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Was ist Gentherapie?
Gentherapeutische Ansätze: Gezieltes Einbringen von Nukleinsäuren in Zielzellen, die dort, meist, nachdem sie in Proteine „umgeschrieben“ wurden eine therapeutische Funktion ausüben. Um Nukleinsäuren in Zellen einzubringen, können unter anderem natürlich vorkommende Viren so verändert werden, dass sie für eine Zelle/einen Organismus wenig oder nicht schädlich sind. Weiterhin können Nukleinsäuren verwendet werden, die nicht aus Viren stammen, aber deren Mechanismen zur Übertragung von genetischem Material nachahmen.
Die molekularbiologischen Werkzeuge zur Übertragung von Genen nennt man Vektoren, die Übertragung der Nukleinsäuren Gentransfer.
Unsere Gruppe, die AG Anton, befasst sich mit mehreren Gesichtspunkten, des sog. viralen Gentransfers. So verwenden wir z.B. ein verändertes Schnupfenvirus (Adenovirus) um speziell Tumorzellen abzutöten und gesundes Gewebe weitestgehend zu schonen. Unsere Forschung umfasst verschiedene solcher „cytotoxischer Gene“ und Wege, diese kontrolliert einzusetzen.
Eine weiterer wichtiger Gesichtspunkt gentherapeutischer Ansätze ist die Kontrolle des Gentransfers. Oft ist der Erfolg einer Therapie nur indirekt über Verbesserung der gesundheitlichen Situation feststellbar. Gerade im Hinblick auf unsere neue Therapiestrategien ist es daher wichtig, Gentransfer direkt nachzuweisen.
Der von uns verfolgte Ansatz kombiniert die Übertragung der Gene und deren Produkte (Genexpression) mit dem Nachweis durch bildgebende Techniken, wie sie in der Nuklearmedizin verwendet werden. Diese bildgebenden Verfahren (Gamma-Kamera/Positronen-Emissions-Tomographie) erlauben es z.B. Stoffwechselvorgänge am Menschen zu visualisieren, zu lokalisieren und zu quantifizieren. Wir übertragen spezielle, körperfremde Gene durch verschiedene virale Vektoren. Die Ausprägung dieser Gene erlaubt die Umsetzung bestimmter radioaktiv markierter Substanzen. Diese werden vom nicht-behandelten Gewebe nicht umgesetzt, so dass nachvollziehbar wird, wie die übertragenen Gene bzw. deren Produkte im Zielorgan und im Gesamtorganismus verteilt sind. Diese Methode verwenden wir vor allem zum Nachweis des Gentransfers am Herzen mit dem Endziel der therapeutischen Angiogenese bei ischämischer Herzerkrankung. Derzeitige Arbeiten zum nicht-invasiven Nachweis des Gentransfers befasse sich vor allem mit der Machbarkeit und der Quantifizierung im Tiermodell.

Unser Team setzt sich aus Doktoranden der Human-, und Veterinärmedizin, MTAs und einem Post-doc zusammen.

Es bestehen Zusammenarbeiten mit klinischen Partnern, wie z.B. der Nuklearmedizinischen Klinik und Poliklinik (Direktor Prof. Dr. Schwaiger; PD Dr. Bengel, Dr. Wester) und dem Institut für allgemeine Pathologie und pathologische Anatomie (Direktor Prof. Höfler; PD Dr. Becker) und mit der I. Medizinischen Klinik und Poliklinik (Direktor Prof. Schömig, PD Dr. Wessely, PD Dr. Ott).

Folgende Forschungsschwerpunkte werden von uns derzeit verfolgt:

1) Adenoviraler Gentransfer zum spezifischen Abtöten von Tumorzellen. Dabei verfolgen wir verschiedene Ansätze, wie z.B. die regulierte Expression sog. Suizidgene, die eine nicht-toxische Substanz (Prodrug) in die toxische Form umwandeln und so die infizierte Zellen gezielt abtöten. Beispiele sind die Herpes-virale Thymidinkinase mit der Prodrug Gancyclovir und die Cytosindesaminase mit 5-FC. Weiterer Forschungsgegenstand ist das Genprodukt einer cytotoxischen Ribonuklease. Die Regulation erfolgt durch Verwendung spezifischer Promotoren, wie z.B. der Prostata-spezifische-Antigen-Promotor (PSA-Promotor), strahleninduzierbarer Promotor (Egr-1).

2) Verbesserung der Effizienz des adenoviralen Gentransfers durch Methoden wie die Magnetofektion oder die Verwendung replizierender Vektoren.

3) Gene Imaging von kardiovaskulärem Gentransfer:
Der Erfolg molekularer Therapien bei kardiovaskulären Erkrankungen kann derzeit am Patienten nur indirekt oder post-mortal im Tiermodell nachgewiesen werden. Die nicht-invasive Darstellung von Genexpression im lebenden Tier stellt daher eine Weiterentwicklung der Erfolgskontrolle von Gen- und Zelltherapie dar. Mit Hilfe nuklearmedizinischer Reportergene, wie der herpesviralen Thymidinkinase, einer mutierten Form der HSV-tk und dem Na/I-Symporter und den entsprechenden radioaktivmarkierten Liganden/Substraten gelang es uns in verschiedenen Tiermodellen den Gentransfer dieser Reportergene mittels PET und Gamma-Kamera darzustellen. Diese Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit PD Dr. F.M. Bengel, der Nuklearmedizinischen Klinik der TU München (Direktor Prof. Dr. M. Schwaiger) durchgeführt. Bisher wurden primär adenovirale Vektoren für den kardialen Gentransfer verwendet. Die in vitro und in vivo erhaltenen Signale werden jeweils durch molekularbiologische Methoden mit Transkription und Translation in Korrelation gesetzt. Derzeitige Bestrebungen zielen auf die Verbesserung der Vektoren, um so z.B. die Lebertoxizität zu reduzieren.

Zelltherapie ist ein weiterer neuer Ansatz, der zur Behandlung von kardiovaskulären Erkrankungen diskutiert wird. Integrierende Vektoren, wie z.B. lentivirale Vektoren erlauben es, das Schicksal von transplantierten Zellen zu verfolgen.

Neben adenoviralen Vektoren interessiert uns daher der Einsatz lentiviraler Vektoren, die im Gegensatz zu AdV eine anhaltende Genexpression zum direkten Gentransfer am Herzen erlauben und den Einsatz im sog. „Zelltrafficking“, d.h. dem Verfolgen des Weges von Zellen im Gesamtorganismus, erlauben.

Publikationen:

Martina Anton, Constanze Wittermann, Roland Haubner, Marcus Simoes, Sybille Reder, Bryan Essien, Bettina Wagner, Julia Henke, Wolf Erhardt, Steffi Noll, Neil R. Hackett, Ronald G. Crystal, Markus Schwaiger, Bernd Gansbacher, and Frank M. Bengel. Coexpression of Herpesviral Thymidine Kinase Reporter Gene and VEGF Gene for Noninvasive Monitoring of Therapeutic Gene Transfer: An In Vitro Evaluation. 2004. J. Nucl. Med. 45: 1743-1746.

Masao Miyagawa, Martina Anton, Roland Haubner, Marcus V. Simoes, Christian Städele, Wolf Erhard, Sybille Reder, Terry Lehner, Bettina Wagner, Steffi Noll, Bernhard Noll, Michaela Grote, Sanjiv S. Gambhir, Bernd Gansbacher, Markus Schwaiger, and Frank M. Bengel. PET of Cardiac Transgene Expression: Comparison of 2 Approaches Based on Herpesviral Thymidine Kinase Reporter Gene. 2004. J. Nucl. Med. 45: 1917-1923.

Marcus V Simões, Masao Miyagawa, Sybille Reder, Christian Städele, Roland Haubner, Wolfgang Linke, Terry Lehner, Philipp Epple, Martina Anton, Markus Schwaiger, and Frank M. Bengel. Myocardial kinetics of the reporter probe [124I]-FIAU in isolated perfused rat hearts following in vivo adenoviral transfer of the herpesviral thymidine kinase gene. In press: J. Nucl. Med.

Sefer Elezkurtaj, Charlotte Kopitz, Andrew H. Baker, Alejandra Perez-Cantó, Matthias J. E. Arlt, Rama Khokha, Bernd Gansbacher, Martina Anton, Karsten Brand, and Achim Krüger. Adenovirus-Mediated Overexpression of Tissue Inhibitor of Metalloproteinases-1 in the Liver: Efficient Protection against T-Cell Lymphoma and Colon Carcinoma Metastasis. J. Gene Med. 2004 11:1228-37.

Martina Anton, Bettina Wagner, Roland Haubner, Claudia Bodenstein, Bryan E. Essien, Heinz Bonisch, Markus Schwaiger, Bernd Gansbacher, Wolfgang A. Weber. Use of the norepinephrine transporter as a reporter gene for non-invasive imaging of genetically modified cells. 2004. J. Gene Med. 6: 119-126.

Frank M. Bengel, Martina Anton, Thomas Richter, Marcus V. Simoes, Roland Haubner, Julia Henke, Wolf Erhardt, Sybille Reder, Terry Lehner, Wolfgang Brandau, Peter Boekstegers, Stephan G. Nekolla, Bernd Gansbacher, and Markus Schwaiger. Noninvasive imaging of transgene using positron emission tomography in a pig model of myocardial gene transfer. 2003. Circulation 108: 2127- 2133.

Christian Plank, Martina Anton, Carsten Rudolph, Joseph Rosenecker, Florian Krötz. 2003. Enhancing and targeting nucleic acid delivery by magnetic force. Expert Opin Biol Ther. 3(5):745-58.

Christian Plank, Ulrike Schillinger, Franz Scherer, Christian Bergemann, Jean-Serge Rémy, Florian Krötz, Martina Anton, Jim Lausier, and Joseph Rosenecker. 2003. The magnetofection method – using magnetic force to enhance gene delivery. Biol. Chem. 384: 737-747.

Christian Plank, Franz Scherer, Ulrike Schillinger, Christian Bergemann, Martina Anton. 2003. Magnetofection: enhancing and targeting gene delivery with superparamagnetic nanoparticles and magnetic fields. J. Liposome Res. 13: 29-32.

Franz Scherer, Martina Anton, Ulrike Schillinger, Julia Henke, Christian Bergemann, Achim Krüger, Bernd Gänsbacher, and Christian Plank 2002. Magnetofection: Enhancing and targeting gene delivery by magnetic force in vitro and in vivo. Gene Therapy 9: 102-109.

Peter Brust, Roland Haubner, Anne Friedrich, Matthias Scheunemann, Martina Anton, Olga-Niki Koufaki, Martin Hauses, Steffi Noll, Bernhard Noll, Uwe Haberkorn, Gabriele Schackert, Hans K. Schackert, Norbert Avril, and Bernd Johannsen. 2001. Comparison of [18F]FHPG and [124/125I]FIAU for imaging herpes simplex virus type 1 thymidine kinase gene expression. Europ. J. Nucl. Med. 28: 721-729.

Frank M. Bengel, Martina Anton, Norbert Avril, Thomas Brill, Ngoc Nguyen, Roland Haubner, Bernd Gänsbacher, Markus Schwaiger 2000. Uptake of Radiolabeled 2’-Fluoro-2’Deoxy-5-Iodo-1-ß-D- Arabinofuranosyluracil (FIAU) in Cardiac Cells after Adenoviral Gene Transfer of Herpes Virus Thymidine Kinase – the Cellular Basis for Gene Imaging of the Heart. Circulation 102: 948-950.

Martina Anton, Christian Plank, and Elena Rojo. 2000. 7th meeting of the European Society of Gene Therapy. November 26-28 1999, Munich, Germany. J. Gene Med. 2: 66-70.

Marc A. Webster, John N. Hutchinson, Michael J. Rauh, Senthil K. Muthuswamy, Martina Anton, Christopher G. Tortorice, Robert D. Cardiff, Frank L. Graham, John A. Hassell, William J. Muller. 1998. Requirement for both Shc and phosphatidylinositol 3‘ Kinase signaling pathways in polyoma middle T-mediated mammary tumorigenesis. Molec. Cell. Biol. 18: 2344-2359.

Lidija Marušic, Martina Anton, Antonella Tidy, Ping Wang, Bryant Villeponteau, and Silvia Bacchetti 1997. Reprogramming of Telomerase by Expression of Mutant Telomerase RNA Template in Human Cells Leads to Altered Telomeres that Correlate with Reduced Cell Viability. Molec. Cell. Biol. 17: 6394-6401.

Robin J. Parks, Liane Chen, Martina Anton, Uma Sankar, Michael A. Rudnicki, and Frank L. Graham 1996. A new helper-dependent adenovirus vector system: removal of helper virus by Cre mediated excision of the viral packaging signal. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 13565-13570.

Liane Chen, Martina Anton, and Frank L. Graham 1996. Production and characterization of human 293 cell lines expressing the site-specific recombinase Cre. Somatic Cell and Molecular Genetics 22: 477-488.

Ping Wang, Martina Anton, Frank L. Graham, and Silvia Bacchetti 1995. High frequency recombination between loxP sites in human chromosomes mediated by an adenovirus vector expressing Cre recombinase. Somatic Cell and Molecular Genetics 21: 429-441.

Martina Anton and Frank L. Graham 1995. Site-specific recombination mediated  by an adenovirus vector expressing the Cre recombinase protein: a molecular switch for control of gene expression. J. Virology 69: 4600-4606.

Anja K. Bruske, Martina Anton, and Knut J. Heller 1993. Cloning and sequencing of the Klebsiella pneumoniae tonB gene and characterization of Escherichia coli-K. pneumoniae TonB hybrid proteins. Gene 131: 9-16.

Martina Anton, and Knut J. Heller 1993. The wild-type allele of tonB in Escherichia coli is dominant over the tonB1 allele, encoding TonBQ160K, which suppresses the btuB451 mutation. Mol. Gen. Genet. 239: 371-377.

Martina Anton, and Knut J. Heller 1991. Functional analysis of a C-terminally altered TonB protein of Escherichia coli. Gene 105: 23-29.

C.V. Martina Anton

1989-1993 Promotion an der Fakultät für Biologie, Universität Konstanz, Konstanz, Universitätsstraße.
Thema der Dissertation: Untersuchungen zur Struktur und Funktion des tonB Genproduktes aus Escherichia coli.
1993-1996 Post-Doktorandin im Labor von Prof. Dr. Frank Graham, Faculty of Biology, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada
1996-1997 Post-Doktorandin im Labor von Prof. Dr. Silvia Bacchetti und Dr. Frank Graham, Faculty of Pathology, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada
seit 1997 wissenschaftliche Assistentin/wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung, Klinikum rechts der Isar der TU München, Direktor Prof. Dr. Bernd Gänsbacher.