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Fragestellung: Interleukin 1 (IL1) fungiert als zentraler Entzündungsmediator bei Trauma und Arthritis. Die Anwendung des Gentransfers zur intraartikulären Blockade von IL1 ist essentiell von Vektoren abhängig, die in der Lage sind, einen sicheren, effizienten und stabilen Gentransfer zu gewährleisten. Im Unterschied zu den gebräuchlicheren orthoretroviralen Vektoren leiten sich Foamyvirusvektoren (FV) von apathogenen Elternviren ab und zeichnen sich durch ein vorteilhaftes Integrationsmuster in das zelluläre Genom aus. Ziel dieser Arbeit ist es, IL1 Rezeptor Antagonist (IL1RA) kodierende FV-Vektoren zu generieren und ihre Fähigkeit zur IL1-Blockade in Modellen der Knorpelregeneration und -protektion in vitro zu charakterisieren.

Methodik: FV Vektoren mit der cDNA für den humanen IL1RA wurden kloniert und die Vektoren mit einem 4-Plasmidsystem in HEK-293T Zellen produziert (FV.IL1RA). Als Kontrolle dienten FV Vektoren die nur EGFP enthielten (FV.EGFP). Primäre humane mesenchymalen Stammzellen (MSZ), Rattensynovialzellen und die Zellinien Tert4 und HT1080 wurden mit FV Vektoren transduziert und +/- IL1 (5 ng/ml) kultiviert. Transgenexpressionen wurden mittels Fluoreszenzmikroskopie, FACS, ELISA, Western Blot und qPCR evaluiert. Inflammation wurde mit einem Prostaglandin E2 (PGE2) Elisa analysiert. Die Chondrogenese von MSZ in An- und Abwesenheit von IL1 wurde in einem Pelletkultursystem getestet. Hierzu wurden MSZ-Pellets nach FV-Gentransfer in chondrogenem Standardmedium mit 10 ng/mL TGF-b1 in An- oder Abwesenheit von 5 ng/mL IL1b kultiviert. Nach drei Wochen wurden die Pellets geerntet und bezüglich ihres chondrogenen Phänotyps analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Transduktionseffizienzen betrugen 45% in MSZ, 85% in Tert-4, 95% in HT1080 und 72% in Synovialzellen (EGFP/FACS Analysen), und IL1RA Expressionen betrugen 80, 110, 130 und 96 ng/mL IL1RA an Tag 3. In MSZ konnte mit FV eine Langzeitexpression von >70ng/mL von über 120 Tagen in vitro erreicht werden. Die antiinflammtorische Funktionalität des produzierten IL1RA wurde im PGE₂ Assay gezeigt, der eine Reduktion der PGE₂ Level nach IL1 Stimulation um 86 % in den FV.IL1RA Kulturen im Vergleich zu den EGFP Kontrollen zeigte. IL1RA-Pelletkulturen zeigten Transgenexpressionslevel von 167 ng/mL nach Tag 3, gefolgt von einem Rückgang auf 17 ng/mL nach Tag 21, wobei die Kontrollen permanent unter 400 pg/ml lagen. IL1 Zugabe inhibierte die Chondrogenese in den EGFP-Pellets (Alcianblau, Col2). Im Gegensatz dazu waren hIL1RA-MSZ Pellets chondrogen und zeigten signifikant gesteigerte GAG/DNA Raten an allen Zeitpunkten.

Die FV-vermittelte IL1RA Expression war in der Lage die inflammatorischen und anti-chondrogenen Effekte von IL1 effektiv in vitro zu blockieren. Ob diese Technologie in der Lage ist die inflammatorischen und anti-chondrogenen Effekte von IL1 in vivo zu inhibieren, müssen die zukünftige Tierexperimente zeigen.