Kleff, Veronika:

Korrektur der beta c-defizienten pulmonalen Alveolarproteinose (PAP) durch hämatopoetischen Stammzell-Gentransfer in einem beta c-defizienten Mausmodell

Duisburg, Essen (2007), IX, 100 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
ehem. Fakultät für Biologie und Geografie
Opalka, Bertram (Doktorvater, Betreuerin)
Küppers, Ralf (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Die βc-defiziente Pulmonale Alveolarproteinose (βc-PAP), die durch das Fehlen der gemeinsamen β-Kette (βc) der IL-3-/IL-5-/GM-CSF-Rezeptoren charakterisiert ist, stellt eine monogene Erkrankung dar, die durch eine funktionelle Insuffizienz der pulmolaren Alveolarmakrophagen bedingt ist. Hämatopoetische Stammzell-Gentherapie könnte die defekte βc-Rezeptorkette in den Alveolarmakrophagen korrigieren und eine kurative Behandlungsoption darstellen. Ziel dieser Arbeit war es, in einem murinen mβc-„knock out“-Modell den Effekt des mβc-Gentransfers in vitro und in vivo zu untersuchen. Dazu wurde im ersten Schritt ein retroviraler Vektor konstruiert, der die cDNA der murinen-βc (mβc-)-Kette in Kombination mit der cDNA einer Punktmutante des Chemotherapie-Resistenzgens O6-Methylguanin-DNA-Methyltansferase (MGMTP140K) als selektierbaren Marker exprimiert. Für eine effiziente Transduktion hämatopoetischer Zellen war es dann notwendig, hochtitrige Viruspräparationen zu generieren. Dazu wurde eine neue stabile ekotrope Verpackungszelllinie hergestellt, die es ermöglichte, Viruspräparationen mit infektiösen Titern von bis zu 2 x 106 IE/ml zu produzieren. Mit diesen Viruspräparationen ließ sich eine Gentransfereffizienz von 13 - 35% in primären hämatopoetischen Zellen mβc-defizienter Mäuse erreichen. In vitro konnte durch den retroviralen Gentransfer der mβc-cDNA in hämatopoetische Vorläuferzellen von mβc-/--Mäusen eine Wiederherstellung der GM-CSF-Antwort erreicht werden, wie sich durch eine Koloniebildung von korrigierten KM-Zellen in Gegenwart von GM-CSF nachweisen ließ. Die GM-CSF-Sensitivität derartig „reparierter“ mβc-/--Zellen entsprach der von KM-Zellen aus Wildtypmäusen. In Wildtyp-KM-Zellen wurde zumindest in den Experimenten der vorliegenden Arbeit keine Veränderung der GM-CSF-Sensitivität nach zusätzlicher transgener mβc-Expression beobachtet. Zudem konnte in vitro eine funktionelle MGMTP140K-Expression nach Gentransfer durch eine erhöhte Resistenz transduzierter Vorläuferzellen in klonogenen Assays gegenüber einer kombinierten O6-Benzylguanin/Temozolomid (BG/TMZ) Behandlung beobachtet, sowie eine signifikante Anreicherung genetisch korrigierter mβc-/--Zellen nach BG/TMZ-Exposition gezeigt werden.
In der Folge konnte in unserem murinen βc-PAP-Mausmodell auch in vivo die Wiederherstellung der GM-CSF-Sensitivität der hämatopoetischen Vorläuferzellen nachgewiesen werden. Vor allem aber wurde zum ersten Mal gezeigt, dass durch den mβc-Gentransfer eine Rückbildung der pulmonalen Erkrankung erreicht werden kann. Die Alveolarräume der genetisch korrigierten mβc-/--Mäuse wiesen eine nahezu vollständige Reduktion des akkumulierten PAS-positiven Proteinmaterials sowie der erkrankungstypischen peribronchioalveolären Lymphozyteninfiltrate auf. Eine zusätzliche BG/TMZ-Behandlung führte zu einer effektiven In-vivo-Anreicherung transduzierter Zellen in den korrigierten mβc-/--Mäusen, war jedoch in den Experimenten der vorliegenden Arbeit zur Behebung der pulmonalen Erkrankung nicht erforderlich.
Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass die genetische wie funktionelle Korrektur des Defekts in mβc-/--Zellen in vitro wie auch in vivo möglich ist, und die MGMTP140K-Expression bei Bedarf die Anreicherung genetisch korrigierter Zellen zulässt. Damit ist ein wichtiger erster Schritt in Richtung einer potentiellen klinischen Anwendung des retroviralen βc-Gentransfers als mögliche Behandlungsmethode der βc-PAP getan.