Die MS ist eine Erkrankung, die zu einer frühen Invalidität der Patienten
führen kann und daher gravierende Konsequenzen für Patienten und ihre
Angehörigen birgt. Die therapeutischen Möglichkeiten sind bislang sehr
limitiert. Dies liegt nicht zuletzt am mangelnden Verständnis der Pathogenese.
Bei der MS handelt es sich um eine Autoimmunerkrankung, die vermutlich durch
autoreaktive T-Zellen initiiert wird. Die Rolle von T-Zellen in der
Erkrankungsentwicklung ist bisher nicht hinreichend geklärt. Ziel dieser
Arbeit ist es, eine neue Methode zu etablieren, die die nicht-invasive
Verfolgung von T-Zellen in vivo ermöglicht. Sie soll eingesetzt werden, um
einen Beitrag zur Aufklärung pathogenetischer Mechanismen der
Neuroinflammation und Neurodegeneration zunächst im Rahmen der EAE,
letztendlich aber auch für andere Krankheitsmodelle, zu liefern. Obwohl die
Markierung und das in vivo Zelltracking von Makrophagen und Stammzellen schon
weitestgehend optimiert sind, stellen T-Zellen auf Grund der fehlenden
phagozytotischen Kapazität weiterhin eine große Herausforderung dar. Daher
wurde in der hier vorliegenden Arbeit eine neuartige Gruppe von Partikeln
eingesetzt, die eine sehr viel effizientere Aufnahme in die Zellen ermöglichen
soll. Repräsentant dieser von Zitrat umhüllten Partikel ist das sogenannte
VSOP (very small iron oxide particle). Gekoppelt an Protaminsulfat, einem
vielfach bewährten Transfektionsagens, soll sich die Transfektionskapazität
der VSOP-Partikel potenzieren und dadurch auch die Beladung von Zellen
ermöglichen, die kaum phagozytotische Kapazitäten besitzen. Das aus der
Konjugation von VSOP und Protaminsulfat hervorgehende VProt wurde hinsichtlich
seiner Beladungsfähigkeit, sowie dem potentiellen Einfluss auf Vitalität und
Funktion der beladenen Zellen eingehend untersucht und mit nativen VSOP
verglichen. Im in vitro System wurde zunächst ein effizientes
Beladungsprotokoll mit VProt für die humanen HeLa-Zellen erstellt, um vorab
eine Einschätzung von Beladungszeiten und -konzentrationen zu ermöglichen, die
bei effektiver Partikelaufnahme eine möglichst geringe Toxizität
gewährleisten. Im Anschluss wurden die gewonnen Erkenntnisse auf frische
enzephalitogene T-Zellen von SJL/J-Mäusen übertragen, um ein Methodenprotokoll
für die effiziente Beladung von T-Zellen mit VProt zu etablieren. Daraufhin
wurden die beladenen T-Zellen in vivo in einem Mausmodell der MS, der
experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), auf den Erhalt ihres
enzephalitogenen Potenzials untersucht. Die Applikation von Gadolinium-DTPA
diente dazu, in der MRT Permeabilitätsstörungen der Blut-Hirn-Schranke in
T1-gewichteten Sequenzen sichtbar zu machen. Darüberhinaus wurde die
intrathekale Injektion VProt enthaltender T-Zellen angewendet, um schließlich
die Fähigkeit dieser T-Zellen zur Signalgebung im MRT zu ermitteln. Die
Transition dieser Methode von „Bench to Bedside“ in den humanen Organismus
soll zu einem späteren Zeitpunkt die Übertragbarkeit auf die MS, sowie ein
weites Spektrum weiterer Pathologien ermöglichen. Durch das auf diesem Wege
erlangte bessere Verständnis der Pathogenese können gezielt therapeutische
Möglichkeiten ausgelotet und durch Verkürzung des Zeitraums bis zur
Diagnosestellung zukünftig auch ein früheres therapeutisches Eingreifen
erreicht werden.We present a novel highly efficient protocol to magnetically label T cells
applying electrostatically stabilized very small superparamagnetic iron oxide
particles (VSOP) in combination with protamine, that we developed in
preparation of future magnetic resonance imaging (MRI) in vivo studies on cell
migration, e.g. in experimental autoimmune encephalomyelitis, an animal model
of multiple sclerosis. Encephalitogenic T cells an HeLa cells were co-
incubated with VSOP, or with protamine-complexed VSOP (VProt), respectively,
at different conditions, optimizing concentrations and incubation times.
Labelling efficacy was determined by atomic absorption spectrometry as well as
histologically and by relaxometry, and evaluated on a 7 Tesla MR system.
Furthermore, we investigated effects on t cell functionality by observing
gadolinium leakage in pEAE mice after transfer of VProt labeled T cells.
Results: T cell co-incubation with VSOP resulted in an efficient cellular iron
uptake. T2 times of labeled cells dropped significantly, resulting in
prominent hypointensity on T2*-weighted scans. Optimal labelling efficacy was
achieved by VProt. Conclusions: VProt yields a highly efficient T cell
labelling, adapted for applications in future in vivo trials
