Dokument: Etablierung und Optimierung eines aktiven Targetings für murine Neutrophile Granulozyten im Rahmen der 1H/19F-Bildgebung

Titel:	Etablierung und Optimierung eines aktiven Targetings für murine Neutrophile Granulozyten im Rahmen der 1H/19F-Bildgebung
Weiterer Titel:	Establishment and optimization of active targeting for murine neutrophil granulocytes in the context of 1H/19F imaging
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=65697
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20240516-173951-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kadir, Shiwa [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,25 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.05.2024 / geändert 01.05.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Ulrich Flögel [Gutachter] PD Dr. Sebastian Temme [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Entzündungen spielen in nahezu jedem Krankheitsprozess eine beträchtliche Rolle. Wichtige zelluläre Mitspieler, sowohl bei akuten als auch chronischen Entzündungen sind Neutrophile Granulozyten. Über die nichtinvasive Darstellung von Neutrophilen Granulozyten innerhalb des betroffenen Gewebes ließen sich wichtige Informationen über den Schweregrad und die Phase der Entzündungsreaktion gewinnen. In den letzten Jahren wurde in unserer Arbeitsgruppe ein Verfahren entwickelt, mit dem sich entzündliche Prozesse mittels sog. kombinierter 1H/19F MRT qualitativ und quantitativ untersuchen lassen. Hierfür werden sog. Perfluorkarbon-Nanoemulsionen (PFCs) eingesetzt, die nach intravenöser Injektion von phagozytischen Immunzellen (v. a. Monozyten und Makrophagen) aufgenommen werden, die sich am Entzündungsherd anreichern. Zwar werden Neutrophile Granulozyten unter bestimmten Bedingungen auch passiv mit PFCs beladen, aber dies ist recht ineffizient und daher sind lokale 19F Signale zumeist nicht spezifisch für Neutrophile Granulozyten. Das Ziel dieser Arbeit war es daher zum einen ein spezifisches Targeting für Neutrophile Granulozyten zu entwickeln und dieses durch Veränderung der Partikeleigenschaften zu optimieren. Zu diesem Zweck wurden PFCs hergestellt, die mit einem Peptid funktionalisiert wurden (mNGP), welches an einem bestimmten Oberflächenrezeptor der Neutrophilen, dem mCD177, bindet (mNGPPFCs). Die Spezifität der mNGPPFCs wurde in Versuchen mit einem Kontrollpeptid überprüft. Anschließend wurden diese mNGPPFCs mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), Fluoreszenzspektroskopie (IVIS), so wie 19F MRT hinsichtlich Partikelgröße, Fluoreszenzintensität und Fluorgehalt charakterisiert. Es wurde zudem untersucht, ob der Peptidgehalt der mNGPPFCs einen Einfluss auf die Bindung an Neutrophile hat. Die Ergebnisse zeigten eine bessere Bindung der mNGPPFCs an Neutrophile bei einem fünffachen Unterschuss von mNGP zum vorhandenen Maleimid, also bei einer Konzentration von 35 μM des Peptides. Außerdem galt es zu untersuchen, ob die Partikelgröße der mNGPPFCs einen Einfluss auf die Bindung und Aufnahme von Neutrophilen hat. Hierzu wurden durch Veränderung des Lipidgehaltes PFCs hergestellt, die einen Durchmesser von 150 nm, 350 nm und 500 nm besitzen. In vitro und in vivo Versuche ergaben, dass 350nmPFCs im Vergleich zu 150nmPFCs und 500nmPFCs, die beste Aufnahme durch Neutrophile Granulozyten zeigten. Ferner wurde untersucht, ob die Bindung und Aufnahme mNGPPFCs unter entzündlichen Bedingungen verändert ist. Es konnte gezeigt werden, dass die Aufnahme von mNGPPFCs durch Neutrophile, die entweder in vitro mit LPS stimuliert wurden, oder die aus Mäusen gewonnen wurden, denen subkutan Matrigel mit LPS implantiert wurde, erheblich ansteigt. Dies konnte auf die stärkere Expression von mCD177 auf der Oberfläche der Neutrophilen zurückgeführt werden. Schließlich konnte wiederum in Mäusen, denen Matrigel/LPS implantiert wurde gezeigt werden, dass nach intravenöser Injektion von 350nmPFCs der Entzündungsherd mittels in situ kombinierter 1H/19F-MRT erfolgreich dargestellt werden kann. Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine spezifische Ansteuerung und Beladung von murinen Neutrophilen Granulozyten über die Funktionalisierung von PFCs mittels eines Peptids gegen CD177 (mNGPPFCs) möglich ist. mNGPPFCs werden zudem unter entzündlichen Bedingungen verstärkt von Neutrophilen Granulozyten aufgenommen und mNGPPFCs mit einem Durchmesser von 350 nm zeigten in vitro und in vivo die besten Targeting- Eigenschaften für murine Neutrophilen Granulozyten. Inflammation plays a considerable role in almost every disease process. Important cellular players in both acute and chronic inflammation are neutrophil granulocytes. Non-invasive imaging of neutrophil granulocytes within the affected tissue could provide important information about the severity and phase of the inflammatory response. In recent years, a method has been developed in our research group that allows the qualitative and quantitative investigation of inflammatory processes by means of combined 1H/19F MRI. For this purpose, perfluorocarbon nanoemulsions (PFCs) are used, which are taken up by phagocytic immune cells (mainly monocytes and macrophages) after intravenous injection and accumulate at the site of inflammation. Although neutrophil granulocytes are also passively loaded with PFCs under certain conditions, this is quite inefficient. Local 19F signals are therefore not specific for neutrophils. The aim of this work was therefore firstly to develop a specific targeting for neutrophil granulocytes and secondly to optimize this by altering the particle properties. To this end, PFCs were prepared that were functionalized with a peptide (mNGP) that binds to a specific neutrophil surface receptor, mCD177 (mNGPPFCs). The specificity of the mNGPPFCs was tested in experiments with a control peptide. Subsequently, these mNGPPFCs were characterized by dynamic light scattering (DLS), fluorescence spectroscopy (IVIS), as well as 19F MRI in terms of particle size, fluorescence intensity, and fluorine content. It was also investigated whether the peptide content of the mNGPPFCs had an effect on their binding to neutrophils. The results showed the best binding properties were obtained with a mNGP concentration of 35 μM. Next, it was investigated whether the particle size of the mNGPPFCs had an effect on binding to neutrophils. For this purpose, PFCs with diameters of 150 nm, 350 nm, and 500 nm were prepared by changing the lipid content. In vitro and in vivo experiments revealed that 350nmPFCs compared to 150nmPFCs and 500nmPFCs, showed the best uptake by neutrophil granulocytes. Furthermore, it was investigated whether the binding and uptake of mNGPPFCs is altered under inflammatory conditions. These experiments revealed that uptake of mNGPPFCs by neutrophils either stimulated in vitro with LPS or obtained from mice implanted subcutaneously with Matrigel containing LPS increased significantly. This could be attributed to the greater expression of mCD177 on the surface of neutrophils. Finally, again in mice implanted with Matrigel/LPS, it was shown that after intravenous injection of 350nmPFCs, the inflammatory focus could be successfully visualized by in situ combined 1H/19F MRI. In summary, this work demonstrated that specific targeting and loading of murine neutrophil granulocytes is possible via functionalization of PFCs using a peptide against CD177 (mNGPPFCs). mNGPPFCs show an increased uptake under inflammatory conditions and mNGPPFCs with a diameter of 350 nm are best suited for in vitro and in vivo targeting of murine neutrophil granulocytes.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Molekulare Medizin
Dokument erstellt am:	16.05.2024
Dateien geändert am:	16.05.2024
Promotionsantrag am:	24.11.2023
Datum der Promotion:	30.04.2024