Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Gutjahr
Identifikation und Modifikation von intrazellulären Signalwegen in gesunder und krankhafter Erythrozyten Bildung
Rote Blutkörperchen, sogenannte Erythrozyten, sind für das Leben unabdinglich, denn ihre Hauptaufgabe besteht in der Sauerstoffversorgung des ganzen Organismus. Erythrozyten machen den Hauptbestandteil unseres Blutes aus. In einem Erwachsenen werden jeden Tag bis zu 200 Milliarden rote Blutkörperchen im Knochenmark produziert. Ist diese Produktion gestört oder verliert ein Mensch große Mengen an Blut durch Verletzungen, ist er auf Bluttransfusionen angewiesen. Trotz jahrelanger Forschung im Bereich der Bildung von Erythrozyten, der sogenannten Erythropoese, ist man bis heute auf freiwillige Blutspenden angewiesen, um den Bedarf von weltweit 80 Millionen Bluteinheiten pro Jahr in der Transfusionsmedizin zu decken. Gesundheitssysteme weltweit sehen sich mit einem Mangel an vorhandenen Blutkonserven konfrontiert. Daher ist es von großer Bedeutung die molekularen Mechanismen erythroider Differenzierung ausgehend von einer Stammzelle zu einem roten Blutkörperchen zu entschlüsseln.
Abbildung 1: Die einzelnen Schritte der erythroiden Differenzierung im Knochenmark sind durch den Verlust des Transferrinrezeptors (CD71, gelb), die vermehrte Produktion von erythroid-spezifischen Oberflächenmolekülen wie Glycophorin A (GPA, magenta) und des Schrumpfens und Auswerfens des Zellkerns (lila) gekennzeichnet.
In unserer bisherigen Forschung konnten wir zeigen, dass Vorläuferzellen der Erythrozyten, sogenannte Erythroblasten, Chemokinrezeptoren exprimieren, die zuvor hauptsächlich mit der Migration von Immunzellen in Verbindung gebracht wurden. Unsere Forschung möchte die Funktion dieser Chemokinrezeptoren auf Erythroblasten verstehen, die sich grundlegend von jener der Immunzellen unterscheidet, da sie keine Migration der erythroiden Zellen auslösen.
Abbildung 2: Die kleinste funktionelle Einheit der Erythropoese im Knochenmark wird auch erythroblastische Insel genannt. Hierbei ist ein zentraler Makrophage (rot) von Erythroblasten (grün) umgeben um nach Ausstoßung des Zellkerns (blau) diesen zu phagozytieren.
Es gibt verschiede Erkrankungen die durch fehlerhafte Erythropoese charakterisiert sind. Auf der einen Seite myeloproliferative Erkrankungen wie Polycythemia vera oder Erythroleukämie, auf der anderen Seite Erkrankungen die durch eine defekte Erythropoese gekennzeichnet sind was zu Anämien und Stress Erythropoese führt. Durch die Identifikation der erythroid spezifischen Moleküle und Transportwege die die Signalwege der Chemokinrezeptoren in erythroiden Zellen bestimmen, wollen wir in Zukunft zu einer effizienteren und medikamentös regulierbaren Blutproduktion beitragen.
