Hintergrund: Alternativ zu autologem arteriellen oder venösen Gefäßersatz bietet sich in der kardialen Bypasschirurgie die Verwendung kleinkalibriger PTFE-Prothesen mit Durchmessern von 3-4 mm an. Die Thrombogenität dieser sehr englumigen Gefäßprothesen ist allerdings hoch und die hohen Spontanverschlussraten erschweren derzeit eine Verwendung. Die Besiedlung solcher Gefäßprothesen mit Endothelzellen im Rahmen des Tissue-Engineering erhöht die Offenheitsraten deutlich und lässt künstlichen Gefäßersatz in die Nähe breiter klinischer Anwendung rücken. Oftmals besitzen jedoch Patienten mit vaskulären Erkrankungen kein adäquates Gewebe, um autologe Endothelzellen isolieren und kultivieren zu können. Allogene humane Nabelschnurvenen- Endothelzellen (HUVEC) wären aufgrund ihrer einfachen Verfügbarkeit eine gute Alternative, jedoch stellt sich in diesem Fall das Problem der Transplantatabstoßung aufgrund von MHC -Inkompatibilitäten. Spender MHC I-Moleküle, als eines der Hauptangriffsziele bei der zellulären Abstoßung stellen daher einen interessanten Ansatz für eine molekulare Immunmodulation dar. Eine MHC I Oberflächenreduktion der Transplantatzellen könnte die allospezifische Abstoßung drastisch minimieren und so ein Transplantatüberleben ohne Immunsuppression ermöglichen. Eine Reduktion der MHC I Oberflächenexpression kann durch ein Antikörperfragment ( Intrabody ), das MHC I bindet, erzielt werden. Durch eine Retentionssequenz wird der Intrabody im Endoplasmatischen Retikulum zurückgehalten und kann dort MHC I binden und so die Oberflächenexpression verhindern. Methoden: HUVEC wurden mit adenoviralen Vektoren für den anti-MHC I Intrabody, für ein EGFP-Reportergen und für die Kontrollvektoren (ß-Gal oder AAT) transduziert. Die MHC I Oberflächenexpression auf den Endothelzellen wurde nach den Transduktionen durchflusszytometrisch bestimmt. Ein Calcein-release Zytotoxizitätsassay wurde durchgeführt um eine funktionelle Wirksamkeit des Intrabodys im in vitro Abstoßungsmodell nachzuweisen. Ergebnisse: Eine Transduktionseffizienz von über 95 % beim adenoviralen Gentransfer zeigt die hohe Effektivität der adenoviralen Transduktion. Intrabody exprimierende HUVEC zeigen eine dramatische MHC I Oberflächenreduktion bis hin zum phänotypischen Knock-out . Dieser Effekt ließ sich durch eine Stimulation mit proinflammatorischen Zytokinen nicht aufheben. Intrabody exprimierende Zellen waren in einem Zytotoxizitätstest vor der Lyse durch allospezifische zytotoxische Lymphozyten geschützt. Schlussfolgerungen: Bei der Verwendung Intrabody exprimierender allogener HUVEC zur Besiedlung künstlicher Gefäßprothesen wären geringere Abstoßungsreaktionen zu erwarten. Das wäre ein Schritt in die Richtung, solche Zellen als Alternative zu autologen Endothelzellen zu nutzen.
Background: The seeding of small calibre vascular polytetrafluoroethylene (PTFE) grafts with endothelial cells provides an increase of biocompatibility of the graft surface. The harvest and ex vivo culture of autologous endothelial cells is highly delicate. Allogeneic human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) could be a potential cell source - however, rejection might occur due to major histocompatibility complex (MHC) mismatches. Lowering cell surface MHC I expression on endothelial cells by gene transfer of an anti-MHC I intrabody might reduce graft failure. The intrabody consists of a single-chain variable fragment (sFv) of an anti-MHC I antibody, carrying a terminal KDEL sequence to retain the molecule together with the MHC I inside the endoplasmatic reticulum. Methods: Adenoviral gene transfer was used to express the intrabody in HUVEC. The MHC I surface expression was measured 48 h after transduction by flow cytometry. Functional effects of the intrabody expression were analyzed in a calcein release cytotoxicity assay. Results: A transduction efficiency of more than 95 % with EGFP-Adenovirus indicates a sufficient gene transfer into HUVEC. Intrabody- adenovirus transduced HUVEC show a massive reduction of MHC I surface expression creating almost a complete knockout phenotype. Stimulation with inflammatory cytokines could not overcome this effect. The cell lysis of anti- MHC I intrabody-expressing HUVEC in a cytotoxicity assay is reduced when compared to the level of a MHC mismatched control. Conclusion: Our data indicate that anti MHC I intrabody transduced HUVEC with reduced levels of surface MHC I show lower rates of allospecific rejection and might be used as allogeneic donor cells for the seeding of artificial vascular grafts.