Verwendung magnetischer Nanopartikel zur lentiviralen Transduktion und zielgerichteten Positionierung von Endothelzellen

Abstract

In den letzten Jahren hat die Forschung an Zellersatz- und Gentherapien stetig zugenommen, da diese bei Krankheiten, die bisher nicht oder nur unzureichend behandelt werden können, einen alternativen Ansatzpunkt bieten. Die Kombination herkömmlicher Zellersatz- und Gentherapien mit magnetischen Nanopartikeln (MNPs) und einem geeigneten magnetischen Feld würde es zusätzlich ermöglichen, die Therapien lokal durchzuführen und so ihre Effizienz zu steigern beziehungsweise mögliche Nebeneffekte zu minimieren.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurden zwei unterschiedliche, MNP-basierte Therapieansätze verfolgt:<br /> Zum einen wurde an einer kombinierten Zellersatz- und Gentherapie im Bereich atherosklerotisch geschädigter Gefäße gearbeitet. Standardmäßig werden Blutgefäße, die durch Plaques verengt oder verschlossen sind, mittels Ballonangioplastie oder Thrombendarterioektomie rekanalisiert. Beide Verfahren schädigen die innerste Zellschicht der Blutgefäße, das Endothel, irreversibel. Um das geschädigte Endothel zu ersetzen, müssten neue Zellen unter Flussbedingungen lokal positioniert werden. Dieser Ansatz wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ex vivo umgesetzt. Magnetisierte und lentiviral transduzierte Endothelzellen wurden mit Hilfe eines Magnetfeldes unter Flussbedingungen in einer deendothelialisierten Aorta radialsymmetrisch zurückgehalten. Um die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung der Gefäßfunktion zu gewährleisten, wurden Zellen eingesetzt, welche die endotheliale NO-Synthase (eNOS) verstärkt exprimieren.<br /> Des Weiteren wurde an einem rein gentherapeutischen Ansatz geforscht, um die Angiogenese lokal zu modulieren. Hierzu wurde zunächst ein Angiogenesemodell basierend auf transgenen, embryonalen D3-Flt1-eGFP-Stammzellen entwickelt. Diese Zellen exprimieren unter Kontrolle des Flt1-Promotors das Reportergen eGFP. Entsprechend fluoreszieren während der Differenzierung gebildete Gefäßnetzwerke grün. Mit Hilfe von Komplexen bestehend aus MNPs und lentiviralen small-hairpin(sh)-Konstrukten wurde die Expression der Protein-Tyrosin-Phosphatase SHP2 herabgesetzt und so die Bildung der Gefäßnetzwerke verringert. Der Einsatz einer Magnetspitze ermöglichte eine lokale Anreicherung der MNP/sh-SHP2-Komplexe, sodass eine lokale Modulation der Angiogenese denkbar ist. Von Interesse wäre das beispielsweise in der Krebstherapie, um gezielt in Tumoren die Gefäßbildung zu verhindern.