Giessener Elektronische Bibliothek

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Zielgerichteter Gentransfer und Zellersatz in Blutgefäßen mit Hilfe magnetischer Nanopartikel

Vosen, Sarah


Originalveröffentlichung: (2015) Giessen : Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (16.572 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-114646
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11464/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Veterinär-Anatomie, -Histologie und –Embryologie; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Physiologie I
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6311-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.12.2014
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 20.05.2015
Kurzfassung auf Deutsch: 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.
Kurzfassung auf Englisch: The vascular endothelium exhibits a variety of physiological functions. One of the most important ones is the production of the transmitter molecule NO. NO is one of the major endogenous vasorelaxant and vasoprotective agents. A decrease in NO-bioavailability due to endothelial dysfunction can lead to massive pathological alteration of the blood vessel which can become manifest as atherosclerotic lesions. Thus, one option in the therapy of atherosclerosis is the augmentation of NO-bioavailability in order to prevent the progression of this vascular disease. In the context of this doctoral thesis two strategies were introduced which aim to potentiate the success of gene and cell therapies to regain a physiological endothelial function: a magnet-based direct radially-symmetric transduction as well as a magnet-based radially-symmetric endothelial cell positioning approach in blood vessels under flow conditions. For both strategies lentivirale vectors or cultured endothelial cells were combined with MNPs and magnetic fields. By this locality, efficiency and specificity of gene and cell therapy could be greatly improved in in vivo and ex vivo applications. The magnet-based strategies were based on lentivirale eNOS or VEGF overexpression. When eNOS, an endothelial enzyme which catalyzes the NO-production, was used, either for direct transduction of resident endothelium or for positioning of eNOS-overexpressing bPAECs, a significant rise in mRNA- and protein-expression of the transgene in the treated blood vessels could be detected. Furthermore, by assessing elevated levels of the second messenger molecule cGMP and by isometric force measurements in the wire myograph the functionality of the transgenic eNOS could be validated. After direct transduction as well as after cell positioning a positive modulation of vascular tone, due to an elevation of vascular NO-production, could be observed. When vascular endothelium was directly transduced using VEGF, an important pro-angiogenic endothelial growth-factor, an increase in growth-factor dependent angiogenesis could be assessed in an aortic ring sprouting assay. Consequently, both strategies that are proposed in this thesis, the magnet-based direct transduction and the magnet-based endothelial cell positioning, could allow for new treatment options in vascular therapy.
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