Intestinale Immunregulation

Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf der Rolle antigenspezifischer Th-Zellen in der menschlichen Immunabwehr. T-Helfer-(Th)-Zellen sind zentrale Organisatoren der Immunantwort. Über ihren T-Zell-Rezeptor sind sie in der Lage, ein bestimmtes Antigen zu erkennen. Durch die Freisetzung verschiedener Effektorzytokine können sie eine dem Antigen entsprechende Immunantwort auslösen. Unangemessene oder zu starke Immunreaktionen können jedoch zu Immunpathologien wie Autoimmunität, chronischen Entzündungen oder Allergien führen. Eine spezialisierte Th-Zell-Subpopulation, die regulatorischen T-Zellen (Tregs) hingegen, haben suppressive Eigenschaften. So können sie die Immunantwort gegen ein bestimmtes Antigen abschwächen oder sogar verhindern.

Welche T-Zellen jedoch auf ein bestimmtes Antigen reagieren, welche Antigene überhaupt erkannt werden und wie die schützende Immunität und Toleranz erhalten oder gestört wird, ist in vielen klinischen Situationen nicht bekannt. Mit neuen Ansätzen zur direkten ex vivo Analyse von antigen-reaktiven Th-Zellen versuchen wir zu verstehen, warum bei Patienten mit chronisch entzündlichen Erkrankungen, wie entzündlichen Darmerkrankungen oder Allergien, die Toleranzmechanismen versagen. Durch Kombination der antigen-reaktiven Th-Zellanalyse mit leistungsstarken, hochmodernen Analyse-Technologien, wie multidimensionaler Durchfluss-Zytometrie, (Einzelzell-) Transkriptomik, TCR-Sequenzierung und Proteomik können wir umfassende Informationen der einzelnen antigen-reaktiven Th-Zellen mit hoher Sensitivität und Spezifität erhalten, um so das Zusammenspiel von Umweltfaktoren mit mikrobiellen und entzündlichen Prozessen, die zu Dysfunktionen und chronischen Entzündungen führen, aufzuklären. Unser Ziel ist es, durch die Analyse dieser grundlegenden Prozesse direkt in den Zellen des menschlichen Immunsystems, die Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Strategien für chronische Entzündungskrankheiten, Autoimmunität oder Allergien beschleunigen.

• Menschliche T-Zell-Antworten gegen Mikrobiota
• Rolle antigen-spezifischer T-Zellen in chronisch entzündlichen Erkrankungen
• Molekulare Regulation von Mikrobiota-reaktiven T-Zellen
• Induktion und funktionelle Charakterisierung humaner antigen-spezifischer Th17-Subsets
• Orale Toleranz durch Nahrungsmittel-spezifische T-Zellen

1. Focus on fungi

Iliyan D Iliev, Gordon D Brown, Petra Bacher, Sarah L Gaffen, Joseph Heitman, Bruce S Klein, Michail S Lionakis. Focus on fungi. PubMed 2024 Sep 19; PMID: 39303681; PMCID: PMC11722117; DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.016

2. Autoantigen-specific CD4⁺ T cells acquire an exhausted phenotype and persist in human antigen-specific autoimmune diseases

Carina Saggau, Petra Bacher, Daniela Esser, Mahdi Rasa, Silja Meise, Nicola Mohr, Nora Kohlstedt, Andreas Hutloff, Sarah-Sophie Schacht, Justina Dargvainiene, Gabriela Rios Martini, Klarissa H Stürner, Ina Schröder, Robert Markewitz, Johannes Hartl, Maria Hastermann, Ankelien Duchow, Patrick Schindler, Mareike Becker, Carolin Bautista, Judith Gottfreund, Jörn Walter, Julia K Polansky, Mingxing Yang, Reza Naghavian, Mareike Wendorff, Ev-Marie Schuster, Andreas Dahl, Andreas Petzold, Susanne Reinhardt, Andre Franke, Marek Wieczorek, Lea Henschel, Daniel Berger, Guido Heine, Maike Holtsche, Vivien Häußler, Christian Peters, Enno Schmidt, Simon Fillatreau, Dirk H Busch, Klaus-Peter Wandinger, Kilian Schober, Roland Martin, Friedemann Paul, Frank Leypoldt, Alexander Scheffold. Autoantigen-specific CD4⁺ T cells acquire an exhausted phenotype and persist in human antigen-specific autoimmune diseases. PubMed 2024 Oct 8; PMID: 39226901; DOI: 10.1016/j.immuni.2024.08.005

3. Antigen specificity and cross-reactivity drive functionally diverse anti-Aspergillus fumigatus T cell responses in cystic fibrosis

Carsten Schwarz, Patience Eschenhagen, Henrijette Schmidt, Thordis Hohnstein, Christina Iwert, Claudia Grehn, Jobst Roehmel, Eva Steinke, Mirjam Stahl, Laura Lozza, Ekaterina Tikhonova, Elisa Rosati, Ulrik Stervbo, Nina Babel, Jochen G Mainz, Hilmar Wisplinghoff, Frank Ebel, Lei-Jie Jia, Matthew G Blango, Peter Hortschansky, Sascha Brunke, Bernhard Hube, Axel A Brakhage, Olaf Kniemeyer, Alexander Scheffold, Petra Bacher. PubMed 2023 Mar 1; PMID:  36701198;PMCID:   PMC9974102; DOI: 10.1172/JCI161593

4. Selection of cross-reactive T cells by commensal and food-derived yeasts drives cytotoxic TH1 cell responses in Crohn’s disease

Martini GR, Tikhonova E, Rosati E, DeCelie MB, Sievers LK, Tran F, Lessing M, Bergfeld A, Hinz S, Nikolaus S, Kümpers J, Matysiak A, Hofmann P, Saggau C, Schneiders S, Kamps AK, Jacobs G, Lieb W, Maul J, Siegmund B, Seegers B, Hinrichsen H, Oberg HH, Wesch D, Bereswill S, Heimesaat MM, Rupp J, Kniemeyer O, Brakhage AA, Brunke S, Hube B, Aden K, Franke A, Iliev ID, Scheffold A, Schreiber S, Bacher P. Selection of cross-reactive T cells by commensal and food-derived yeasts drives cytotoxic T_H1 cell responses in Crohn’s disease. Nat Med. 2023 Oct;29(10):2602-2614. doi: 10.1038/s41591-023-02556-5. Epub 2023 Sep 25. PMID: 37749331; PMCID: PMC10579100.

5. The pre-exposure SARS-CoV-2-specific T cell repertoire determines the quality of the immune response to vaccination

Saggau C, Martini GR, Rosati E, Meise S, Messner B, Kamps AK, Bekel N, Gigla J, Rose R, Voß M, Geisen UM, Reid HM, Sümbül M, Tran F, Berner DK, Khodamoradi Y, Vehreschild MJGT, Cornely O, Koehler P, Krumbholz A, Fickenscher H, Kreuzer O, Schreiber C, Franke A, Schreiber S, Hoyer B, Scheffold A, Bacher P. Immunity. 2022 Aug 12;S1074-7613(22)00396-X.  doi: 10.1016/j.immuni.2022.08.003. Online ahead of print.

6. Low-Avidity CD4+ T Cell Responses to SARS-CoV-2 in Unexposed Individuals and Humans with Severe COVID-19

Bacher P, Rosati E, Esser D, Rios-Martini G, Saggau C, Schiminsky E, Dargvainiene J, Schöder I, Wieters I, Khodamoradi Y, Eberhardt F, Vehreschild MJGT, Neb H, Sonntagbauer M, Conrad C, Tran F, Rosenstiel P, Markewitz R, Wandinger, K-P, Augustin M, Rybniker J, Kochanek M, Leypoldt F, Cornely OA, Koehler P, Franke A, Scheffold A. Immunity 2020

7. Human Anti-fungal Th17 Immunity and Pathology Rely on Cross-Reactivity against Candida albicans

Bacher P, Hohnstein T, Beerbaum E, Röcker M, Blango MG, Kaufmann S, Röhmel J, Eschenhagen P, Grehn C, Seidel K, Rickerts V, Lozza L, Stervbo U, Nienen M, Babel N, Milleck J, Assenmacher M, Cornely OA, Ziegler M, Wisplinghoff H, Heine G, Worm M, Siegmund B, Maul J, Creutz P, Tabeling C, Ruwwe-Glösenkamp C, Sander LE, Knosalla C, Brunke S, Hube B, Kniemeyer O, Brakhage AA, Schwarz C, Scheffold A. Cell. 2019; 176(6):1340-1355.e15.

8. A novel unconventional T cell population enriched in Crohn’s disease.

Rosati E, Rios Martini G, Pogorelyy MV, Minervina AA, Degenhardt F, Wendorff M, Sari S, Mayr G, Fazio A, Dowds CM, Hauser C, Tran F, von Schönfels W, Pochhammer J, Salnikova MA, Jaeckel C, Gigla JB, Sabet SS, Hübenthal M, Schiminsky E, Schreiber S, Rosenstiel PC, Scheffold A, Thomas PG, Lieb W, Bokemeyer B, Witte M, Aden K, Hendricks A, Schafmayer C, Egberts JH, Mamedov IZ, Bacher P, Franke A. Gut. 2022 Mar 9:gutjnl-2021-325373.

9. Regulatory T Cell Specificity Directs Tolerance versus Allergy against Aeroantigens in Humans

Bacher P, Heinrich F, Stervbo U, Nienen M, Vahldieck M, Iwert C, Vogt K, Kollet J, Babel N, Sawitzki B, Schwarz C, Bereswill S, Heimesaat MM, Heine G, Gadermaier G, Asam C, Assenmacher M, Kniemeyer O, Brakhage AA, Ferreira F, Wallner M, Worm M, Scheffold A. Cell. 2016Nov 3;167(4):1067-1078.e16.

Prof. Dr. rer. nat. Petra Bacher

• PubMed
• ORCiD

• ERC-StG MicroT: Microbiota-T cell interactions – antigen-specificity and regulation in health and disease
• CRU 5010: “Towards a Cure for Adults and Children with Acute Lymphoblastic Leukemia” (CATCH-ALL). Project: The Yin and Yang of anti-cancer CD4+ T cell responses in ALL
• SFB 1526: „Pathomechanisms of Antibody-mediated Autoimmunity (PANTAU) – Insights from Pemphigoid Diseases”. B08: Microbiota-specific T cell responses
• DFG: A pathogen-specific CD4 T cell atlas for chronic inflammatory diseases
• FOR 5042: ”The microbiome as a therapeutic target in inflammatory bowel disease” (miTarget). P1: Early microbiome changes and its antigenic potential in individuals at high-risk for inflammatory bowel diseases
• Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI) (EXC 2167-390884018). Integrative Immunogenetics and Cellular Approaches towards Developing an Antigen-Specific Therapy

• Dr. Mario Assenmacher, Marco Vahldieck, Jennifer Pankratz; Miltenyi Biotec GmbH, Bergisch Gladbach, Germany
• Prof. Axel Brakhage, Dr. Olaf Kniemeyer; Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (HKI), Jena, Germany
• Prof. Oliver Cornely, Angela Steinbach; Klinik I für Innere Medizin, Uniklinik Köln, Köln, Germany
• Prof. Andre Franke, Elisa Rosati; Institut für Klinische Molekularbiologie, CAU Kiel, Germany
• Prof. Dr. Guido Heine, UKSH Campus Kiel, Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie
• Prof. Bernhard Hube, Dr. Sascha Brunke; Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (HKI), Jena, Germany
• Dr. Iliyan Iliev, Associate Professor of Microbiology and Immunology in Medicine; Weill Cornell Medical College, New York, USA
• Dr. Jochen Maul, Medizinische Klinik für Gastroenterologie, Infektiologie und Rheumatologie CBF, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
• Prof. Alexander Scheffold; Institut für Immunologie, CAU Kiel, Germany
• Dr. Bernd Schnabl, Professor of Medicine; University of California, UC San Diego School of Medicine, San Diego, USA
• Prof. Dr. Christoph Schramm; Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Zentrum für Innere Medizin, 1. Med. Klinik und Poliklinik (Gastroenterologie mit Sektionen Infektiologie und Tropenmedizin), Hamburg, Germany
• Prof. Dr. Stefan Schreiber, PD Dr. Konrad Aden; Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Klinik für Innere Medizin I, Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB), Kiel, Germany
• Prof. Dr. Carsten Schwarz, Dr. med. Patience N. Eschenhagen; Klinikum Westbrandenburg, Mukoviszidosezentrum, Potsdam, Germany