In Vivo Retrovirus-Mediated Gene Transfer into Lamb Liver

Abstract

Topic: Highly efficient retrovirus-mediated gene transfer into hepatocytes in vivo has been previously reported in the rat. Before considering human applications of these techniques in the treatment of inherited liver diseases, it was necessary to document its efficiency in a large animal model. Lamb was choosen because the liver was similar to human liver regarding size and anatomy.
Materials and Methods: To induce hepatocyte division which is necessary for infection with retroviral particles, animals were subjected to a left hepatectomy. Kinetics of liver regeneration were assessed on sequential liver biopsies after partial hepatectomy in order to provide an evaluation of the peak of maximal liver regeneration in a first animal group. Recombinant retroviruses encoding a reporter gene (E. coli β galactosidase) were then perfused through the portal vein of the regenerating liver in a second animal group.
Results: The more intense liver regeneration occurred from one to 6 days after partial hepatectomy, with the highest thymidine kinase rate and MIB-1 antibody staining on the second day. The proportion of genetically modified lamb hepatocytes expressing the reporter gene was less than 1%, despite the use of higher titers of retroviral particles than those described in previous reports.
Conclusion: The results obtained in rodent livers with this in vivo gene transfer methodology cannot currently be scaled up in a large ruminant model. The efficacy of vectors has to be tested in other large mammals before planning gene therapy trials for the treatment of inherited liver diseases.

Zusammenfassung

Topic: Über einen hochwirksamen, durch Retroviren vermittelten Gentransfer in Hepatozyten in vivo wurde bei der Ratte bereits früher berichtet. Bevor jedoch diese Technik bei erblichen Lebererkrankungen beim Menschen angewandt werden kann, muss ihre Wirksamkeit bei einem größeren Tier erprobt werden. Da die Leber des Lamms im Hinblick auf Größe und Anatomie der Menschenleber ähnelt, wurde dieses Tiermodell gewählt.
Material und Methode: Um Hepatozyten zur Infektion mit retroviralen Partikeln zu gewinnen, wurde bei den Tieren eine linksseitige Hemihepatektomie durchgeführt. Die Kinetik der Leberregeneration wurde durch sequenzielle Leberbiopsien nach der partiellen Hepatektomie untersucht, und das Maximum der Lebergeneration in einer ersten Tiergruppe bestimmt. In einer zweiten Gruppe von Tieren wurden dann die rekombinierten Retroviren mit einem kodierten Marker-Gen (E. coli β-Galactosidase) in die Vena portae der regenerierenden Leber perfundiert.
Ergebnisse: Die intensivste Leberregeneration erfolgte zwischen dem 1. und 6. Tag nach Teilhepatektomie mit der höchsten Thymidin-kinase-Rate und MIB-1 -Antikörperfärbung am 2. postoperativen Tag. Der Anteil der genetisch modifizierten Lammhepatozyten mit dem Marker-Gen war kleiner als 1% trotz der Verwendung von höheren Titern retroviraler Partikel als in früheren Arbeiten berichtet.
Schlussfolgerung: Die bei der Ratte beobachteten Ergebnisse mit dieser Gentransfermethode in vivo können nicht auf die Widerkäuer übertragen werden. Die Wirksamkeit des Verfahrens muss in einem anderen Säugetiermodell erprobt werden, bevor man diese Gentechnik bei erblichen Lebererkrankungen beim Menschen anwenden kann.

Key words

Gene therapy - Inherited liver diseases - Lamb liver regeneration

Schlüsselwörter

Gentechnik - Angeborene Lebererkrankungen - Leberregeneration - Lamm