Clin Res Cardiol 98, Suppl 1, April 2009

V54 - Entwicklung eines neuen Adeno-assoziierten viralen (AAV) Vektors zum gezielten und effizienten Gentransfer ins Myokard in vivo nach intravenöser Applikation
 
O. J. Müller1, Y. Ying2, C. Goehringer1, B. Leuchs2, J. A. Kleinschmidt2, H. A. Katus1
 
1Inn. Med. III, Kardiologie, Angiologie, Pneumologie, Universitätsklinikum Heidelberg, Heidelberg; 2Angewandte Tumorvirologie, DKFZ, Heidelberg;
 
Adeno-assoziierte virale (AAV) Vektoren ermöglichen einen langanhaltenden Gentransfer in den Herzmuskel in Klein- und Großtiermodellen. Die Verwendung bestimmter, natürlich vorkommender Serotypen wie AAV9 ermöglicht im Gegensatz zu AAV2 in adulten Mäusen nach intravenöser Vektorapplikation einen effizienten Gentransfer in den Herzmuskel, aber aufgrund des breiten Tropismus auch in andere Organe wie die Leber. Die Verwendung kardialer Promotorelemente kann zwar die Genexpression weitgehend auf den Herzmuskel beschränken, hat aber auf die Transduktion anderer Organe durch den viralen Vektor keinen Einfluss. Zur Vermeidung möglicher Nebenwirkungen eines therapeutischen Gentransferansatzes sollten die verwendeten Vektoren möglichst spezifisch für das Zielgewebe sein.
Ziel unserer Arbeit war daher die Etablierung eines AAV-basierten Vektorsystems zur effizienten und spezifischen Transduktion von Herzmuskel in vivo. Da die Effizienz und Spezifität eines kardialen Gentransfer-Vektors durch mehrere Faktoren determiniert werden wie die Fähigkeit zur Penetration der Gefäßwand, zum Transport durch die extrazelluläre Matrix, zur Aufnahme in Kardiomyozyten und schließlich zum erfolgreichen intrazellulären Transport der DNA in den Zellkern, ist eine einzelne, gezielte Modifikation der Vektoroberfläche wenig erfolgversprechend. Stattdessen haben wir eine gut charakterisierte AAV2-Peptidbibliothek (Nat. Biotechnol. 2003;21:1040-6), die bis zu 10(8) randomiserte Peptide auf ihrer Oberfläche trägt, auf Transduktion von Herzmuskel in vivo selektiert. Nach intravenöser Injektion der AAV-Peptidbibliothek in adulte Mäuse wurden die Herzen entnommen und in ca. 300µm dicken Schnitten in einer organotypischen Kultur mit Adenoviren überinfiziert, um die erfolgreich aufgenommenen AAV-Partikel zu amplifizieren. Nach zwei weiteren in vivo Selektionsrunden konnten Vektoren mit Peptidinsertionen angereichert werden, die auf ihre Fähigkeit zum Herzmuskel-spezifischen Gentransfer untersucht wurden. Zwei dieser Vektoren zeigten eine deutlich höhere Spezifität der myokardialen Transduktion nach intravenöser Injektion in Mäusen im Vergleich zu AAV2 oder AAV9 Vektoren. Ein selektierter Vektor (AAV2VNS) führte darüber hinaus nach intravenöser Gabe zu einer signikant gesteigerten kardialen Expression eines Luciferase-Reportergens gegenüber AAV2, jedoch geringer als AAV9. Um die Fähigkeit des selektierten Vektors AAV2VNS zum Transfer eines therapeutisch wirksamen Gens zu untersuchen, haben wir die Effizienz von AAV2VNS- und AAV9-Vektoren zum Gentransfer von δ-Sarkoglykan in δ-Sarkoglykan-defizienten Mäusen, einem Modell einer hereditären Kardiomyopathie, verglichen. Wie AAV-9-Vektoren, die in vorausgegangenen Untersuchungen die Ausbildung der Kardiomyopathie in diesem Mausmodell verhindern konnte, ermöglichten auch die spezifischeren AAV2VNS-Vektoren eine nahezu komplette Rekonstitution von δ-Sarkoglykan im Herzmuskel.
Zusammenfassend steht mit AAV2VNS erstmalig ein Vektor zur Verfügung, der neben dem effizienten Gentransfer auch eine spezifische myokardiale Transduktion ermöglicht. Solche spezifisch transduzierenden Vektoren könnten zur verbesserten Sicherheit zukünftiger therapeutischer Gentransferansätze beitragen.
 

http://www.abstractserver.de/dgk2009/ft/abstracts/V54.htm