Zielgerichteter Gentransfer und Zellersatz in Blutgefäßen mit Hilfe magnetischer Nanopartikel

Das Blutgefäßendothel erfüllt eine Vielzahl physiologischer Funktionen. Eine der wichtigsten ist die Produktion des Transmittermoleküls NO. NO ist eine der bedeutendsten endogenen vasodilatatorischen sowie vasoprotektiven Substanzen. Eine herabgesetzte NO-Bioverfügbarkeit aufgrund einer Dysfunktion des Endothels kann zu massiven pathologischen Alterationen des Blutgefäßes führen, die sich in atherosklerotischen Läsionen manifestieren. Ein Ansatz zur Therapie von Atherosklerose ist dementsprechend eine Erhöhung der NO-Bioverfügbarkeit, um einem Fortschreiten dieser Endothelerkrankung vorzubeugen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Strategien vorgestellt, die den Erfolg von Gen- und Zelltherapien zur Wiederherstellung einer physiologischen Endothelfunktion potenzieren können: die Magnet-gestützte direkte radialsymmetrische Transduktion sowie die Magnet-gestützte radialsymmetrische Positionierung von Endothelzellen im Blutgefäß unter Flussbedingungen. Dabei wurden lentivirale Vektoren oder kultivierte Endothelzellen mit MNPs und magnetischen Feldern kombiniert. Dadurch konnten die Lokalisierbarkeit, die Effizienz und die Spezifität der Gen- oder Zelltherapie sowohl in ex vivo als auch in in vivo Ansätzen stark verbessert werden. Es wurde eine Magnet-gestützten Gentherapie mit lentiviralen Vektoren, die eNOS- oder VEGF-Expression erlaubten, erprobt. Bei Verwendung von eNOS, einem endothelialen Enzym, das die NO-Produktion katalysiert, konnte sowohl durch die direkte Transduktion von residentem Blutgefäßendothel als auch durch die Positionierung von eNOS-überexprimierenden bPAECs eine signifikante Erhöhung der mRNA- und Protein-Expression des Transgens in den behandelten Gefäßen festgestellt werden. Darüber hinaus wurde durch den Nachweis von erhöhten Spiegeln des second messenger Moleküls cGMP und durch isometrische Kraftmessungen im Drahtmyographen die Funktionalität der transgenen eNOS bestätigt. Nach direkter Transduktion sowie auch nach Zellpositionierung konnte eine positive Modulation der Gefäßfunktion, bedingt durch eine erhöhte vaskuläre NO-Produktion, beobachtet werden. Bei der direkten Transduktion von Blutgefäßendothel mit VEGF, einem wichtigen endothelialen pro-angiogenetischen Wachstumsfaktor, konnte in Aortenring-Aussprossungsversuchen eine verstärkte, von dem Wachstumsfaktor ausgehende, angiogenetische Wirkung beobachtet werden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden zur Magnet-gestützten direkte Transduktion und Zellpositionierung könnten demnach für eine Verbesserung und Ausweitung der Therapieoptionen bei Gefäßerkrankungen hilfreich sein.