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Forschungsinteresse der AG Delacher
Wir untersuchen Immunzellpopulationen im Kontext der gesunden Gewebeentwicklung und pathologischer Organveränderungen. In diesem Zusammenhang haben unsere bisherigen Arbeiten eine Population von regulatorischen T-Zellen beschrieben, welche Gewebehomöostase und -regeneration fördern kann (Delacher M et al., Nat Immunol 2017). Ausgehend von diesen Entdeckungen wurde der zweistufige Entwicklungsprozess dieser speziellen Population regulatorischer T-Zellen aus Vorläuferzellen im lymphatischen System beschrieben (Delacher M et al., Immunity 2020), ebenso die systemimmunologischen Konsequenzen der Manipulation dieses Entwicklungsprozesses (Delacher M et al., Nat Comm 2019). In translationalen Arbeiten wurde die bis dahin noch unbekannte humane regulatorische T-Zellpopulation, welche an der Regeneration von Geweben beteiligt ist, genauer beschrieben (Delacher M et al., Immunity 2021). Parallel hierzu laufen Experimente an weiteren Konzepten, welche andere Immunzellpopulationen auf ihre Fähigkeiten, Gewebehomöostase und -regeneration zu fördern, untersucht. Diese Arbeiten erforschen insbesondere den Ansatz, dass Tumore die Gewebeheilungsprogramme der Immunzellen zu ihrem Vorteil nutzen können, und stellen damit eine neue Sichtweise auf Gewebeimmunologie im Kontext von gesunden und erkrankten Geweben dar. Dieses neuartige Konzept kann schließlich von Tumorerkrankungen über chronische Infektionen bis hin zu akuten Infektionen erforscht und bewertet werden. Zusammenfassend untersucht unser Labor folgende Fragestellungen:
- Wie heilen Gewebe? Und wie unterstützt das Immunsystem die Gewebeerhaltung und Geweberegeneration?
- Wie funktioniert Geweberegeneration nach akuten Infektionen, Strahlenschäden oder diversen Organverletzungen? Welchen Beitrag leisten die verschiedenen Effektorzellen des Immunsystems?
- Welche Funktion haben gewebeheilungsfördernde Immunzellen im Zusammenhang mit Gewebealterung, chronischen Entzündungen oder der neoplastischen Erkrankungen? Unterstützen sie Tumore bei der Immunevasion?
- Wie können wir unsere Grundlagenforschung in den klinischen Alltag übersetzen, und die Patientenversorgung nachhaltig zu verbessern?
Methodenspektrum der AG Delacher
Wir nutzen in unserem Arbeitsalltag eine weite Sammlung von experimentellen Methoden, verschiedenen Analyseverfahren und bioinformatischen Auswertungen. Hierzu arbeiten wir mit Kollaborationspartnern innerhalb des Lehrstuhls, der Universitätsmedizin sowie der Forschungslandschaft innerhalb und außerhalb Deutschlands zusammen. In der unten stehenden Abbildung wird ein typischer Arbeitsablauf in unserem Labor gezeigt:
1) Wir erhalten frische Gewebe aus chirurgischen Kliniken in Mainz und der näheren Umgebung.
2) In Zusammenarbeit mit Pathologen werden gesunde und erkrankte Gewebeanteile erkannt und anatomisch separiert.
3) Die Gewebe werden in einer Mischung aus Verwesungsenzymen verdaut, damit die Gewebszellen und Immunzellen als Einzelzellen frei werden.
4) Diese Einzelzell-Suspension enthält nun freischwimmende Zellen, welche weiter aufgetrennt werden können.
5) Über physische Trennverfahren wie Dichtegradientenzentrifugation oder über Filtration mit verschiedenen Porengrößen werden Gewebszellen und Immunzellen voneinander getrennt.
6) Nun wenden wir magnetische Trennverfahren an, in welchen wir unsere Zielzellen in einem starken Magnetfeld zurückhalten, während andere Zellen herausgewaschen werden.
7) Die Zielzellen werden nun eluiert und sind bereits in guter Reinheit vorhanden. Diese können nun in ersten Verfahren analysiert werden, beispielsweise anhand von Durchflusszytometrie oder Mikroskopie.
8) Um die Zielzellen molekular zu untersuchen, werden diese in einem Zellsortiergerät anhand ihrer Oberflächencharakteristiken vorsortiert. Dann können wir das hochreine Zellprodukt für sehr detaillierte Analysen nutzen, z.B.:
- Vereinzelung von Zellen und Barcodierung in Tropfen, welche die Erstellung von Einzelzell-Genexpressionsmustern oder auch Einzelzell-Chromatinverfügbarkeitsprofilen erlaubt. Außerdem können wir so die T-Zell-Rezeptoren, also den molekularen Barcode von T-Zellen, auslesen
- Genexpressionsbestimmungen über RNA-Sequenzierung
- Analyse von genomweiten Methylierungsmustern
- Identifizierung von sekretierten Proteinen über quantitative Massenspektrometrie
- Zellkulturversuche und Co-Kulturen mit anderen Zellen
Ausgewählte Publikationen
Braband, K.L., Kaufmann, T., Floess, S., Zou, M., Huehn, J., Delacher, M.: Stepwise acquisition of unique epigenetic signatures during differentiation of tissue Treg cells. Front Immunol 2022: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36569861/
Delacher, M., Simon, M., Sanderink, L., Hotz-Wagenblatt, A., Wuttke, M., Schambeck, K., Schmidleithner, L., Bittner, S., Pant, A., Ritter, W., Hehlgans, T., Riegel, D., Schneider, V., Groeber-Becker, F., Eigenberger, A., Gebhardt, C., Strieder, N., Fischer, A., Rehli, M., Hoffmann, P., Edinger, M., Strowig, T., Huehn, J., Schmidl, C., Prantl, L., Werner, J., Brors, B., Imbusch, C.D., Feuerer, M: Single-cell chromatin accessibility landscape identifies tissue repair program in human regulatory T cells. Immunity 2021: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33789089/
Delacher, M., Barra, M. M., Herzig, Y., Eichelbaum, K., Mahmoud-Reza, R., Richards, DM., Träger, U., Hofer, AC., Kazakov, A., Braband, KL., Gonzalez, M., Wöhrl, L., Schambeck, K., Imbusch, C. D., Abramson, J., Krijgsveld, J., Feuerer, M: Quantitative proteomics identifies TCF1 as a negative regulator of Foxp3 expression in conventional T cells. iScience 2020: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32422593/
Delacher, M., Imbusch, C. D., Hotz-Wagenblatt, A., Mallm, J. P., Bauer, K., Simon, M., Riegel, D., Rendeiro, A. F., Bittner, S., Sanderink, L., Pant, A., Schmidleithner, L., Braband, K. L., Echtenachter, B., Fischer, A., Giunchiglia, V., Hoffmann, P., Edinger, M., Bock, C., Rehli, M., Brors, B., Schmidl, C., Feuerer, M: Precursors for Nonlymphoid-Tissue Treg Cells Reside in Secondary Lymphoid Organs and Are Programmed by the Transcription Factor BATF. Immunity 2020: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31924477/
Delacher, M., Schmidl, C., Herzig, Y., Breloer, M., Hartmann, W., Brunk, F., Kagebein, D., Trager, U., Hofer, A. C., Bittner, S., Weichenhan, D., Imbusch, C. D., Hotz-Wagenblatt, A., Hielscher, T., Breiling, A., Federico, G., Grone, H. J., Schmid, R. M., Rehli, M., Abramson, J., Feuerer, M: Rbpj expression in regulatory T cells is critical for restraining TH2 responses. Nature Communication 2019: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30962454/
Delacher, M., Imbusch, C. D., Weichenhan, D., Breiling, A., Hotz-Wagenblatt, A., Trager, U., Hofer, A. C., Kagebein, D., Wang, Q., Frauhammer, F., Mallm, J. P., Bauer, K., Herrmann, C., Lang, P. A., Brors, B., Plass, C., Feuerer, M: Genome-wide DNA-methylation landscape defines specialization of regulatory T cells in tissues. Nature Immunology 2017: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28783152/
Konferenzbeiträge (Aufnahmen)
Veranstaltung: European Single Cell Discovery Symposium 2022
Ort: Frankfurt
Datum: 2. Juni 2022
Titel: Using single cell genomics to understand tissue immunology
Link zum Vortrag
Veranstaltung: Virtual MACS Genomics Day 2021
Ort: virtuell
Datum: 23. September 2021
Titel: Using single cell genomics to understand tissue immunology
Link zum Vortrag
Kontakt
Univ.-Prof. Dr. Michael Delacher
delacher@uni-mainz.de
Tel: +49 (0)6131 17-6574
