Biomechanische Glykokalyx Modelle für T-Zellen

T-Zellen patrouillieren durch die Gewebe des Körpers, um krankheitserreger¬abgeleitete Antigene zu finden. Sie erkennen und zerstören infizierte Zellen und unterstützen B-Zellen bei der Antikörperproduktion. Eine oft übersehene Rolle spielt dabei die Glykokalyx – eine dichte Kohlenhydrat-Hülle aller Zellen, die eine mechanische Barriere für die antigenabtastenden Mikrovilli der T-Zellen bildet. Diese durchdringen die Barriere, um den T-Zell-Rezeptor mit dem MHC der Zielzelle interagieren zu lassen. Die komplexe Biochemie und Architektur der Glykokalyx beeinflusst ihre mechanischen Eigenschaften. Dieses Projekt nutzt eine neuartige Lipid-Doppelschichtplattform, um die Glykokalyx als chemisch aktive, mechanische Barriere nachzubilden und deren Einfluss auf die Antigenerkennung zu untersuchen. Unser Modell enthält drei orthogonale funktionelle Gruppen auf Lipiden, erlaubt die Anpassung der Lipidzusammensetzung und das Einbringen relevanter Liganden wie Proteine, Glykosaminoglykane oder Proteoglykane. Die Forschung verfolgt zwei Hauptziele: (i) Entwicklung einer robusten, in Lipid-Doppelschichten verankerten Glykokalyx, die Höhe, Zusammensetzung und Elastizität natürlicher Glykokalyxe nachbildet, und (ii) Analyse, wie Dichte und Steifigkeit der Glykokalyx die Dimensionen und Dynamik von T-Zell-Mikrovilli und damit die Immunüberwachung beeinflussen. Unser Ansatz ermöglicht die konsistente Einbindung zentraler Glykokalyx-Bestandteile, einschließlich Hyaluronanen, proteoglykangebundener Glykosaminoglykane sowie T-Zell-Rezeptor-Liganden und Adhäsionsfaktoren. Wir werden nanoskalige Quantifizierungen zu deren Einfluss auf Antigensensitivität und Mikrovillistruktur liefern. Damit wollen wir die frühe T-Zell-Aktivierung in Abhängigkeit von Zusammensetzung, Architektur und Elastizität der Glykokalyx aufklären. Die vielseitige Plattform mit einstellbaren chemischen und mechanischen Eigenschaften hat zudem Potenzial für den Einsatz in weiteren biologischen Modellen. Das Projekt wird von Dr. Janett Goehring (BOKU Wien) und Dr. Dmitry Sivun (FH Oberösterreich) geleitet, mit Unterstützung von Prof. (FH) PD. Dr. Jaroslaw Jacak (FH Oberösterreich).