schlussfolgerungen für die Behandlung und Prävention dieser Erkrankungen diskutiert. Neben der Vertiefung des Vorlesungsstoffes ist ein weiteres Ziel des Seminar, mögliche zukünftige Behandlungsmethoden vorzustellen. Atherosklerose Die Atherosklerose ist eine der Haupttodesursachen in der westlichen Welt. Neben der Beteiligung metabolischer Faktoren (erhöhtes Cholesterin) gibt es in jüngerer Zeit immer mehr Hinweise darauf, dass Immunreaktionen und chronische Entzündung zumindest an Teilaspekten der Erkrankung beteiligt sind. Ziel des Seminares ist es, Ihnen diese experimentellen Befunde vorzustellen und dabei gleichzeitig das Wissen aus der Vorlesung zu vertiefen sowie die Bedeutung und eventuelle Konsequenzen dieser Erkenntnisse zu diskutieren. Biologicals Sie erinnern sich möglicherweise noch an die Zeitungsschlagzeilen aus dem Frühjahr 2006: In London war die Phase I Studie einer deutschen Biotech Firma mit einem monoklonalen Antikörper, der gegen Rheuma und multiple Sklerose eingesetzt werden sollte, dramatisch fehlgeschlagen. Die Probanden mussten teils wochenlang intensivmedizinisch betreut werden. Was war geschehen? Was war schiefgelaufen? Hätte man die Ereignisse vorhersehen oder gar verhindern können? Therapeutisch einzusetzende monoklonale Antikörper, wie der in London getestete gehören zur Gruppe der sogenannten biologicals. Im WPS Biologicals werden wir untersuchen wie biologicals entwickelt werden, welche unterschiedlichen Substanzklassen es gibt und welche Chancen und Risiken sie bieten. Wir werden die Entwicklung des in die Schlagzeilen geratenen Antikörpers nachvollziehen und Sie werden beurteilen, ob Sie die Phase I Studie durchgeführt hätten, oder nicht. Datenbanken (Protein/ Nucleotide/OMIM) Dieses praktische Seminar richtet sich an Studenten, die z.b. eine experimentelle Doktorarbeit planen. Als Vorbereitung führt dieses Seminar in den Umgang mit verschiedenen Datenbanken ein. Diese Tools sind überaus hilfreich, um z.b. folgende, häufig auftretende Fragen zu klären: Welche Nucleotid- oder Protein-Sequenz besitzt das mich interessierende Molekül? Wie finde ich geeignete PCR-Primer, um die gewünscht Sequenz zu amplifizieren? Wie groß ist die Verwandtschaftsbeziehung zwischen murinem und humanem Homolog? Welche funktionellen Proteindomänen vermitteln die Aktivität des Rezeptors? Sind bereits Interaktionspartner des Rezeptors untersucht worden? Auf welchem Gen ist ein Molekül codiert und wie wird dessen Expression reguliert? In welcher Original-Publikation wird dieses womöglich schon beschrieben? Gibt es im humanen Genom Allele, die mit dem Auftreten verschiedener Erkrankungen korrelieren? - Seminar mit praktischen Übungen -

3 Diabetes mellitus Typ 1 Der Diabetes mellitus Typ 1 ist eine Autoimmunerkrankung bei der es zu einer T-Zellvermittelten Zerstörung der β-zellen des Pankreas kommt. Dadurch kommt es zu einem allmählichen Versiegen der Insulinproduktion. Um die weitreichenden Folgen dieser Erkrankung zu verstehen, sollen zunächst kurz die hormonelle Regulation der Blutglucosekonzentration und die molekularbiologischen Grundlagen der Insulinswirkung auf die verschiedenen Organe besprochen werden. Anschließend sollen die immunologischen Ursachen dieser Erkrankung ausführlich besprochen und geeignete Therapieansätze aufgezeigt werden. Host-Pathogen-Association (Persistierende Infektionen) Dr. rer.nat. Ingo Irmler Obwohl das angeborene und das adaptive Immunsystem über effektive Mechanismen zur Beseitigung von infektiösen Mikroorganismen verfügt, gelingt es manchen viralen und bakteriellen Pathogenen dennoch, diesen zu entgehen, so dass die akute Infektion in eine chronische Verlaufsform übergeht. Das Seminar behandelt anhand von einzelnen Beispielen, durch welche Strategien und Interaktionen zwischen Wirt und Erreger dies ermöglicht wird, welche Folgen für den Wirt damit verbunden sind und durch welche Therapieansätze die Persistenz des Erregers überwunden werden kann. Immunologische Methoden In vielen wissenschaftlichen Publikationen, Büchern und Vorlesungen wird das Wissen aus jahrelanger wissenschaftlicher Arbeit präsentiert. Dabei wird meist nicht näher darauf eingegangen, welche immunologischen und molekularbiologischen Methoden hinter solchen wissenschaftlichen Publikation stehen. Ziel dieses Seminars ist es, den Studenten immunologische (z.b.: FACS und ELISA) und molekularbiologische (z.b.: PCR und Westernblot) Methoden näher zu bringen. Dabei soll anhand einer ausgewählten aktuellen Veröffentlichung veranschaulicht werden, zu welchem Zweck die unterschiedlichen Methoden verwendet und welche Fragestellungen damit beantwortet werden können. Immunsystemstimulation Dr. rer.nat. Sabine Hanke Ist es wirklich so einfach das Immunsystem zu stimulieren wie es in den Medien dargestellt wird? Wann ist eine Stimulierung des Immunsystems sinnvoll? Am Beispiel ausgewählter pflanzlicher Immuntherapeutika (Echinaceapräparate, Umbackolaboa) und probiotikahaltige Formulierungen (Actimel oder Yakult; Broncho-Vaxom) soll gezeigt werden, was wissenschaftliche Untersuchungen zu dieser Art der Stimulierung des Immunsystems sagen.

4 Impfungen Erfolgreiche Impfungen haben einen wesentlichen Anteil an der heute im Vergleich zu früher deutlich erhöhten Lebenserwartungen. Krankheiten wie die Pocken sind ausgerottet, früher häufige Krankheiten sind beinahe verschwunden. Dennoch gibt es in Teilen der Bevölkerung eine erhebliche Unsicherheit zum Thema Impfungen. Der Impfschutz gegen häufige Infektionskrankheiten wird geringer. Warum ist das so und welche Konsequenzen hat das? Andere Fragen, mit denen wir uns im WPS Impfungen beschäftigen lauten: Warum gibt es immer noch keinen Impfschutz gegen HIV, Malaria (und Tuberkulose)? Darf ich immunsupprimierte Patienten impfen? Für wen sind die unlängst neu zugelassenen HPV- Impfstoffe zu empfehlen? Infektionen Allergie/Autoimmunität Warum nimmt die Häufigkeit allergischer Erkrankungen seit Jahren dramatisch zu? Sind Umwelteinflüsse dafür verantwortlich? Wenn ja, welche? Gibt es Umwelteinflüsse, die eine Fehlsteuerung des Immunsystems in Richtung auf allergische oder autoimmune Reaktionen bahnen oder verhindern können? Ist das derzeit vorhandene Wissen über die Beeinflussung des Immunsystems durch Umwelteinflüsse klinisch nutzbar? Diesen Zusammenhängen zwischen Allergie, Autoimmunität und Umwelt gehen wir in diesem WPS nach. Ko-stimulation/Ko-inhibition In vielen immunologischen Büchern, Veröffentlichungen und auch Vorlesungen ist oft von Kostimulation/Ko-inhibition die Rede, ohne näher auf deren Wirkungsweise und biologische Funktion einzugehen. Um zu verstehen über welche Mechanismen ko-stimulatorische/koinhibitorische-signale vermittelt werden, sollen zunächst die grundlegenden Prinzipien (Wechselwirkung zwischen T-Zell-Rezeptor-Komplex und MHC/Peptidkomplex) der T-Zell- Aktivierung behandelt werden. Schwerpunkt dieses Wahlpflichtseminars ist es, anhand einiger ausgewählter Beispiele (CD28, CTLA-4, PD-1 und ICOS) die Wirkungsweise und die Auswirkungen der Ko-stimulation/Ko-inhibition insbesondere auf T-Zellen näher zu erläutern. Weiterhin soll anhand einiger Krankheitsbilder wie Transplantatabstoßung, Autoimmun-, Krebsund Infektionserkrankungen, erläutert werden, wie solche Erkrankungen mit Hilfe gezielter Beeinflussung von ko-stimulatorischen/ko-inhibitorischen Signalen behandelt werden können. Literatur-Datenbanken Dr. rer.nat. Ingo Irmler Wer eine Doktorarbeit schreiben will, muss sich früher oder später mit der wissenschaftlichen Literatur auseinandersetzen. Wie findet man die wesentlichen Arbeiten? Was ist der Unterschied zwischen Originalarbeiten und Reviews? Was heißt eigentlich peer review? Was ist ein Impact factor und was sagt er aus? Wer Literaturdatenbanken richtig minen kann, kann schnell Antworten finden auf so unterschiedliche Fragen wie: Wie viele Arbeiten sind zu meinem Doktorthema bereits erschienen? Ist meine zukünftige Doktormutter oder mein zukünftiger Doktorvater wissenschaftlich aktiv? Der Pharmavertreter hat mir eine Publikation gegeben, die belegen soll, dass das Medikament seiner Firma großartig ist - kommt diese Publikation aus einem angesehenen Journal? Gibt es andere Publikationen, die vielleicht andere Medikamente besser beurteilen? - Seminar mit praktischen Übungen -

5 Multiple Sklerose Die Multiple Sklerose ist die häufigste entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. In diesem Seminar soll erörtert werden, welche Faktoren diese Autoimmunerkrankung befördern und welche immunologischen Pathogenesemechanismen zugrunde liegen. Dabei wird sowohl auf den Zusammenhang mit verschiedenen Infektionen als auch auf das MS-Tiermodell EAE eingegangen. Immunologische Therapieansätze werden ebenfalls vorgestellt. Primäre Immundefekte Primäre Immundefekte sind eine Folge eine gestörten Differenzierung oder Aktivierung von Zellen oder anderer Teile des Immunsystems. Schätzungen gehen davon aus, dass ca. 0,1 bis 0,2 % der Menschen an einem solchen angeborenen Immundefekt leiden. Diese Erkrankungen sind also nicht so selten, wie früher angenommen wurde. Wann sollte man einen primären Immundefekt erwägen? Was für diagnostische Maßnahmen sollten ergriffen werden und was sind mögliche Therapieverfahren? Dies und die den primären Immundefekten zugrundeliegenden Störungen der Lymphozytendifferenzierung und Aktivierung sind Themen, die im Seminar besprochen werden. Psychoneuroimmunologie Haben psychische Prozesse einen Einfluß auf das Immunsystem? Können sie möglicherweise zu Fehlfunktionen des Immunsystems führen? Und wie könnte man das herausfinden? Wie beeinflussen Nervensystem und Immunsystem sich gegenseitig? Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen z.b. Schmerz und Entzündung? Warum sind Patienten nach Schlaganfall oder Hirntrauma besonders infektionsgefährdet? Diesen Fragen gehen wir im WPS Psychoneuroimmunologie nach. Sekundäre Immundefekte Sekundäre Immundefekte können als Folge von Infektionen, Malnutrition oder malignen Erkrankungen auftreten oder iatrogen verursacht sein. Die wichtigste infektiöse Ursache ist HIV/AIDS, eine immer noch eine tödlich verlaufende Erkrankung. Im Seminar wird der Vorlesungsstoff zu HIV/AIDS weiter vertieft, insbesondere werden mögliche Strategien für Impfungen diskutiert. Ein weitere Schwerpunkt liegt auf iatrogenen Immundefekten, die wegen der immer häufiger verwendeten Biologics durchaus ein klinisches Problem darstellen. Sepsis Dr. rer.nat. Ingo Irmler Kann eine Infektion vom Organismus nicht auf ihren Ursprungsort begrenzt werden, können die Reaktionen des Immunsystems auf pathogene Keime und ihre Produkte in kürzester Zeit zur Entstehung einer Sepsis führen. Dabei kommt es zur Aktivierung immunkompetenter Zellen und zur Ausschüttung von pro-, aber auch anti-inflammatorischen Entzündungsmediatoren. Im Seminar werden die den Wechselwirkungen von Immunsystem und infektiösem Stimulus zugrunde liegenden Mechanismen erläutert.

6 Signaltransduktion immunologisch relevanter Rezeptoren Zellen benötigen, um mit ihrer Umgebung in Kontakt treten zu können, Rezeptoren, mit denen sie auf bestimmt Umwelteinflüsse reagieren können. Die Signaltransduktion spielt dabei eine entscheidende Rolle. Dazu werden verschiedene Signalkaskaden ausgelöst, die letztendlich das Einschalten verschiedener Gene zur Folge haben. Auch bei Immunzellen (z.b.: B-Zellen und T- Zellen) sind solche Signalkaskaden für die Vermittlung von bestimmten Signalen von essentieller Bedeutung. So führt zum Beispiel die Wechselwirkung des Peptid/MHC-Komplexes (der Antigenpräsentierenden Zellen) mit dem T-Zell-Rezeptor-Komplex zur Aktivierung der T- Zelle. Des weiteren spielt bei verschiedenen Erkrankungen (z.b.: Krebs) die Fehlregulationen (z.b.: ausgelöst durch Überexpression und Mutationen von bestimmten Signaltransduktionsproteinen) von solchen Signaltransduktionsprozessen eine wichtige Rolle. Um ein Verständnis dafür zu bekommen, wie solche Erkrankungen durch Fehlregulationen von Signaltransduktionswegen ausgelöst werden, ist ein grundlegendes Wissen über die verschiedenen Signaltransduktionsprozesse essentiell. Aus diesem Grund soll den Studenten zunächst aufgezeigt werden, wie verschiedene Signaltransduktionswege durch die Stimulation von bestimmten Rezeptoren (u.a. T-Zell-Rezeptor; B-Zell-rezeptor und Interleukin- Rezeptoren) vermittelt werden können. Der zweite Teil dieses Seminar beschäftigt sich dann mit verschiedenen Erkrankungen (wie z.b.: Krebs), die durch solche Fehlregulationen ausgelöst werden können. Aufbauend auf diesem Wissen soll im Anschluss das Wirkprinzip bereits bestehender Therapiemöglichkeiten (z.b.: Herceptin ) näher erläutert werden. Spezielle Aspekte der Immunologie Das Gros immunologischer Fragestellungen beschäftigt sich mit dem reifen Immunsystem Erwachsener bzw. dessen Antwort auf Infektionen. Darüber hinaus existieren jedoch weitere Ausnahmezustände des Immunsystems unter nicht-pathogenen Bedingungen. Dieses Seminar beleuchtet solche speziellen Aspekte der Immunologie in den Lebensabschnitten Schwangerschaft, Kindheit und Alter. Zunächst wird darauf eingegangen, welche Toleranzmechanismen während der Schwangerschaft ermöglichen, dass der semiallogene Fötus nicht attackiert wird. Schwerpunkte der Reproduktionsimmunologie (zytotoxische NK-Zellen und Suppression der T-Zell-Immunität durch Inhibition und Regulatorische T-Zellen) werden vorgestellt. Im zweiten Abschnitt wird das Immunsystem Neugeborener charakterisiert. Mit der Geburt und somit dem Wechsel vom sterilen intra-uterinen Milieu in eine Umwelt voller Antigene und Pathogene wird deren unreifes Immunsystem drastisch herausgefordert. Auch die Erstbesiedelung von Haut und Intestinaltrakt mit harmlosen Mikroorganismen muß gemeistert werden. Weiterhin werden aktuelle Erkenntnisse, wie wichtig Muttermilch für die Immunität von Neugeborenen ist (CD14, pattern recognition receptor), vorgestellt. Abschließend werden Vorgänge der Immunoseneszenz vorgestellt und mögliche Modulationen, die ein längeres gesünderes und besseres Leben erzielen sollen, diskutiert.

7 Transplantationsimmunologie Zur Behandlung von verschiedenen Erkrankungen wie Niereninsuffizienz, Erkrankungen des Herzens aber auch Leukämien spielen heutzutage Transplantationen eine wichtige Rolle. In diesem Seminar soll zunächst gezeigt werden aus welchen Gründen Organe abgestoßen werden. Dabei soll gezeigt werden, welche Faktoren eine solche Abstoßung vermitteln. Ein weiterer Schwerpunkt soll die Behandlungsmöglichkeiten aufzeigen mit denen solche Abstoßungsreaktionen unterdrückt werden können. Dies ist insbesondere daher sehr interessant, da durch die Entwicklung neuer Präparate, wie zum Beispiel Simulect (Basiliximab), die Abstoßungsreaktionen von transplantierten Organen als auch die Nebenwirkungen drastisch gesenkt werden konnten. In diesem Seminar soll auf diese aktuellen Entwicklungen eingegangen und die Wirkprinzipien solcher Präparate erklärt werden. Tuberkulose Die Tuberkulose ist nach wie vor eine der weltweit häufigsten zum Tode führenden Infektionserkrankungen. Nach der primären Infektion perstistierten die Erreger lebenslang und können bei einer Störung der zellulären Immunantwort zur Organ- oder disseminierten Tuberkulose führen. Themenschwerpunkte des Seminars zur Tuberkulose sind die Interaktionen zwischen Erreger und Wirt, mögliche Impfstrategien sowie aktuelle Probleme mit dieser Erkrankung wie beispielsweise die weltweite Zunahme multiresistenter oder extrem multiresistenter Erreger sowie die katastrophalen Folgen einer Koinfektion mit HIV und M. tuberculosis. Tumorimmunologie In diesem Seminar werden einige Aspekte der Tumorgenese, vor allem von Leukämien und Lymphomen vorgestellt und die in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse bezüglich der Immunantwort gegen Tumore vertieft. Weiterhin soll analysiert werden, welche Strategien maligne entartete Zellen entwickeln, um einer effektiven Immunantwort zu entgehen ( immune escape ). Im zweiten Abschnitt des Seminars werden bisherige immunologische Ansätze zur Tumortherapie vorgestellt. Erklärungsversuche für die bislang nicht sehr erfolgreichen Ansatzpunkte werden diskutiert und in einem Ausblick innovative Strategien der Tumorbekämpfung dargestellt. Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) Pathogenese Das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) stellt den wichtigsten Abbauweg intrazellulärer Proteine dar. Neben dieser grundsätzlichen Bedeutung für alle eukaryotischen Zellen vermittelt das UPS wichtige immunregulatorische Aufgaben: Neben der Generierung von MHC Klasse I präsentierten Antigenen werden Immunantworten durch die Expressionskontrolle zahlreicher Rezeptoren und ihrer Signalproteine moduliert. So induzieren sog. E3-Ubiquitin-Ligasen die Proteolyse von z.b. Wachstumsfaktor- bzw. Antigen-Rezeptoren (Cbl) oder vermitteln die ektope Expression von Autoantigen im Thymus (AIRE), einem wesentlichen Mechanismus zur Induktion zentraler Toleranz. Im Seminar werden zunächst die verschiedenen Komponenten des UPS und anschließend ausgewählte Erkrankungen, die auf der Über- oder Unterfunktion proteasomaler Degradation beruhen (APECED, Cystische Fibrose, Neurodegenerative Erkrankungen etc.), vorgestellt.