Mit Hilfe von magnetischen Nanopartikeln entwickeln wir neue Methoden zur zielgerichteten Gen- und Zelltherapie von Gefäßen und Bronchien. Zu diesem Zweck wird eine Kombination von genetischen Vektoren, magnetischen Nanopartikeln und speziell designten Magnetfeldern verwendet. Dies ermöglicht u.a. die radialsymmetrische Überexpression von Genen im Gefäßendothel oder auch einen radialsymmetrischen Endothelzellersatz im Gefäß unter Flussbedingungen.

Die Effekte auf die Gefäßfunktion können wir auf Einzelzellebene, in isometrischen Kraftmessungen ex vivo und auch in vivo bestimmen. Erste Studien zeigen u.a. eine effiziente und dauerhafte Verbesserung der Gefäßfunktion in einem Mausmodell der mechanischen Gefäßschädigung sowie die erfolgreiche zielgenaue Modulation der Angiogenese ex und in vivo.

Die Kombination von Lentiviren (LV) und magnetischen Nanopartikeln (MNPs) ermöglicht den radialsymmetrischen Endothelzellersatz in geschädigten Gefäßen. Links: Schematischer Versuchsaufbau: Endothelzellen, die mit LV/MNP Komplexen beladen sind, können mit Hilfe eines magnetischen Gradientenfelds unter Blutflussbedingungen radialsymmetrisch zur inneren Gefäßoberfläche gezogen werden. Rechts: EGFP-positive Endothelzellen (grün) sind 2 Tage nach Zellersatztherapie in der A. carotis der Maus adhäriert. Unten: Die immunhistochemische Färbung zeigt die Überexpression des Enzyms endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS, rot) in eGFP-positiven Zellen. (Vosen et al. Vascular repair by circumferential cell therapy using magnetic nanoparticles and tailored magnets, ACS Nano, 2016)