Virusvermittelter Gentransfer in die Patellarsehne Eine experimentelle Studie am Kaninchen

Wachstumsfaktoren sind für jeden Wundheilungsprozeß von essentieller Bedeutung. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß die lokale Anwendung dieser Substanzen den natürlichen Heilungsprozeß bei ligamentären Verletzungen beschleunigen kann. Die Methoden für eine effiziente klinische Anwendung sind jedoch nicht ausreichend entwickelt, um eine dauerhaft hohe Konzentration an der Verletzungsstelle zu erzielen. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die Synthese von Wachstumsfaktoren durch ortsständige Zellen im Kniegelenk, die hierzu durch lokalen Gentransfer angeregt werden könnten. In einem neuen experimentellen Ansatz untersuchen wir die Möglichkeit des lokalen Gentransfers in die Patellarsehne mit dem Ziel, ortsständige Zellen zur Produktion von Wachstumsfaktoren anzuregen. In einer experimentellen Studie wurden zunächst verschiedene Vektoren untersucht, die für den Gentransfer in Fibroblasten in Frage kommen. Virale Vektoren bieten neben non-viralen Vektoren, wie z. B. Liposomen, die Möglichkeit, das Genom von Zellen zu modifizieren. Hierzu wurden Zellkulturen aus dem VKB und HKB des Kaninchens angelegt. Diesen Zellkulturen wurden dann verschiedene Vektoren zugesetzt, die ein Markergen transportieren. Transduzierte Zellen sezernierten anschließend die histochemisch nachweisbare Substanz β-Galaktosidase. Die quantitative Expression dieser Substanz wurde bestimmt. Bei diesen In-vitro-Vorversuchen zeigte sich, daß Adenoviren sämtliche Wirtszellen transduzierten, wobei die Expression der Markersubstanz zeitlich begrenzt war. Retroviren hatten einen signifikant geringeren Effekt, der sich jedoch ebenso wie bei adenoassoziierten Viren durch weitere Selektionsschritte steigern ließ. Liposome zeigten generell die geringste Wirkung. In einem In-vivo-Versuch wurden Adenoviren in die Patellarsehnen von Kaninchen injiziert. Transduzierte Zellen wurden vorwiegend in der synovialen Schicht beobachtet. Die Expression ließ während des 6-wöchigen Untersuchungszeitraums nach. In einem Ex-vivo-Versuch wurden Fibroblasten zunächst mit Retroviren in vitro transduziert, anschließend selektiert und in die Patellarsehne injiziert. Dieses Verfahren resultierte in einer zahlenmäßig größeren Expression. Im Gegensatz zu der In-situ-Transduktion mit Adenoviren konnten transduzierte Zellen entfernt von der Injektionsstelle nachgewiesen werden, wo sich diese Zellen in das Crimp-Muster der Patellarsehne integrierten.

Growth factors have the potential to enhance native repair responses in ligamentous and meniscal lesions. However, methods for applying these cytokines to sites of injury for extended periods are lacking. We suggest that local transfer of genes that encode the relevant healing factors merits investigation as a potential solution to this problem. In the present study, different viral vectors and liposomes are evaluated for their ability to deliver genes to cells of ligamentous and meniscal origin. The ACL, PCL, MCL, semitendinosus tendon, patellar tendon, and menisci were harvested from New Zealand white rabbits. Cells grown from these tissues were then investigated for their susceptibility to genetic alteration by these vectors. Based upon the ability of these vectors to convert cells in culture to a lacZ(+) phenotype, adenovirus was the most effective vector in short-term experiments. However, expression was transient. Although retrovirus gave lower initial transduction efficiencies, the percentage of transduced cells could be increased by the use of the selectable marker gene neo^r. Cells infected with adeno-associated virus containing the neo^r-gene could also be selected in this way. Liposomes showed low efficiency of gene transfer and expression. In an in vivo marker study, we injected adenovirus into the rabbit patellar tendon. Transduced cells could be observed preferentially in the subsynovial layer at a declining frequency over a 6-week period. The allogeneous transplantation of retrovirally transduced fibroblasts into the patellar tendon resulted in a greater number of transduced cells. Although the number of lacZ(+) cells declined with time, positive cells were still present 6 weeks after transplantation. Furthermore, the transplanted cells, unlike cells transduced in situ with adenovirus, migrated from the injection site and integrated into the crimp of the tendon.