Clarissa Campbell

Unser Ziel ist es, zu verstehen, wie Immunität und Stoffwechsel auf der Ebene des Gesamtorganismus miteinander verknüpft sind. Adaptive Lymphozyten höherer Wirbeltiere spielen eine zentrale Rolle in Immunreaktionen und übernehmen darüber hinaus zahlreiche unterstützende Funktionen, die zur Gewebehomöostase beitragen. Obwohl die grundlegenden Funktionsprinzipien von Immunzellen gut beschrieben sind, fehlt es vielen Mechanismen noch an einer kontextbezogenen Einbettung in physiologische Zusammenhänge – was den Erkenntnisgewinn und die Entwicklung neuer Therapieansätze begrenzt.

Wir untersuchen, wie stoffwechselbedingte Signale die Differenzierung und Funktion von T-Zellen steuern. Unser Fokus liegt auf der intestinalen Schleimhaut, wo T-Zellen mit einer Vielzahl mikrobieller Metabolite und Nährstoffe aus der Nahrung in Kontakt kommen. Darüber hinaus wollen wir verstehen, wie systemische Veränderungen im Stoffwechsel – etwa infolge gastrointestinaler Infektionen – die Immunantwort in der Schleimhaut beeinflussen. Unsere Arbeitsgruppe nutzt gnotobiotische Tierhaltung, genetisch veränderte Bakterienstämme, Metabolomik und experimentelle Infektionsmodelle, um neue Mechanismen der T-Zell-Regulation unter physiologischen Bedingungen zu identifizieren.

Koordination der Wirt- und mikrobiellen Physiologie an der Darmschleimhaut

Der Darm von Säugetieren beherbergt Billionen von Mikroorganismen, die Nahrungs- und Wirtsmoleküle tiefgreifend umwandeln und dabei bioaktive Substanzen mit ernährungsphysiologischer und regulatorischer Wirkung erzeugen. Während die grundsätzlichen Auswirkungen der mikrobiellen Besiedelung auf die Gesundheit des Wirts gut dokumentiert sind, sind die Effekte dynamischer Veränderungen im mikrobiellen Stoffwechsel auf die Darmphysiologie und die mukosale Immunität noch weitgehend unverstanden.

Der mikrobielle Abbau von Ballaststoffen und Gallensäuren fördert die extrathymische Differenzierung regulatorischer T-Zellen – einer antiinflammatorischen Zellpopulation, die essenziell für die Aufrechterhaltung der Immuntoleranz ist. Da das Vorkommen von Ballaststoffen und Gallensäuren im Darmlumen vom Ernährungszustand abhängt, legen diese Befunde nahe, dass immunregulatorisch aktive mikrobielle Metabolite vor allem im gefütterten Zustand gebildet werden.

Um zu untersuchen, wie durch Nahrungsaufnahme ausgelöste Veränderungen im mikrobiellen Stoffwechsel die Physiologie des Wirts in der Darmschleimhaut dynamisch regulieren, verwenden wir eine kuratierte Liste bakterieller Moleküle in einem kandidatenbasierten Ansatz. Dieser wird kombiniert mit einer unvoreingenommenen, metabolomikgestützten Analyse der mikrobiellen Aktivität in gefütterten und nüchternen Tieren. Mittels in-vitro-Screenings an Immunzellen und intestinalen Organoiden wollen wir Wirtsziele identifizieren, die mikrobielle Signale in unterschiedlichen Resorptionszuständen verarbeiten.
 

Intestinale Immunität und metabolische Anpassung bei chronischer Wurminfektion

Infektionen gehen häufig mit metabolischen und verhaltensbezogenen Veränderungen einher – etwa Fieber, Anhedonie oder Appetitlosigkeit. Eine reduzierte Nahrungsaufnahme während der Infektion führt zu einem Rückgang der Lymphozytenzahl in der Milz, was darauf hindeutet, dass bestimmte Stoffwechselzustände die Immunfunktion möglicherweise besser unterstützen. Obwohl die Rolle entzündlicher Zytokine bei der Entstehung von Krankheitssymptomen gut belegt ist, ist der Einfluss infektionsspezifischer Mediatoren auf die Physiologie des Gesamtorganismus bislang wenig verstanden.

Chronische Infektionen mit intestinalen Helminthen lösen ausgeprägte Typ-2-Immunantworten aus und sind in nicht-industriellen Regionen mit einem etwa 10 % höheren Ruheumsatz verbunden. Welche Auswirkungen diese metabolischen Anpassungen auf die Immunfunktion im Darm haben, ist bisher unklar. Mithilfe von Transkriptomanalysen und genetischen Mausmodellen untersuchen wir die molekularen Signalwege, die der systemischen metabolischen Umstellung bei Helmintheninfektionen zugrunde liegen – mit dem Ziel, besser zu verstehen, wie diese Veränderungen das immunologische Gleichgewicht im Darm beeinflussen.

Clarissa Campbell studierte Biologie mit Schwerpunkt Genetik an der Bundesuniversität von Rio de Janeiro (UFRJ) und erwarb anschließend einen Masterabschluss an der Oswaldo-Cruz-Stiftung (FIOCRUZ). Dort untersuchte sie, wie bakterielle Moleküle über nukleäre Rezeptoren immunmodulierende Effekte auf Säugetierzellen ausüben – ein Thema, das sie im weiteren Verlauf ihrer wissenschaftlichen Laufbahn kontinuierlich vertiefte. Sie absolvierte ihre Doktorandenausbildung im Tri-Institutional Program for Immunology and Microbial Pathogenesis am Weill Cornell Medical College in New York, mit Spezialisierung auf mukosale Immunologie und die Biologie regulatorischer T-Zellen (Tregs). Nach ihrer Promotion setzte Clarissa Campbell ihre Forschung unter der Betreuung von Dr. Alexander Rudensky am Memorial Sloan Kettering Cancer Center fort, um Wirts-Mikroben-Interaktionen zu untersuchen und größere Fragestellungen an der Schnittstelle von Immunologie und Stoffwechsel zu verfolgen. Ihre Arbeiten charakterisierten unter anderem einen Mechanismus, über den mikrobielle Metabolite – darunter kurzkettige Fettsäuren und sekundäre Gallensäuren – die Differenzierung peripher induzierter Treg-Zellen fördern. Diese wiederum unterdrücken Immunreaktionen auf mikrobielle Kolonisation und erhalten so eine Nische für bestimmte Darmbakterien. In jüngerer Zeit zeigte sie, dass ein gallensäureempfindlicher nukleärer Rezeptor zur zellintrinsischen Reaktionseigenschaft von Effektor-T-Zellen bei Nahrungskarenz beiträgt. Clarissa Campbell ist seit Juli 2021 Principal Investigator am CeMM. Ihre Forschungsgruppe untersucht, wie Veränderungen im mikrobiellen und organismischen Stoffwechsel zur Regulation der Funktion von Immunzellen beitragen.