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DOI: 10.1055/s-2008-1074268
Nanohale – Nicht-virale Vektoren für den pulmonalen Gentransfer
Nicht-virale Vektorsysteme bieten in der Gentherapie aufgrund ihrer Vielseitigkeit vielversprechende Alternativen zu viralen Systemen. Neben begrenzter Aufnahmekapazität für Nukleotidsequenzen limitieren vor allem immunogene Eigenschaften sowie die Gefahr der Mutagenese die Anwendung viraler Vektoren als Transportvehikel für den Transfer genetischer Information. Mit der Entwicklung nicht-viraler Vektoren sollen diese Probleme überwunden werden.
Kationische Polymere wie Polyethylenimin (PEI) sind fähig, Plasmid DNA zu komplexieren und erfolgreich in Zellen einzuschleusen. Der entscheidende Vorteil von PEI besteht in der Vielzahl struktureller Variationsmöglichkeiten, die die physikochemischen Eigenschaften der PEI/DNA-Komplexe eindeutig beeinflussen.
In dieser Studie sollte durch die Pegylierung von PEI die Zytotoxizität herabgesetzt werden.
Darüber hinaus wurden die Effekte von Protein-Transduktionsdomänen (PTD), wie TAT (HIV), amphiphiles Modell-Peptid (MAP) und eine argininreiche Sequenz (ARG9), auf die Transfektionseffizienz des pegylierten PEIs untersucht. Hierzu wurden die PTD über einen heterobifunktionellen Linker an PEI 25 kDa zu PTD-PEG-PEI kovalent gebunden.
Als Zellkultursysteme für die Transfektionseffizienz dienten die humanen Lungenzellinien A549 und Calu-3. Darüber hinaus zeigten in vitro Zytotoxizitätsuntersuchungen (MTT-assay), dass alle PTD-PEG-PEIs eine weitaus geringere Zytozoxizität aufweisen als PEI 25 kDa.
Die Transfektionseffizienz wurde in vivo in Mäuselungen untersucht. Hierfür wurde ein Modell-Plasmid pGL3-CMV, das für die Luciferase codiert, mit den Biokonjugaten PTD-PEG-PEI, PEG-PEI und PEI 25 kDa komplexiert und in die Mäuse instilliert. Nach 48h wurde die Genexpression mittels eines Luciferaseassays in den Lungen untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass die PTD zu keiner Verbesserung der Transfektionseffizienz von PEI 25 kDa führten, die Pegylierung aber die Transfektionseffizienz gegenüber dem Standard PEI 25 kDa signifikant erhöht.