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Title
Targeting and image enhancement of atherosclerotic lesions with nanoparticle conjugated biomarkers in mice / vorgelegt von Gunter Friedrich Auer
AuthorAlmer, Gunter
CensorPrassl Ruth ; Mangge Harald
Published2011
DescriptionII, 163 Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
Institutional NoteGraz, Univ., Diss., 2011
Annotation
Zsfassung in dt. u. engl. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (GND)Biomarker / Arteriosklerose / Biomarker / Arteriosklerose / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-33926 Persistent Identifier (URN)
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Targeting and image enhancement of atherosclerotic lesions with nanoparticle conjugated biomarkers in mice [32.57 mb]
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Abstract (German)

In meiner Arbeit wurden verschiedene Biomarker (BM) auf ihre Eigenschaften hin atherosklerotische (AS-)Läsionen zu erkennen evaluiert. Dafür wurden BM die bekannterweise in das AS-Szenario involviert sind, selektiert und anschließend in einem AS-Mausmodell validiert. Positiv evaluierte BM wurden an charakterisierte Nanopartikel (NP) gekoppelt, um das durch den BM erzeugte targeting-Signal zu verstärken. Für die Visualisierung der atherosklerotischen Aorten der Mäuse, sowie des targeting-Signals der fluoreszenzmarkierten Nanokonstrukte, wurde in erster Linie konfokale Laser Scanning Mikroskopie angewendet. Ein Antikörper (Ak) gegen den Rezeptor für oxidiertes low density Lipoprotein LOX-1 wurde fluoreszenzmarkiert und erfolgreich für die Erkennung von AS-Plaques getestet. Danach wurde der Ak an fluoreszenzmarkierte Stealth Liposomen gekoppelt, was zu einer Verstärkung der ursprünglichen Signalintensität an den Plaques führte. Der zweite BM, Adiponectin, zirkuliert normalerweise in verschiedenen Isomeren im Blut. Es konnte gezeigt werden, dass speziell die globuläre Domäne von Adiponectin (gAd) in Lipid gestressten Endothelzellen und in der fibrösen Kappe der AS-Plaques akkumuliert. Wurde gAd an fluoreszenzmarkierte Liposomen gekoppelt war das Resultat eine Signalverstärkung, bei der Kopplung an Protamin-Oligonucleotid NP (Proticles) dagegen eine Veränderung im Signalmuster hin zu Makrophagen-affiner Akkumulation. Der dritte BM, Interleukin (IL)-10, ist in erster Linie als anti-inflammatorisch agierendes Zytokin bekannt. Es konnte gezeigt werden, dass auch IL-10 an AS-Plaques bindet, aber, im Gegensatz zu gAd, tiefer eindringt und im Inneren der Plaques von CD68 (Makrophagenmarker) negativen Schaumzellen internalisiert wird. Zusammengefasst betrachtet sind alle drei getesteten BM mögliche Kandidaten für in vivo AS-Imaging, wobei, aufgrund der langen Halbwertszeit in der Zirkulation, Stealth Liposomen als NP der Wahl für Strategien bei der Signalverstärkung erscheinen.

Abstract (English)

In my thesis different biomarkers (BM) were evaluated for the recognition of atherosclerotic (AS-)lesions. BMs which are known to be involved in the AS-scenario were examined for targeting AS-plaques applied in a mouse model of AS. Afterwards positively selected BMs were coupled to characterized nanoparticles (NPs) for imaging to achieve an enhancement of the staining signal. Primarily confocal laser-scanning microscopy was used to visualize the aortic surface, AS-lesions and the targeting signals from the fluorescence labeled nanoconstructs ex vivo. An antibody (Ab) against the receptor for oxidized low density lipoprotein (oxLDL), LOX-1 was labeled with a fluorescence dye and successfully applied for ex vivo plaque targeting on aortic sections. The Ab was further coupled to fluorescence labeled Stealth liposomes, which resulted in a signal enhancement at the targeted plaque area. The second BM, adiponectin, normally circulates in high concentrations in different isomers in the blood. We could show that especially the globular domain of adiponectin (gAd) accumulated in acetylated LDL-injured endothelial cells and in the fibrous cap area of AS-plaques. Coupling of gAd to fluorescence labeled NPs resulted in the enhancement of the fluorescence when gAd was coupled to liposomes, respectively in an alteration of the signal pattern to a more macrophage-affine staining when coupled to protamine-oligonucleotide based particles, called proticles. The third BM, Interleukin (IL)-10, is known to possess mainly anti-inflammatory characteristics. We could show that IL-10 binds to AS-plaques but, in contrast to gAd, it penetrated deeper into the tissue and was found to be internalized by some CD68 negative foam cells. Summarized all three of the examined BMs are very promising molecules for further evaluations focussing on in vivo imaging of AS and, due to their long half life in the circulation, Stealth liposomes seem to be the NPs of choice for imaging enhancement strategies.