NFP37 SOMATIC GENE THERAPY Texts for Laypersons

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Prof. Beda M. Stadler;	Institut für Immunologie und Allergologie der Universität Bern; Inselspital; 3010 Bern; CH; Tel 031 632 35 21; Fax 031 381 57 35; e-mail: stadler@insel.unibe.ch
Title:	Targeting genes to the vasculature of tumours using mimotopes and synthetic antibodies.
Co-applicants:	Dr.Marco G.Cecchini; Dr.George Thalmann; Prof. U. Studer (Departement Klinische Forschung und Urologische Klinik der Universität Bern)
Collaborators:
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ABSTRACT FOR LAYPERSONS 1997:

b) Tumore, die einen Durchmesser >1mm erreichen, brauchen eine Blutversorgung. Könnte man also die Angiogenese, d.h. die Ausprägung von Blutgefässen hemmen, bestünde eine Möglichkeit, feste Tumore sehr klein zu behalten, und das Immunsystem hätte eventuell eine Chance, diesen Tumor zu bekämpfen. Zu diesem Zweck haben wir auf den Endothelzellen nach Strukturen gesucht die benutzt werden könnten, um anschliessend via dieser Strukturen ein therapeutisch wirksames Gen in die Endothelzellen schleusen zu können. Im Prinzip ging es darum zu untersuchen, ob es möglich ist, künstliche und harmlose Viren zu erzeugen, die sich in Analogie zu einem Virus an die Zelloberfläche binden, anschliessend von der Zelle aufgenommen werden, und im Innern dank ihrer genetischen Information eine bestimmte Funktion ausüben.

Da die Oberflächenstruktur die wir suchen im Prinzip nicht bekannt ist, haben wir ein System gewählt, das uns eine praktisch unbeschränkte Anzahl von Liganden zur Verfügung stellt. Einerseits haben wir Antikörper verwendet, und andererseits Peptide in der Grösse von 6-15 Aminosäuren. Sowohl die Antikörper wie auch die Peptide wurden zufallsmässig hergestellt, so dass wir für unsere Experimente für beide in der Grössenordnung von 108 verschiedenen Strukturen zur Verfügung hatten.

Da anfänglich nicht bekannt war welches Verfahren zum Ziel führen würde, haben wir verschiedene Endothelzell-Linien, frische Endothelzellen, Biopsiematerial und einen in vivo Tierversuch verwendet, um nach den geeigneten Strukturen zu suchen. Zur Zeit sieht das Verfahren des in vivo Suchens, das sich "in vivo panning" nennt, am Vielversprechendsten aus. Dafür haben wir verschiedene Libraries von Bakteriophagen, die die zufälligen Peptide in der Grössenordnung von 6-15 Aminosäuren tragen, direkt in die Blutbahn von Mäusen gespritzt. Nach 5 Minuten wurden die Zellen aus dem Knochenmark gewonnen, gewaschen und aus den Zellen die infektionsfähigen Bakteriophagen gewonnen. Dieses Verfahren wurde viermal an vier Mäusen sequentiell wiederholt, so dass wir am Schluss nur noch, und dies zu unserem eigenen Erstaunen, ein einziges Peptid isoliert hatten. Von 20 zufällig ausgewählten Bakteriophagenklonen zeigten alle die genau gleiche Sequenz, als ein Peptid von der Grösse von 10 Aminosäuren. Zu unserem Erstaunen ist diese Sequenz identisch mit einer Struktur die innerhalb der dritten variablen Region des gp120 Hüllproteins eines HIV Virus. Von dieser Region weiss man bereits, dass es vom HIV verwendet wird, um sich an Zellen zu binden, um dann aufgenommen zu werden.

Da man weiss, dass die Rezeptoren, die durch dieses Peptid gebunden werden, wahrscheinlich zur Familie der Chemokine-Rezeptoren gehören, haben wir untersucht, ob diese in aus Mäusen isolierten Strukturen ebenfalls an menschliche Zellen binden würden. Diese Untersuchungen sind im Gange, aber bereits jetzt konnte gezeigt werden, dass tatsächlich das Peptid ebenfalls an aktivierte T-Zellen bindet.

Unser Gesuch ist also bisher sehr erfolgreich verlaufen, da wir in der Tat zeigen konnten, dass es möglich ist, durch ein in vivo Verfahren ganz bestimmte Strukturen zu isolieren, die für relevante Oberflächenstrukturen als Liganden gelten können. Die histologische Untersuchung der Mäuse hat nämlich ergeben, dass in vivo die Bakteriophagen nur im Knochenmark, in der weissen Pulpa der Milz und der Leber gefunden wurden. Es wurden keine Bakteriophagen in der roten Pulpa der Milz, der Leber, dem Gehirn und in der Haut gefunden. Wahrscheinlich haben wir also das Glück gehabt, bereits einen interessanten Liganden zur Verfügung zu haben, um unserem Projekt, ein künstliches Virus zu schaffen, einen wesentlichen Schritt näher zu sein. Unsere Ergebnisse eröffnen ebenfalls neue Möglichkeiten für eine zielgerichtete Verabreichung von Medikamenten.

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