Viraler Gentransfer des ischämischen Myokards unter Verwendung magnetischer Nanopartikel

Abstract

Diese Arbeit umfasst zwei Hauptthemenkomplexe. Im ersten Teil wurde die MNP/Magnet basierte Transplantation von Cx43 überexprimierenden primären kardialen Fibroblasten in die murine Infarktnarbe, nach vorausgehender lentiviralen Transduktion und MNP Beladung untersucht. Im zweiten Teil erfolgte die Optimierung der Transduktionseffizienz von kardialen Fibroblasten unter Verwendung des murinen moloney Leukämievirus (MMLV) mittels MNP/Magnet basierter Transduktion. <br /> Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Hauptfragestellung geklärt, ob funktionell die Inzidenz von ventrikulären Tachykardien (VTs) nach Infarkt durch Erhöhung des Cx43 Gehalts in der Narbe reduziert werden und das Einwachsen der Zellen durch Verwendung von MNP/Magnet basierter Transplantation erhöht werden kann. Als Zielzellen wurden kardiale Fibroblasten (eCF) durch direkten myokardialen Gentransfer in die Infarktnarbe gebracht. Durch vorherigen lentiviralen Gentransfer wurde der Cx43 Gehalt dieser Zellen mehr als verdoppelt. Außerdem zeigten die Cx43 überexprimierenden Myofibroblasten eine Hochregulation von kardialen Genen (z.B. Tnnt2, Gata4). Nach Transplantation dieser Zellen (Cx43 überexprimierend), konnte sowohl nach 2 als auch nach 8 Wochen eine deutlich reduzierte Arrhythmieneigung bei den Mäusen gesehen werden. Es wurde ebenfalls eine leichte Zunahme der linksventrikulären Pumpfunktion in den Mäusen mit Cx43-eCF gesehen, welche allerdings nicht bis zu den Langzeit-Versuchen anhielt. Die Untersuchung des Cx43 Gehalts, speziell in der Narbe der behandelten Mäuse, ergab eine deutlich gesteigerte Cx43 Expression in den Mäusen mit den Cx43-überexprimierenden eCF. Dies konnte sowohl nach 2 als auch nach 8 Wochen in histologischen Aufnahmen gesehen bzw. mittels Western blot quantifiziert werden. Die Analyse des Zellengraftment ergab, dass durch die Verwendung der MNP/Magnet basierten Zelltransplantation, die Anzahl der eingewachsenen eCF um das dreifache gesteigert werden konnte. Die Gesamtzahl der nach intramyokardialer Injektion integrierten Zellen, war mit keinem der bisher verwendeten Zelltypen derart hoch. Dies ist vermutlich nicht nur der Verwendung des MNP/Magnet Systems geschuldet, sondern auch der Verwendung von kardialen Fibroblasten als Zielzellen. Die Transplantation und das verbesserte Zelleinwachsen der kardialen Fibroblasten hatte allerdings keine Auswirkungen auf die Infarktgröße. <br /> Durch die vorherige Transduktion der eCF mittels Lentivirus konnte lediglich eine geringe Effizienz erzielt werden, sodass im 2. Teil dieser Arbeit ein weiteres Retrovirus (MMLV) für den Gentransfer in kardialen Fibroblasten analysiert wurde. Durch die Verwendung des MMLV konnte sowohl mit den Viruspartikeln alleine, als auch mit der MNP/Magnet basierten Transduktionsmethode, eine stark verbesserte Effizienz in kardialen Fibroblasten im Vergleich zum bisher verwendeten Lentivirus gesehen werden. Die anschließenden Analysen ergaben, dass das neu generierte MMLV sowohl zur zuverlässigen Überexpression von Cx43 in den kardialen Fibroblasten führte, als auch, dass die eprimierten Cx43 Kanäle funktionell aktiv waren und somit ein wertvolles neues „Werkzeug“ für weitere Studien zur Verfügung steht.