Masterarbeiten

Masterarbeiten

Wir vergeben regelmäßig Plätze für Masterarbeiten innnerhalb unserer Forschungsschwerpunkte. Bei Interesse sprechen Sie bitte Prof. Bufe an.

 

2015
Loreen Immig Biochemie

Untersuchung der Bedeutung von anti-inflammatorischen IgG-Antikörpern bei der Allergie-Protektion

Die Inzidenz von Allergischen Erkrankungen (wie z. B. Asthma bronchiale) ist innerhalb der letzten Jahrzehnte stark angestiegen. Für persistierendes Asthma bronchiale bilden inhalative Glucocorticoide und lang wirksame ß2-Sympathomimetika die Grundpfeiler der Therapie. Da jedoch schwere Formen des Asthmas auch mit diesen Medikamenten nicht ausreichend behandelt werden können, ist der Bedarf an alternativen und neuen Behandlungsmöglichkeiten sehr groß. Insbesondere die Prävention von allergischer Sensibilisierung wäre ein vielversprechender Ansatz, die Entstehung von atopischen Asthma zu verhindern.
In vorangegangen Untersuchungen konnte eine Allergie-prophylaktische Wirkung bei dem Einsatz von Arabinogalaktan (AG), welches aus dem Stallstaub von traditionellen Bauernhöfen isoliert worden ist, im Maus-Asthma-Modell beobachtet werden. Durch die Identifizierung von Oberflächenepitopen des AGs konnte auf dieser Grundlage ein synthetisches Saccharid hergestellt werden, das diese Oberflächenepitope reflektiert. Nach einer Behandlung von Mäusen mit diesem Molekül, konnte wie auch beim kompletten AG und dem Stallstaubextrakt eine Allergie-protektive Wirkung beobachtet werden. Außerdem konnte festgestellt werden, dass spezifische IgG-Antikörper gegen die zur Behandlung eingesetzten Substanzen produziert werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, den immunregulatorischen Effekt für ein weiteres, chemisch synthetisiertes Saccharid zu untersuchen, das an BSA gekoppelt werden soll. Darüber hinaus soll die Bedeutung der produzierten Antikörper für den Allergieschutz untersucht werden. Hierzu werden die Mäuse mit Stallstaubextrakt oder den Oligosaccharid-Protein-Konjugaten immunisiert. Anschließend wird mittels Affinitätschromatographie das IgG aus den Seren der Tiere isoliert. Die Bestimmung des Sialyierungs-Grades der isolierten Antikörper erfolgt über einen Lektin-Bindungs-Assay. Die Analyse des Glykosylierungsgrades des Fc-Teils des IgGs soll bei der Beantwortung der Frage helfen, ob die Antikörper einen pro- oder anti-inflammatorischen Effekt aufweisen. Durch den bisher nachgewiesenen anti-inflammatorischen Effekt bei dem Einsatz des Saccharids im Maus-Asthma-Modell, erweisen sich diese chemisch synthetisierten Moleküle als vielversprechende Kandidaten für eine neue Asthma-Therapie.
2014
Michelle Puschkarow Biochemie

Die Rolle der α2β1‑Isoform der löslichen Guanylatzyklase in der Pathogenese von chronischem Asthma

Unter einer Chronifizierung von bronchialem Asthma ist eine persistierende Entzündungsreaktion der Atemwege zu verstehen, die auf lange Sicht zur irreversiblen, strukturellen Veränderung des Schleimhautgewebes (airway remodeling) aufgrund reparativer Prozesse führt. Darunter fallen unter anderem eine subepitheliale Fibrose, Hypertrophie der glatten Gefäßmuskulatur, Angiogenese sowie Becherzellhyperplasie. Diese Faktoren können ein zweites wichtiges Charakteristikum des bronchialen Asthma begünstigen, welches als Atemwegshyperreaktivität (AHR) bezeichnet wird. Hierunter ist eine Überempfindlichkeit der Atemwege in Form einer verstärkten Muskelkontraktion gegenüber bronchokonstriktiver Stimuli zu verstehen.
Stickoxide (NO) werden bei der Entzündung im Rahmen des bronchialen Asthma vermehrt produziert. In den Fokus der Suche nach potentiellen Therapietargets rückt deshalb immer mehr der NO/cGMP-gesteuerte Signalweg, in den die NO-sensitive lösliche Guanylatzyklase (NOsGC) involviert und in Asthma herunterreguliert ist. Der NOsGC wird als Folge der Generierung von cGMP aus GTP eine muskelrelaxazierende sowie vasodilatative Funktion zugeschrieben. Weiterhin wurden bereits antiinflammatorische sowie antifibrotische Effekte der NOsGC beschrieben. Als Heterodimer setzt sich die sGC aus einer α‑ und β‑Untereinheit zusammen, wobei zwei Hauptisoformen existieren (α1β1‑ und α2β1‑Isoform). Aufgrund ähnlicher katalytischer und regulatorischer Eigenschaften ist die physiologische Rolle der beiden Untereinheiten bisher unklar. Jedoch besitzt die α2β1‑sGC C-terminal eine Bindedomäne, die die Bindung an neuronale Proteine erlaubt. Folglich kann eine Isoform‑spezifische Lokalisation der NOsGC beschrieben werden, in der die α1β1‑sGC ubiquitär und die α2β1‑sGC vor allem in Organen wie Gehirn, Lunge, Herz und Kolon verteilt ist. Zelltypspezifische Lokalisationen konnten auf immunhistochemischer Grundlage bisher allerdings noch nicht beschrieben werden.
Im Rahmen meiner Arbeit soll mit Hilfe eines chronischen OVA-Asthmamodells (C57/bl6) in Kombination mit einem α2‑sGC Knockout-Modell die Auswirkung der α2‑sGC Defizienz auf die Entstehung und Ausbildung von Asthma untersucht werden. Weiterhin ist es von Interesse die Auswirkungen auf das Remodeling und insbesondere die Fibrosierung in der Lunge zu analysieren. Hierfür werden unter anderem serologische, histologische sowie proteinbiochemische Methoden verwendet werden, um  die knockout- sowie krankheitsbedingten Merkmale in den Tieren aufzeigen zu können. Ein weiteres Ziel soll eine zelltypspezifische Lokalisation der NOsGC mittels immunhistochemischer Analysen darstellen.

Matthias Schiffer
Biochemie
Bedeutung von IL17 beim neutrophilen Asthma

Asthma bronchiale ist eine chronische Atemwegsentzündung und betrifft Menschen jeder Altersklasse. Weltweit wird die Anzahl der Asthma erkrankten Menschen auf 334 Mio. geschätzt, Tendenz steigend (Global Asthma Report 2014).

Es können verschiedene Phäno-/Endotypen des Asthmas unterschieden werden. Besonders die in den entzündeten Atemwegen vorwiegend vorhandenen Granulozyten werden zur Unterscheidung herangezogen. Die Literatur unterscheidet den „eosinophilen“, den „neutrophilen“, den „granulozytär armen“ und den „granulozytär gemischten“ Phänotyp, gemessen an der entsprechenden Präsenz der jeweiligen Granulozytensubpopulation, die an der asthmatischen Entzündungsreaktion beteiligt sind.

Beobachtet wurde bereits, dass eine vornehmlich TH2-dominierte T-Zell-Antwort mit dem „eosinophilen“ und eine TH17-dominierte Antwort mit dem „neutrophilen“ Phänotyp korrelieren. Patienten mit neutrophilem Asthma sprechen nur im geringen Maße auf die etablierte Behandlung mit Kortikosteroiden an. Deshalb ist es umso wichtiger, die Mechanismen der neutrophilen Asthmaentstehung zu verstehen, um geeignete Behandlungstherapien entwickeln zu können.

In meiner Masterarbeit soll mittels eines Asthma-Tiermodells die Rolle der TH17-Immunantwort für das Remodeling des Lungengewebes untersucht werden und geprüft werden, welche von TH17-Zellen freigesetzten Faktoren am Remodeling beteiligt sind. Hierzu wird der Einfluss von IL17 und IL22, auch in Kombination mit profibrotischen Faktoren wie TGFβ und Wnt5A in vitro sowie in vivo genauer analysiert. Darüber hinaus soll durch gezielte pharmakologische Intervention, wie beispielsweise der Suppression von TH17 Zellen, der Unterdrückung der IL17-Produktion oder der Elimination von neutrophilen Granolozyten mögliche Interventionsstrategien für die Behandlung des neutrophilen Asthma analysiert werden.

 

2011
Patrick Weil
Biochemie
Wirkung von Arabinogalaktanen (AG) auf dendritische Zellen (DC) und Untersuchung der induzierten T-Zell-Immunantwort in einem Mausmodell für allergisches Asthma
Allergische Erkrankungen (z.B. Asthma bronchiale) haben in den letzten 50 Jahren stark zugenommen und sind daher immer mehr in den Fokus der Forschung getreten. In mehreren vorangegangenen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass intensiver Kontakt zur Umgebung traditioneller Bauernhöfe während der ersten Lebensjahre einen Schutz vor Allergien bewirken kann. Als wichtige, im Mausmodell protektiv wirksame Substanz der Bauernhofumgebung wurden pflanzliche Arabinogalaktane identifiziert, die sich u.a. im Stallstaub befinden. Werden diese Zuckermoleküle auf in vitro generierte dendritische Zellen gegeben, wird die Funktion dieser Zellen so moduliert, dass sie anschließend nicht mehr in der Lage sind in vivo eine allergische Sensibilisierung und Atemwegsinflammation zu vermitteln.
Es soll untersucht werden, welche immunologischen Mechanismen dem durch Arabinogalaktane vermittelten Schutzeffekt zugrunde liegen. Der Fokus richtet sich hierbei auf die Art der T-Zellantwort, die von den AG-behandelten dendritischen Zellen in einem Mausmodell für allergisches Asthma induziert wird. Da wir bereits gezeigt haben, dass die Behandlung dendritischer Zellen mit AG zu einer vermehrten Ausschüttung von IL-10 führt und bekannt ist, dass IL-10 an der Generierung regulatorischer T-Zellen beteiligt sein kann gilt es, die Rolle regulatorischer T-Zellen bei der Immunantwort in vivo in DEREG Mäusen zu charakterisieren. Dieser Mausstamm ermöglicht es, durch die Injektion von Diphteria Toxin (DT), eine Depletion von T-regulatortischen Zellen zu erzielen. Es soll an diesem Modell und durch Depletion der Tregs überprüft werden, ob DCs, die vor dem intranasalen Transfer in die Mäuse mit AG behandelt wurden, in vivo über die Induktion der Tregs den Schutzeffekt vermitteln.
Des Weiteren ist es von Interesse die Antigenaufnahme und –präsentation der mit AG stimulierten dendritischen Zellen in vitro zu untersuchen. Ziel ist es zu prüfen, ob AG-behandelte DCs eine geringere T-Zell-stimulatorischen Kapazität aufweisen als scheinbehandelte DCs und ob sie deshalb in vivo nicht zu einer starken Th2-Immunantwort führen können.

 

2010
Stefanie Neuhaus
Biochemie
Metabolomics in der murinen Ausatemluft und der BAL mittel Ionenmobilitätsspektrometrie (MCC/IMS)
Asthma bronchiale gehört zu den häufigsten chronischen Erkrankungen in den Industrienationen. Es wird durch drei Faktoren definiert: Der Atemwegsinflammation, der Atemwegs-Obstruktion und dr Atemwegs-Hyperreagibilität. Um eine Inflammation der Atemwege nachzuweisen, ist bisher eine Spülung der Lungen (bronchoalveoläre lavage, ‚BAL‘) und eine Untersuchung der BAL-Flüssigkeit (BALF) unabdingbar. Diese invasive Methode bedeutet jedoch eine hohe Belastung für den ohnehin geschwächten Organismus. Des Weiteren ist die BAL und die weitere Qualifizierung und Quantifizierung der in der BALF enthaltenen Zellen sehr zeit- und kostenaufwendig.
Die Inflammation der Atemwege kann über die Infiltration von inflammatorischen Zellen wie zum Beispiel Granulozyten beobachtet werden. Diese Zellen setzen proinflammatorische Proteine sowie verschiedene niedermolekulare Substanzen wie Prostaglandine, Histamin, Stickstoffmonoxid etc. frei. Ziel dieser Masterarbeit ist es, im murinen Modell spezifische proinflammatorische Moleküle beziehungsweise deren Metabolite in der Ausatemluft zu identifizieren. Hierzu wird in Kooperation mit dem ISAS in Dortmund sowohl die murine Ausatemluft als auch die murine BAL mit Hilfe des Multikapillar-Säulen Ionenmobilitätsspektrometers (MCC/IMS) untersucht. Mittels MCC/IMS werden die Metabolite nach ihrer Polarität, Masse und Struktur aufgetrennt und können sowohl qualitativ als auch quantitativ verglichen werden.
Patrick Guidato
Biochemie
Charakterisierung der Interaktion zwischen C-Typ Lektin Rezeptoren und Arabinogalactanen
Das Aufwachsen auf traditionellen Bauernhöfen (ALEX-Studie) vermindert bei Kindern das Allergierisiko im Vergleich zu Kindern die nicht in einem solchen Umfeld aufwachsen. Ein Faktor für diesen Schutz vor Allergien ist die Exposition gegenüber Umweltfaktoren im Kuhstall, die im ersten Lebensjahr stattfinden muss. Im Asthma-Mausmodell wurde gezeigt, dass die inhalative Applikation von Stallstaubextrakt während der Sensibilisierungsphase einen Schutz vor Allergien vermitteln kann (Peters et al, Thorax; 2006). Weitere Untersuchungen belegen, dass der Schutz mit der Tolerisierung von Antigen präsentierenden Zellen (Dendritischen Zellen) in der Lunge einhergeht (Gorelik et al, Innate Immunity 2008). Im Staubextrakt sind große Mengen des pflanzlichen Arabinogalactans (AG), einem komplexen Kohlenhydrat aus Futtergräsern zu finden. Wie von Peters et al (2010) gezeigt wurde, ruft AG im Mausmodell ebenfalls eine allergieprotektive und immunmodulatorische Wirkung hervor, indem es die APCs tolerisiertWie AG diese Wirkung entfaltet, ist bisher ungeklärt.
C-Typ Lektin Rezeptoren sind eine wichtige Gruppe der Muster erkennenden Rezeptoren im angeborenen Immunsystem. Als Liganden für diese Rezeptoren kommen verschiedene Zucker und Polysaccharide in frage, wie solche von Pathogenen, wie z. B. Lipoarabinomannan auf Mycobakterien. Für das in Stallstäuben vorkommende Arabinogalactan ist eine Bindung ebenfalls denkbar.
Die Expression von C-Typ Lektin Rezeptoren findet zum großen Teil auf dendritischen Zellen des Immunsystems statt. Die diversen intrazellulären Antworten, die durch die Aktivierung eines C-Typ Lektin Rezeptors ausgelöst werden können, stellen einen wichtigen Punkt in der Immunmodulation dar und sind essentiell für die Wirkweise von dendritischen Zellen. In dieser Arbeit soll mittels Inhibitions-ELISA gezeigt werden, ob die immunmodulatorische Wirkung des Arabinogalactans über einen C-Typ Lektin Rezeptor entfaltet wird. Dafür werden Fusionsproteine aus dem extrazellulären Teil verschiedener C-Typ Lektine und des Fc-Fragments der Immunglobulin gamma-1 schweren Kette generiert und in einem kompetitiven ELISA eingesetzt. Nach der Identifikation des bindenden Rezeptors soll die hervorgerufene Reaktion der dendritischen Zellen untersucht werden.

 

2009
Pia Wentker
Biochemie
Einfluss struktureller Änderungen bei Polysacchariden auf ihre biologische Aktivität
Ein Polysaccharid wurde als immunmodulatorische Komponente des Stallstaubextrakts identifiziert. Es handelt sich dabei um eine Substanz die aus unterschiedlichen Zuckereinheiten aufgebaut ist und einen hohen Verzweigungsgrad aufweist. In dieser Masterarbeit wird sowohl in vitro in Zellkulturen als auch in vivo im murinen Allergiemodell untersucht, inwieweit chemisch und / oder enzymatisch herbeigeführte strukturelle Änderungen an dem Polysaccharid zu einer Modifikation der biologischen Aktivität führt. Zu den wichtigsten Methoden dieser Arbeit gehört zum einen das in der Experimentellen Pneumologie bereits etablierte Maus-Asthma-Modell, bei dem in Mäusen durch systemische Sensibilisierung und anschließende Provokation mit dem Modellallergen Ovalbumin eine allergische Atemwegsinflammation induziert wird. Zum anderen stellt die in vitro Aktivitätsprüfung der modifizierten Polysaccharide eine zentrale Methode dar. Hierzu werden Lymphozyten in Zellkultur mit den Polysacchariden stimuliert und die produzierten Zytokine mittels ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) gemessen.
Jan Albrecht
Biochemie
Untersuchung der Interaktion eines pflanzlichen Polysaccharids mit Glykorezeptoren dendritischer Zellen
Durch vergangene Studien wurde aus Stall- und Scheunenstaubextrakten ein Polysaccharid isoliert, welches eine immunmodulierende Wirkung zeigt. Es wurde im Mausmodell gezeigt, dass es vor allergischer Sensibilisierung schützt. Dies wird wahrscheinlich durch die Bindung an Rezeptoren auf antigenpräsentierenden Zellen (Dendritische Zellen, B-Zellen und Monozyten) initiiert, wodurch eine rezeptorvermittelte Signalkaskade ausgelöst wird. Es ist noch nicht bekannt, über welchen Rezeptor die Bindung stattfindet.
Im Rahmen unserer aktuellen Arbeiten versuchen wir mittels molekularbiologischer Methoden Glykorezeptoren von dendritischen Zellen auf menschlichen embryonalen Nierenzellen (HEK-293) zu expremieren. Mit Hilfe dieser isoliert vorliegenden Glykorezeptoren soll versucht werden, den Rezeptor zu identifizieren, welcher für die Bindung des Polysaccharids verantwortlich ist.
2008
Michael Bonsmann
Biochemie
Isolierung und Charakterisierung weiterer biologisch aktiver Substanzen aus dem Stallstaubextrakt
Dem Stallstaub werden verschiedene immunprotektive Wirkungen zugesprochen, besonders wenn die Exposition innerhalb des ersten Lebensjahres erfolgt (Thorax 2006, 61(2):134-39; Lancet 2001, 358:1129-33). Allerdings handelt es sich bei dem Stallstaub um ein äußerst heterogenes und komplexes Substanzgemisch. Um eine getrennte Betrachtung der verschiedenen Wirkmechanismen zu erlauben, ist es nötig die entsprechenden Substanzklassen aus dem Gemisch zu isolieren.
Daher soll in dieser Arbeit eine Fraktionierung weiterer aktiver Substanzen aus dem Stallstaub mit Hilfe moderner biochemischer Verfahren vorgenommen werden. Zum Einsatz kommen neben unterschiedlichen Fällungen auch säulenchromatographische Trennungen und Ultrafiltrationstechniken. Die Aktivitätsprüfung der Fraktionen erfolgt in verschiedenen in vitro-Assays an einer Alveolarepithelzelllinie (A549) mittels quantitativer real time PCR (polymerase chain reaction) und ELISA (enzyme linked immunosorbent assay).
2007
Matthias Stiehm
Biochemie
Etablierung eines murinen Modells für die Desensibilisierung
Desensibilisierung mittels subkutaner Applikation von Allergenen ist mittlerweile eine gängige Therapieform für allergische Erkrankungen (Spezifische subcutane Immuntherapie = SCIT). Um die Effektivität dieser Therapie zu verstärken, soll in dieser Arbeit die adjuvante Wirkung von immunmodulatorischen Substanzen auf die Desensibilisierung im Maus-Allergiemodell untersucht werden. Hierzu wird zunächst ein Tiermodell für die Desensibilisierung etabliert. Mäuse werden mit dem Gräserpollenallergen Phleum p5b sensibilisiert und anschließend über die Atemwege provoziert. Während der Provokationen werden die Mäuse durch Injektionen von hohen Dosen Allergen hyposensibilisiert. Durch Mischung von immunmodulatorischen Substanzen mit den Allergenen, die zur Hyposensibilisierung eingesetzt werden, wird die adjuvante Wirkung dieser Substanzen auf die Hyposensibilisierung untersucht.
Imke Steffen
Biochemie
Isolierung und Untersuchung von immunmodulatorischen Substanzen aus dem Stallstaub
Die Inhalation von Stallstaubextrakt während der Sensibilisierung führt in einem murinen Asthma-Modell zur signifikant verringerten Hyperreagibilität und Inflammation der Atemwege (Thorax 2006; 61(2):134-39). Allerdings ist bisher unklar welche Substanzen im Staubextrakt für die immunmodulatorische Wirkung verantwortlich sind. Daher wird in dieser Masterarbeit der Staubextrakt mittels Säulenchromatographischen Methoden fraktioniert. Die verschiedenen Stoffklassen (Proteine, Zucker etc.) werden anschließend mittels biochemischer Methoden analysiert. Interessante Komponenten werden in vitro im Zellkulturmodell und in vivo im Maus-Asthma Modell auf ihre Wirksamkeit untersucht.

 

2006
Ute Haußmann
Biochemie
Vergleich des Allergens Phl p 5b (C-Terminus) und seiner hypoallergenen Mutante im murinen Allergiemodell
Phl p 5b ist ein Majorallergen aus dem Lieschgras (Phleum pratense), das von 80 % der Gräser-Pollen-Allergiker erkannt wird. In der C-terminalen Hälfte sind 12 Lysine enthalten, von denen 10 an der Oberfläche des Moleküls lokalisiert sind. Diese Oberflächen-Lysine sind für die IgE-Bindung von großer Bedeutung, wie Gehlhar et al. durch den Vergleich mit der Lysin-defizienten Mutante Mut c zeigen konnten . In der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss der Oberflächen-Lysine im Phl p 5b C-Terminus auf die Antikörper-Induktuion untersucht werden. Dazu wurde ein murines Allergie-Modell für die Immunisierung mit dem Phl p 5b-Wildtyp-Protein und der Mutante Mut c etabliert. Mehr ....