T-Zellen wandern ständig durch den Körper. Pro Sekunde verlassen etwa 5 Millionen T-Zellen das Blut und wandern vor allem in lymphatische Organe wie Milz und Lymphknoten ein. Gleichzeitig verlassen T-Zellen Gewebe und Organe und gelangen wieder in das Blut. Im Durchschnitt hält sich eine T-Zelle nur 30 Minuten im Blut auf, sodass pro Tag etwa 500 Milliarden T-Zellen das Blut passieren. Das entspricht in etwa der Gesamtzahl der T-Zellen im menschlichen Körper. Dieses enorme Ausmaß der Migration sorgt dafür, dass T-Zellen den Körper sehr effektiv nach Eindringlingen wie Bakterien und Viren (Antigenen) absuchen können. Unsere Arbeitsgruppe hat gezeigt, dass die Migration zwischen den einzelnen Organen des Körpers und innerhalb der Organe selbst zufällig erfolgt und nicht gerichtet ist. Außerdem konnten wir nachweisen, dass naive und Gedächtnis-T-Zellen das gleiche Migrationsmuster aufweisen (Abbildung 1).

Bisher nahm man an, dass Antigene nur von sehr wenigen T-Zellen erkannt werden, die jeweils den gleichen T-Zell-Rezeptor auf ihrer Oberfläche tragen. Inzwischen weiß man, dass sehr viele T-Zellen mit ganz unterschiedlichen T-Zell-Rezeptoren auf ein und dasselbe Antigen reagieren. Unsere Arbeitsgruppe interessiert sich nun dafür, welche T-Zellen mit welchen T-Zell-Rezeptoren während einer Immunreaktion in der Milz auf ein Antigen reagieren. Als Antigen verwenden wir Erythrozyten vom Schaf, und zwar aus drei Gründen: 1. Nach Injektion in das Blut lösen sie nur in der Milz eine Immunreaktion aus. 2. Es sind keine weiteren Adjuvantien notwendig. 3. Die Schafserythrozyten werden in der Milz sehr schnell abgebaut. Auf diese Wiese kann also eine sehr gut definierte Immunantwort in vivo ausgelöst werden. Die Experimente laufen folgendermaßen ab. Schaferythrozyten werden Mäusen intravenös gespritzt. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Injektion wird die Milz entnommen und eingefroren. Von der Milz werden Gefrierschnitte angefertigt und durch eine Immunfärbung die verschiedenen Kompartimente der Milz dargestellt. Mithilfe der Laser-Mikrodissektion werden die einzelnen Kompartimente ausgeschnitten und durch Next-Generation-Sequenzierung wird festgestellt, welche der 10¹⁵ möglichen T-Zell-Rezeptoren die in dem jeweiligen Kompartiment befindlichen T-Zellen wirklich auf ihrer Oberfläche tragen. So kann das T-Zell-Rezeptor-Repertoire in dem jeweiligen Kompartiment bestimmt und analysiert werden, welche Rezeptoren diejenigen T-Zellen auf ihrer Oberfläche tragen, die das Antigen, die Schafserythrozyten, erkennen (Antigen-spezifische T-Zellen) und dann mit einer Immunantwort reagieren. Die Untersuchung von Blut, Lymphknoten und anderen Organen nach dem gleichen Prinzip zeigt dann, inwieweit Antigen-spezifische T-Zellen die Milz verlassen, in andere Organe einwandern oder sogar wieder in die Milz zurückkehren.

Mithilfe dieses experimentellen Aufbaus kann unsere Arbeitsgruppe wichtige Fragen beantworten. Beispielsweise wie das T-Zell-Rezeptor-Repertoire in den verschiedenen Kompartimenten beschaffen sein muss, damit eine erfolgreiche Immunantwort ablaufen kann, oder auch, ob und auf welche Weise Schlaf eine Immunantwort verbessern kann.