Targeting gene therapy to neuroinfalmmatory lesions in experimental autoimmune encephalomyelitis

Abstract

Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Zentralnervensystem vor Schadstoffen, blockiert jedoch auch die Aufnahme von Medikamenten in das Hirngewebe und stellt somit ein Hindernis für entsprechende Therapien dar. Neuere Studien ergaben, daß hematopoietische Stammzellen durch die Blut-Hirn-Schranke wandern und sich ins Hirngewebe einfügen können, und deuten damit auf ihr Potential als natürliche Vehikel für therapeutische Wirkstoffe hin. In der vorliegenden Arbeit wurden zunächst hematopoietische Stammzellen (Lin-BM) vom Knochenmark β-Aktin-GFP transgener Mäuse isoliert. Eine Transplantation dieser markierten Stammzellen (GFP+Lin-BM) in Mäuse, die vorher einer letalen Strahlendosis ausgesetzt waren, führte zu deren Aufnahme in nicht-hematopoetisches Gewebe einschließlich des Gehirns und des Rückenmarks. In Mäusen mit experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis (EAE), einem Modellsystem für Multiple Sklerose (MS), führte die intravenöse Verabreichung der GFP-positiven Stammzellen zu deren spezifischen Migration zu Entzündungsläsionen im Rückenmark. Diese Migration korrelierte mit dem Schweregrad der Erkrankung, wobei umso mehr Stammzellen im betroffenen Gewebe gefunden wurden, je stärker die klinischen Symptome zur Zeit der Verabreichung ausgeprägt waren. Nach einer Dauer von fünf Tagen waren 40 GFP-positive Zellen/mm2 im Rückenmark der EAE-Mäuse zu finden, wohingegen bei gesunden Mäusen eine Aufnahme nur in der Milz und im Knochenmark stattfand. Die Zellen, die in die Entzündungsläsionen im Rückenmark aufgenommen wurden, hatten einen niedrigen CD45-Expressionsgrad und 68% zeigten eine positive Färbung für Isolektin-B4, was auf einen Mikroglia-Phänotyp hindeutet. Die aufgenommenen Zellen zeigten keine Immunreaktivität für andere ZNS Zelltypen. Eine Verabreichung des anti-inflammatorischen Zytokins Interleukin-10 (IL-10) in die spinalen Entzündungsläsionen mittels lentiviral-transduzierter Lin-BM führte zu keiner Verbesserung des Krankheitsverlaufs der EAE-Mäuse. Es konnte demnach gezeigt werden, daß nach intravenöser Administration - auch ohne Anwendung vorheriger letaler Bestrahlung - Lin-BM direkt zu Läsionen im beschädigten Rückenmark migrieren, kaum oder gar nicht in andere Gewebe aufgenommen werden und eine Mikroglia-Population ausbilden.