Transposon-Nanocarrier auf Basis von Poly(Propylenimin) für die gezielte Einschleusung von therapeutischer DNA in Tumorzellen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Dietmar Appelhans; Professor Dr. Achim Temme
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419035191

Die gezielte Behandlung von Tumorzellen mit therapeutischen Nukleinsäuren (DNAs) ist eine vielversprechende Option in der Behandlung von Krebs. Für die breite Anwendung von therapeutischen DNAs stehen kationische Carrier-Makromoleküle prinzipiell für in vivo-Ansätze zur Verfügung. Die systemische Anwendung dieser DNA-beladenen Carrier wird jedoch limitiert durch einen in den allermeisten Fällen nur transienten Gentransfer in die Tumorzelle. Auch die Verwendung von relativ großen DNA-Mengen kann zu keinem stabilen Gentransfer beitragen, sondern verstärkt vielmehr unerwünschte Nebenwirkungen.Eine Erhöhung der Spezifität und Effizienz von DNA-Carriern erfordert somit die Entwicklung von Tumor-gerichteten Einschleusungssystemen und ein effizientes genetisches DNA-Rekombinationssystem für eine stabile Expression der therapeutischen DNA.Wir haben kürzlich ein neues Zielzell-gerichtetes, modulares siRNA-Carrier-System auf Basis von Glykodendrimeren (GD) entwickelt, welches durch Bio-Konjugation von Einzelkettenantikörpern eine Tumor-selektive Aufnahme von siRNA-Molekülen und damit eine transiente RNAi-Therapie in vitro und in vivo ermöglicht.Dieses neue modulare, GD-basierte Carrier-System soll als Basis für die Entwicklung von selektiven Transposon-Nanocarriern dienen, um eine Behandlung von Krebs mit therapeutischer DNA zu ermöglichen und gleichermaßen unspezifische Effekte, wie die Aktivierung einer angeborenen zellulären Immunantwort („off-target effects“) oder die unerwünschte Akkumulation in anderen Geweben („off tissue effects“) auszuschließen. Die Zielsetzungen des hier beantragten Projekts sind folglich (i) die Etablierung und Erforschung neuer Zielzell-gerichteter, nanoskaliger DNA-Carrier auf Basis von verschiedenen modifizierten mPPI-Dendrimermolekülen mit Tumor-spezifischen, molekularen Zielsuchköpfen (Einzelkettenantikörper (scFv), Peptid-Liganden) zur (ii) selektiven Aufnahme und optimierten Freisetzung der transferierten DNA in das Zytoplasma der Zielzelle sowie zum (iii) stabilen Gentransfer therapeutischer DNA mittels eines Minicircle-DNA-basierten Sleeping Beauty Transposase/Transposon-Systems und damit zur stabilen Suizidgentherapie des Glioblastoms und des Prostatakarzinoms.Zielmoleküle für die Bindung der selektiven Transposon-Nanocarrier auf der Oberfläche der Tumorzellen werden die Tumor-assoziierten Oberflächenmarker "Prostate Stem Cell Antigen" (PSCA) und "Epidermal Growth Factor Receptor variant III" (EGFRvIII) sein. In unserem Projekt werden wir ferner einen vielversprechenden Peptid-Liganden (PSMA-11) gegen das auf dem Prostata-Karzinom (PCa) und auf PCa-Metastasen exprimierte Oberflächenmolekül "Prostate-Specific Membrane Antigen" (PSMA) einschließen. Therapeutische Studien zur Funktionalität dieser selektiven Transposon-Nanocarrier-Systeme werden Gentransfers eines shRNA-Moduls zur Geninhibition (RNAi) von Survivin ("Inhibitor of Apoptosis Protein", IAP) und des Exotoxins PE38 aus Pseudomonas aeruginosa beinhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen