Fate of plasmid DNA in host cells after bacteria-mediated gene transfer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt sollte das Schicksal des Expressionsvektors nach Bakterienvermitteltem Gentransfer etabliert werden. Damit sollte die Basis gelegt werden um die Effizienz des Transfers zu steigern. Deshalb wurden verschiedene Aspekte des Gentransfer wie Autophagie, Verwendung von Minizirkel oder Transposons untersucht. Keine dieser Vorgehensweisen führte zu einem befriedigenden Ergebnis. Die versuche wurden auf in vivo Aspekte erweitert. Als Wirtszellen sollten Tumorzellen in festen Tumoren verwendet werden, da hier die Bakterien in engen Kontakt mit den Säugetierzellen sein sollten. Als Shuttle wurden Shigella flexneri, Salmonella typhimurium oder Escherichia coli verwendet. Gentransfer war, wenn überhaupt nachweisbar, sehr ineffizient. Genauere Analysen ergaben, dass in den Tumoren große Nekrosen entstanden waren und die Bakterien sich hauptsächlich in diesen und in den Randbereichen aufhielten. In diesen Randbereichen waren auch große Agglomerationen von neutrophilen Granulozyten zu finden. Die Nekrosen wurden verursacht durch den Einstrom von Blut, der durch die Bakterien ausgelöst wird. Dadurch stirbt ein Großteil der Tumorzellen ab und steht nicht für Transfers zur Verfügung stehen. Elektronenmikroskopische Analysen zeigten dann, dass diese Bakterien darüber hinaus Biofilme im Tumorgewebe bildeten. Dadurch wird vermutlich die Aufnahme durch Wirtszellen, eine Voraussetzung für den Gentransfer, verhindert. Verhinderung der Biofilmbildung führte zur Aufnahme der Bakterien durch Neutrophile und Tumorzellen. In vivo Biofilmbildung ist ein wichtiger Aspekt, der sich aus diesen Befunden ergibt. Bisher gab es kein Kleintiermodell für Untersuchungen dieser für die Klinik sehr wichtigen Strukturen und deren Bildung. Da dieses Modell auch auf andere Bakterien anwendbar ist, hat sich in diesem Projekt ein sehr interessanter Anwendungsaspekt ergeben. Unsere Arbeiten zur bakteriellen Tumorbesiedelung und verschiedener therapeutischer Aspekte dazu habe in der Öffentlichkeit sehr viel Aufmerksamkeit erfahren. Mehrere Tages- und überregionale Zeitungen haben darüber berichtet. Wir wurden auch aufgefordert mehrere populärwissenschaftliche Artikel zu schreiben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2007. Remote control of tumor targeted Salmonella enterica serovar Typhimurium-L-arabinose as inducer of bacterial gene expression in vivo. Cell. Microbiol. 9, 1529-1537
H. Loessner, A. Endmann, S. Leschner, K. Westphal, M. Rohde, T. Miloud, G. Haemmerling, K. Neuhaus, S. Weiss
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2008. Containment of tumor colonizing bacteria by host neutrophils. Cancer Res. 68, 2952-2960
K. Westphal, S. Leschner, J. Jablonska, H. Loessner, S. Weiss
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2008. In vivo remote control of bacterial vectors for prophylaxis and therapy. Patho-Biotechnology, Ed. R. Sleator, LandesBioscience, 61-70
H. Loessner, S. Weiss
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2009. Drug-inducible remote control of gene expression by probiotic Escherichia coli Nissle 1917 in intestine, tumor and gall bladder of mice. Micr. Infect., 11, 1097-1105
H. Loessner, S. Leschner, A. Endmann, K. Wesphal, K. Wolf, K. Kochruebe, T. Miloud, J. Altenbuchner, S. Weiss
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2009. Tumor invasion of Salmonella enterica serovar Typhimurium is accompanied by strong hemorrhage promoted by TNF-α. PlosOne, 4, e6692
S. Leschner, K. Westphal, N. Dietrich, N. Viegas, J. Jablonska, M. Lyszkiewicz, S. Lienenklaus, W. Falk, N. Gekara, H. Loessner, S. Weiss
