Bernd und André sitzen wieder in Bernds Wohnzimmer, diesmal allerdings nicht allein. Zu Gast ist Prof. Dr. Olaf Rötzschke vom Forschungsinstitut Singapore Immunology Network.

Olaf betreibt in Singapur Grundlagenforschung zum Thema Allergie und vor allem zur Hausstauballergie. Er erzählt Bernd und André, was es mit allergischen Reaktionen auf sich hat, wie er zum Feld der Hausstauballergie kam und warum Singapur so ein großartiger Standort für die Erforschung der Hausstauballergie ist.

Bernd kennt Olaf schon mehr als zehn Jahre, und Olaf ist einer der Gründe, warum Bernd am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) gelandet ist. Olaf hat am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) gearbeitet, das auf demselben Campus wie das FMP steht. Und deswegen hat Bernd Olaf gefragt, ob er mal zu einem Interview vorbeikommt, wenn er mal wieder in Berlin ist.

Was ist eine Allergie?

Eine Hypersensitivitätsreaktion gegen harmlose Antigene, zum Beispiel Pollen. Der Körper reagiert dabei gegen Proteine auf der Oberfläche des Pollens mit einer Immunreaktion, die dann zu Schnupfen, Schwellung und anderen Symptomen führen kann. Olaf erklärt uns, dass die allergische Reaktion die älteste Form der Immunantwort ist. Hauptsächlich dafür im Körper verantwortlich sind die Mastzellen, die man in ganz frühen Lebewesen finden kann, auch bei Tieren, bei denen es sich nicht um Wirbeltiere handelt. Der Abwehrmechanismus ist ziemlich simpel: Die Mastzelle wirft Wirkstoffe, die sie in kleinen Vesikeln gespeichert hat, auf einen Fremdkörper, der in den Organismus eingedrungen ist, um ihn abzuwehren. Alle anderen Mechanismen der Immunantwort in Tieren und Menschen sind ausgefeilter und spezifischer, beispielsweise mit Antikörpern. Die Reaktionen dieses alten Teils des Immunsystems ist quasi ein Überbleibsel, aber immer noch nützlich bei der Abwehr von Parasiten.

Die Mastzellen werfen Histamine und Toxine auf potenzielle Eindringlinge. Übrigens gehört der Juckreiz bei Mückenstichen auch zu den Effekten, die durch Mastzellen ausgelöst werden.

Wie kommt es zu einer allergischen Reaktion?

Bereits seit Langem existiert die Hygienehypothese, die besagt, dass Menschen ihr Immunsystem unterfordern, wenn sie in zu sauberer Umgebung aufwachsen, so das das Immunsystem beginnt, harmlose Stoffe wie Pollen als Eindringling zu betrachten, und eine Reaktion ausgelöst wird.

Olaf spricht hier eine Studie zu Erdnussallergien bei Kleinkindern an. Wir verlinken dazu eine Metastudie, die sich auf diese Studie bezieht und open access ist: Edmond S. Chan et al., Early introduction of foods to prevent food allergy, Allergy, Asthma & Clinical Immunology, Volume 14, Article number: 57 (2018).

Allergie: Erworben oder Veranlagung?

Olaf sagt dazu, dass dies immer eine Mischung aus Veranlagung und erworbenen Eigenschaften des Immunsystems ist. Wichtig ist auch stets der Schwellenwert einer Substanz, damit eine allergische Reaktion ausgelöst wird, und dieser Schwellenwert kann vererbt sein, aber auch durch äußere Einflüsse (oder eben das Ausbleiben dieser) herabgesetzt sein.

Zur Allergieforschung kam Olaf durch einen sehr interessanten Umstand. In Singapur weisen 80 Prozent der Bevölkerung eine Hausstauballergie auf. In Deutschland leiden nur rund sieben Prozent der Menschen ganzjährig an einer Hausstauballergie (Quelle: Allergieinformationsdienst, Link), und lediglich 35 Prozent aller Menschen in Deutschland leiden an irgendeiner Allergie. In Singapur ist die Staubmilbe quasi allgegenwärtig, und so stellt es einen idealen Ort zur Erforschung der Hausstauballergie dar.

Einige Links zu diesem Abschnitt:

• Desensibilisierung beziehungsweise Hyposensibilisierung, Wikipedia-Artikel
• Hausstaubmilbe, Wikipedia-Artikel

Angepasstes Immunsystem (Immunglobulin E, IgE)

Der Teil des Immunsystems, der Allergien auslöst, hat sich auch weiterentwickelt und angepasst. Unter anderem bildet dieser Teil des Immunsystems spezielle Antikörper, die sich gegen Eindringlinge wie Parasiten richten (oder im Allergie-Fall Pollen et cetera). Diese Antikörper werden als Immunglobulin E oder kurz IgE bezeichnet. Olaf führt aus, welche nützlichen Funktionen neben einer allergischen Reaktion von diesen Antikörpern ausgelöst und gesteuert werden. Links dazu:

• B-Zellen, Wikipedia-Artikel
• T-Zellen, Wikipedia-Artikel
• Histamin, Wikipedia-Artikel
• Antihistaminikum, Wikipedia-Artikel

Parasiten und Allergene

Olaf hat selbst keine Allergien. Er hat bei sich selbst einen Gendefekt festgestellt, der den beschriebenen Weg der Mastzellen blockiert. Im Prinzip ist er so gut für Singapur vorbereitet, aber er muss auch sagen, dass ein Teil seines Immunsystems nicht richtig funktioniert. Bezogen auf die Bevölkerung von Singapur: Eigentlich sollten dort 100 Prozent der Menschen eine Hausstauballergie haben, es sind aber nur 80. In Untersuchungen von Olafs Forschungsgruppe wurde festgestellt, dass jene Menschen ohne eine Allergie ebensolche Gendefekte wie Olaf aufweisen, dass also der Teil des Immunsystem, der allergische Reaktionen hervorruft, auch bei diesen Menschen nicht richtig funktioniert.

Olaf erzählt, dass man hier überlegen muss, wie wichtig dieser grundlegende Teil des Immunsystems ist. Für Deutschland oder Singapur, wo es kaum noch eine Gefahr durch Parasiten gibt, ist ein Ausfall dieses Immunsystems nicht schlimm, in Bezug auf Allergien sogar hilfreich. Wendet man seinen Blick nach Indien, eine Region, in der Würmer und andere Parasiten noch oft Menschen befallen, würde diese Einschätzung anders ausfallen. Man könnte sagen: »Früher« gab es weniger Allergien, weil der Mensch öfter Parasiten ausgesetzt war – aber dieser Faktor allein liefert noch kein vollständiges Bild. Es hilft einem aber bei der Einordnung.

Die Sonderrolle von Singapur, was Hausstaub angeht

Es ist gar nicht so klar, warum in Singapur 80 Prozent der Menschen auf Hausstaub allergisch reagieren. Ein Grund könnte sein, dass die Staubmilben in Singapur überall sind, in Teppichen, Sofas, Betten. In Europa kommen Staubmilben vor allem in Betten vor, aber nicht besonders oft in Teppichen, denn Staubmilben mögen es warm und etwas feucht. Diese Bedingungen sind in Singapur erfüllt, so dass Staubmilben fast überall vorkommen. Staubmilben haben sich aus Hautparasiten weiterentwickelt und fressen abgestorbene Haut.

Links dazu:

• Hausstaubmilbe – Allergene Wirkung, Wikipedia-Artikel
• Haut, Wikipedia-Artikel
• Tight Junction, Wikipedia-Artikel

Olaf würde sehr gerne einen Hausstaubmilben-Detektor bauen, doch es ist schwierig, zwischen den allergieauslösenden Milben-Kotbällchen und anderem Staub, der keine allergische Reaktionen auslöst, zu unterscheiden. Biochemisch über einen Antikörpernachweis würde das schon gehen, aber so ein Test wäre sehr teuer und nur einmal zu benutzen. Wünschenswert wäre ein physikalisch oder optisches Verfahren, das wiederverwendbar ist – das gibt es zurzeit jedoch noch nicht. Aber Olaf ist auf der Suche, und er hat, einfach aus Spaß und Interesse, zusammen mit Bernd gerade neulich einen Luft-Feinstaubsensor gebastelt nach der Anleitung, die man unter luftdaten.info finden kann.

Maßnahmen gegen Hausstaubmilben und gegen Allergien

Die Hausstaubmilben werden wir nicht loswerden, sagt Olaf. Doch vielleicht könnte man die Hausstauballergie loswerden oder zumindest eindämmen. Bernd, André und Olaf diskutieren über viele Ansätze, wie man vorgehen könnte und welche Konsequenzen das haben könnte. Die Maßnahme der Hyposensibilisierung (im Podcast wird meistens Desensibilisierung gesagt, es ist aber das Gleiche gemeint) wird genauso angesprochen wie die Vorteile durch eine bessere Detektion von allergieauslösendem Staub und daraus resultierenden Möglichkeiten zu handeln.

Die Forschungsaktivitäten von Olaf

Olaf hat in Singapur am Forschungsinstitut Singapore Immunology Network mit Systembiologie angefangen. Ein Ansatz war dabei eine so genannte »Fishing Expedition«, ein etwas anderer Ansatz von Forschung. Dabei wird nicht eine Forschungsfrage gestellt, sondern bei der Datensammlung nach Auffälligkeiten geschaut, um daraus dann erst eine Forschungsfrage zu entwickeln. Während dieser Datensammlung in Singapur wurde der hohe Anteil der Hausstauballergiker deutlich – und so setzte Olaf seinen Forschungsfokus auf Hausstaub aus. Er nennt das auch »data-driven research«.

Zeitlicher Ablauf einer Allergieentwicklung

Bernd fragt, ob man aus diesen vielen Daten, die Olaf gesammelt hat, auch die Zeit ablesen kann, nach der jemand mit dem entsprechenden genetischen Profil in Singapur Hausstauballergiker wird. Die Daten zeigen, dass es im Schnitt acht Jahre dauert, bis jemand, der nach Singapur gezogen ist, eine Hausstauballergie entwickelt.

Olafs aktuelle Forschung

Er ist immer noch mit der Analyse der oben erwähnten Proben aus der »Fishing Expedition« beschäftigt. Immer wieder kommen neue Methoden auf, die eine noch bessere Auswertung möglich machen. Olaf erklärt, welche spannenden Details zu den Allergikern noch weiter untersucht werden. Links zu Stichworten, die dabei vorkommen:

• Interleukin-4, Wikipedia-Artikel
• Interleukin-13, Wikipedia-Artikel
• Biologikum, Wikipedia-Artikel
• Interleukin-5, Wikipedia-Artikel
• TH2-Zellen, Wikipedia-Artikel
• Makrophage, Wikipedia-Artikel

Im Verlauf des Gesprächs wurde André hellhörig, weil er seine Diplomarbeit unter anderem über Interleukin-1beta gemacht hat. Dazu gibt es übrigens auch einen Science-Slam-Vortrag von ihm, der schon ziemlich alt ist, von 2011.Allerdings sind die Dinge, die er darin über Interleukin-1beta sagt, alle noch aktuell:

Olaf erzählt noch weiter, wie viele Daten aufgenommen werden. Eine erwähnte Beispielrechnung von ihm beinhaltete: Bei einer Messung mit einer Million Zellen werden 40 Parameter pro Zelle bestimmt. Das führt dann zu einer Datenmenge, die erst einmal ausgewertet werden muss, und man kann sich vorstellen, welches Ausmaß an bioinformatischen Methoden angewandt werden muss, um einen Überblick über das Gemessene zu bekommen.

Aussichten der Forschung, Forschungsdaten und Privatsphäre

Olaf hat die Vielzahl an Proben vor fast zehn Jahren genommen und untersucht diese noch heute. Allerdings gibt es auch Beschränkungen. Die Proben verbrauchen sich, halten nicht ewig, aber vor allem wurde den Personen damals zugesichert, dass die Proben nach Ablauf von zehn Jahren zerstört werden würden, auch um die Privatsphäre des Individuums zu schützen. Bernd, André und Olaf diskutieren hier unter anderem die verschiedenen Aspekte von Datenschutz und Biometrie.

Olaf hat auch in einigen Studien mit der Firma »23 and me« (Artikel auf Wikipedia) zusammengearbeitet, die nicht gerade unumstritten ist. Er berichtet, welche Vorteile ihm diese Zusammenarbeit brachte, aber auch, wie diese Firma operiert und welche Probleme es mit dem Datenschutz gibt.

Ergebnisse aus Olafs Kohorten-Daten

»Come to Singapore and get your allergy«, war eines der Hauptergebnisse aus Olafs Untersuchungen an den sehr detaillierten Proben, die er vor knapp zehn Jahren genommen hat. Allerdings hat er sich Unterstützung aus der Regierung Singapurs geholt, bevor er diese Daten veröffentlicht hat, um auch sicherzugehen, dass seine Ergebnisse gehört werden und ein Problembewusstsein entsteht.

Olaf Rötzschkes Werdegang

Bernd, André und Olaf sprechen über seinen Werdegang, seinen Weg nach Singapur und die Unterschiede zwischen Singapur und Deutschland in der Durchführung von Forschung. Olaf ist dabei sehr offen mit seinen Motiven und bezeichnet sich selbst auch als Opportunist – der Weg vom Studium bis hin zur Stelle in Singapur ist gezeichnet von einigen Richtungsänderungen und Neuorientierungen.

Was Olaf neben Allergieforschung sonst noch tut

Zum Abschluss erzählt Olaf von anderen Forschungsaktivitäten, die neben der Allergieforschung von ihm und seiner Gruppe betrieben werden. Er geht dabei auch auf die Schwierigkeiten ein, allein zu Allergien Forschungsförderung in Singapur zu finden. Außerdem werden noch die Auswirkungen einer chronischen Allergie besprochen, und es gibt einen kleinen Exkurs zu Diabetes.

Lieblingsmolekül

Olaf sagt, dass das wohl immer gerade das Molekül ist, an dem er gerade arbeitet. Und das war in der Vergangenheit eine Gruppe von Molekülen, die jetzt gerade wieder in Olafs Fokus gerückt ist, nämlich der Major Histocompatibility Complex (MHC).

Wir bedanken uns ganz herzlich bei Prof. Dr. Olaf Rötzschke für seine Zeit und all die Fakten und Hintergründe zu seiner Arbeit.