Forschung

Ziele

Ziel der Arbeitsgruppe ist die Etablierung von Ansätzen zum kardiovaskulären Gentransfer mittels viraler Vektoren. Wir entwickeln Adeno-assoziierte virale (AAV) Vektoren, die gezielt und effizient verschiedene Zelltypen im Gefäßsystem oder Herzen transduzieren. Im Hinblick auf einen möglichen klinischen Einsatz soll zudem die Sicherheit des AAV-Vektorsystems verbessert werden. Neben dem AAV-vermittelten Gentransfer beschäftigen wir uns auch mit der molekularen Pathogenese und Gentherapie hereditärer Kardiomyopathien insbesondere bei Neuromuskulären Erkrankungen. 

 

 

Abbildung 1. Intravenöse Injektion optimierter Adeno-assoziierter viraler Vektoren zum gezielten Gentransfer ins Herz. Die Aufnahme zeigt die hochempfindliche Detektion einer Lichtemission in einer narkosierten Maus als Korrelat der effizienten Expression eines durch Gentransfer eingebrachten Reportergens. Der Gentransfer ist über 9 Monate stabil nachweisbar.

Adeno-assoziierte virale (AAV) Vektoren zum kardiovaskulären Gentransfer

Gentherapeutische Ansätze von kardiovaskulären Erkrankungen wie der Herzinsuffizienz sind limitiert durch die häufig verwendeten nichtviralen oder adenoviralen Vektoren, die zu einer nur vorübergehenden Expression der therapeutischen DNA führen. Eine Alternative sind auf Adeno-assoziierten Viren (AAV) basierende Vektoren. AAV sind Parvoviren, die bisher keine bekannte Erkrankung hervorrufen können. Da sie nur zu einem geringen Anteil ins Genom integrieren und eine niedrige Immunogenität aufweisen, ermöglichen sie einen langanhaltenden Gentransfer. AAV-Vektoren können aufgrund ihres breiten Tropismus von einer Vielzahl an Gewebetypen aufgenommen werden. Hierdurch könnten Nebenwirkungen durch Expression der eingebrachten DNA-Sequenz außerhalb des Zielgewebes hervorgerufen werden. Durch die Verwendung eines Gefäß- oder Herzmuskel-spezifischen Regulationselementes (Promotor) soll das Ablesen des eingebrachten Gens auf die Gefäßwand oder den Herzmuskel beschränkt werden.

Die Effizienz und Spezifität des AAV-vermittelten Gentransfers kann darüber hinaus durch gezielte Modifikation der Vektoroberfläche oder Verwendung alternativer AAV Serotypen verbessert werden.

Parallel zur Verbesserung der myokardialen Transduktion erfolgte die Entwicklung eines Ansatzes zur Verbesserung der Effizienz des endothelialen Gentransfers. Da die Verwendung alternativer AAV-Serotypen im Endothel keine wesentliche Effizienzsteigerung ermöglicht, wurde ein Ansatz entwickelt, in welchem im Bereich der Bindungsregion des AAV-2 Primärrezeptors oder der entsprechenden Region von AAV-9 eine randomisierte Peptidbibliothek in die Oberfläche des Vektorkapsids inseriert wurde. Durch Selektion von solchen randomisierten AAV-Peptidbibliotheken auf primären humanen Endothelzellen konnten Vektoren identifiziert werden, die eine effizientere und spezifischere endotheliale Transduktion ermöglichten [Müller et al. 2003, Varadi et al. 2012]. Neben dem Einsatz von AAV-Bibliotheken zur Seleketion von AAV-Vektoren zur Transduktion weiterer kardiovaskulärer Zelltypen in vivo nehmen wir zur Zeit gezielte Veränderungen am AAV-Capsid vor, um die Immunogenität weiter zu reduzieren.

 

 

Kardiomyopathien und Neuromuskuläre Erkrankungen

Kardiomyopathien werden häufig im Rahmen neuromuskulärer Erkrankungen wie Muskeldystrophien beobachtet. In bestimmten Fällen kann die Herzmuskelerkrankung der Skelettmuskelmanifestation vorausgehen oder alleinige Ausprägung der Erkrankung sein wie im Falle der X-chromosomalen Kardiomyopathie, für die Mutationen im Dystrophin-Gen verantwortlich sind. Derzeit entwickeln wir Ansätze zur Gentherapie der Kardiomyopathie bei der Muskeldystrophie Duchenne wie auch bei Myofibrillären Myopathien durch Mutationen im Desmin-Gen.

Unsere Arbeiten werden aktuell gefördert durch Benni&Co e.V. (2009-14), die Dietmar-Hopp-Stiftung (2013-16), das BMBF-Verbundvorhaben GENEVA (01GU1105C, 2012-15), das Deutsche Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (2012-13), sowie die Deutsche Forschungsgemeinschaft MU1654/9-1 (2013-16), MU1654/5-1 (2011-14) und die DFG-Forschergruppe 1228 (MU1654/8-1, 2012-15).

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Kontakt

Kardiovaskulärer Gentransfer




Prof. Dr. Oliver Müller

Medizinische
Universitätsklinik

Klinik für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie

Im Neuenheimer Feld 410

69120 Heidelberg


Tel.: +49 6221 56-39401 

Fax: +49 6221 56-4866


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