Polyplexe NICHTVIRALE GENVEKTOREN
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- Maximilian Jaeger
- vor 6 Jahren
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1 1 Polyplexe NICHTVIRALE GENVEKTOREN
2 Gliederung 2 1. Definitionen und Entwicklung 2. Genvektoren 3. Funktionsweise der Gen- Übertragung 4. Vom Polymer zum Polyplex- Komplexbildung 4.1 Polyelektrolyt 4.2 Zetapotential 5. Beispiel: PEI im Vergleich zu PDMAEMA 6. Zusammenfassung
3 1. Definition und Entwicklung 3 Polyplexe Komplex aus Polymer und DNA, Einsatz als Genvektor Vehikel zum Einbringen fremder DNA in Zelle Gentransfer Durch Transfektion: Infektion einer Zelle mit freier Nukleinsäure (Old und Primose, 1980) 1960er: DEAE- Dextran (Pagano und Vaheri, 1965) 1980er: Kationische Lipide (Felgner et al.,1987) 1995 Polyethylenimin (Boussif et al., 1995) Ab 1970er: parallele Entwicklung physikalischer Methoden (Stacey und Allfrey, 1976) Identifizierung und Optimierung kritischer Schritte bei der Transfektion eukaryontischer Zellen, Michael Schurig, München, 2008 Gentransfer mit einem neuen nicht-viralen Vektor, Wolfgang Ritter, München, 2006
4 In vivo und ex vivo 4 in vivo: PEI ex vivo: DEAE- Dextran Viraler und nichtviraler Gentransfer - Methoden und Anwendungen in Forschung und Therapie, Christian Plank, Martina Anton, Per Sonne Holm, Achim Krüger, Thomas Brill, Bernd Gänsbacher
5 2. Genvektoren 5 Aufgaben der Vektoren Schutz der Nukleinsäuren vor Abbau Überwinden von Barrieren Zielsteuerung der Komplexe Ungiftig Keine Immunantwort Gentransfer mit einem neuen nicht-viralen Vektor, Wolfgang Ritter, München, 2006 Instabilitäten der DNA Deutsche Apotheker Zeitung, Dagmar Fischer, 2011, Nr. 45
6 Virale Vektoren Nichtvirale Vektoren Vorteile Hohe Transferraten 6 Vielfältige Strukturvariation Steuerbare Herstellung Bessere Verträglichkeit und geringere Immunogentität Nachteile Inflammatorisch und Immunogen Geringe Effizienz Aufwendige Produktion und Kontrollen Gentransfer mit einem neuen nicht-viralen Vektor, Wolfgang Ritter, München, 2006 Deutsche Apotheker Zeitung, Dagmar Fischer, 2011, Nr. 45 Scientific American Vol. 276 (6) Juni 1997
7 3. Funktionsweise der Übertragung 7 Übertragung am Beispiel von Polyethylenimin Überschuss Polymer PEI pis.com/ep a2/ png Polyplex: einige 100 nm groß + positive Oberflächenladung Nukleinsäure
8 8 Protonen-Schwamm-Hypothese (Nature Reviews Drug Discovery 2005) Identifizierung und Optimierung kritischer Schritte bei der Transfektion eukaryontischer Zellen, Michael Schurig, München, 2008 Aufklärung von Struktur- Aktivitäts- Beziehungen nichtionischer hydrophiler und kationischer Polymere für den Einsatz in der Medizin, Marius Bauer, Jena, 2014
9 Komplexbildung 4.1 Polyelektrolyt Starke Polyelektrolyte Permanente Ladung unabhängig vom ph- Wert Schwache Polyelektrolyte Dissozialtionsgrad abhängig vom ph- Wert 9 Polyelektrolyte -> Polyethylenimin (Aminogruppe wird in Lösung protoniert)-> Polykation -> positiv geladen, negative Gegenionen -> DNA, Polyanion-> pos. Gegenionen (A + a )n H2O+(B b + )m H2O (A + B )x+(a + a )n x+(b b + )m x +xa +xb + +H2O (Gl. 1) Reaktionsgleichung beschreibt Komplexbildung 4. Vom Polymer zum Polyplex- Natrium- Polystyrolsulfona t (anionisch) Poly- Diallylmethylammoniumchlor id (kationisch) Polyacrylsäure (sauer) Polyethylimin (basisch) pdf Polykation-DNA-Komplexe: Eigenschaften und Anwendung in der Gentransfektion, Frauke Kühn, Mainz, ages.storage.go ogleapis.com/d E A 1/ png aaldrich.com/c ontent/dam/sig maaldrich/structure 5/110/mfcd eps/_jcr_co ntent/renditions/ mfcd medium.png ak.ch/images/gl ossary/verdicker /verdicker01.jpg
10 4.2 Zetapotential 10 mie.com/de/brookhav en/einfuehrung/zetap otential-einfuehrung Elektrisches Potential an der Abscherschicht eines Partikels in einer Suspension Zetapotential Isoelektrischer Punkt von TiO2 Dynamische Lichtstreuung g/wiki/zeta-potential org/filtrationmedia/62-what-iszeta-potential df_technologien/zeta potential_elektrophore se_07.pdf g/wiki/dynamische_lic htstreuung om/de/products/tech nology/laserdiffraction/ de/typo3temp/p
11 5. Beispiel: PEI IM Vergleich mit PDMAEMA 11 Poly(2-(dimethylamino) ethylmethacrylat) m/wo a2/imgf000011_0003.png Uni-bayreuth.de/blick-in-die-forschung Polyethylenimin /EP A2/ png
12 6. Zusammenfassung 12 viral und nichtviral Übertragung durch Endozytose in Zelle Protonen- Schwamm Theorie Platzen der Lysosoms Vom Polymer zum Polyplex über Polyelektrolyte (Unterscheidung in stark und schwach und anionisch und kationisch) Zetapotential: Abschätzen der Ladungen der Polyelektrolyte Auswirkung auf Komplexbildung Dynamische Lichtstreuung: Partikelgrößenbestimmung
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