Festphasen-basierte Synthese sequenzdefinierter T-, i- und U-Form-Polymere für den pDNA- und siRNA-Transfer
✍ Scribed by Dr. David Schaffert; Christina Troiber; Eveline E. Salcher; Thomas Fröhlich; Irene Martin; Dr. Naresh Badgujar; Christian Dohmen; Daniel Edinger; Raphaela Kläger; Dr. Gelja Maiwald; Katarina Farkasova; Dr. Silke Seeber; Dr. Kerstin Jahn-Hofmann; Dr. Philipp Hadwiger; Prof. Ernst Wagner
- Book ID
- 102726201
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 2011
- Tongue
- English
- Weight
- 673 KB
- Volume
- 123
- Category
- Article
- ISSN
- 0044-8249
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✦ Synopsis
Virale Proteine sind in ihrer Effektivität, Nukleinsäure in Zellen einzuschleusen, den derzeit verfügbaren synthetischen Polymeren für den Gentransfer weit überlegen. Um letztere als Vehikel für den intrazellulären Transport von DNA und siRNA zu verbessern, wurden funktionelle Domänen wie endosomolytische Agentien und Liganden zur zielgerichteten Aufnahme konjugiert. Derartig komplexen Polymerkonjugaten fehlt aber die molekulare Präzision sequenzdefinierter viraler Proteine, sowohl was die Kettenlänge als auch was die Position der Konjugationen betrifft. Der in der Praxis übliche Einsatz polydisperser Mischungen schränkt damit die Aussagekraft beobachteter Struktur-Wirkungs-Beziehungen ein. Es ist fraglich, ob polydisperse Makromoleküle je die Wirksamkeit viraler Proteine erreichen werden. Wir beschreiben hier die Festphasen-basierte Synthese sequenzdefinierter Polymere und deren Einsatz als pDNA-und siRNA-Transfersysteme.
Der Festphasen-basierte Aufbau von Makromolekülen [1] wurde bereits für den DNA-Transfer beschrieben. [2, 3] Hartmann, Bçrner und Kollegen verçffentlichten eine Syntheseroute zu Polyamidoaminen, die auf der abwechselnden Kupplung von Bernsteinsäureanhydrid und Diamino-Nmethyldipropylamin bzw. geschützter Spermin-Derivate beruht. [4] Um die Vorteile der Peptidsynthese mit der breiten chemischen Diversität synthetischer Polymere zu kombinieren, entwickelten wir künstliche Fmoc/Boc-geschützte Aminosäuren, die definierte Diaminoethan-Einheiten enthalten. [5] Dieses Motiv verfügt als "Protonenschwamm" über die Fähigkeit zur Endosomen-Destabilisierung, welche für die Transfektionseffizienz von Polyethylenimin (PEI) [6, 7] und weiteren kationischen Polymeren entscheidend ist. [8] Die biologische Aktivität ist dadurch viel hçher als bei Diaminopropan-Einheiten, die bereits bei neutralem pH vollständig protoniert sind. [7d, 8a] Drei künstliche Aminosäuren (Stp, Gtp oder Gtt, Abbildung 1 a) wurden gemeinsam mit Lysinen (Verzweigungsdomäne), Cysteinen (bioreversible Disulfidbrücken) und verschiedenen Fettsäuren (stabilisierende hydrophobe Domänen) zur Herstellung einer Bibliothek von über 300 definierten Strukturen eingesetzt. Lineare Polykationen mit oder ohne Modifikation im Zentrum (T-Form) oder am Ende der Kette (i-Form, U-Form) sowie verzweigte Strukturen wurden untersucht (Abbildung 1 b), da die molekulare Topologie die Komplexbildungsfähigkeit und biologischen Eigenschaften von Transfektionssystemen beeinflussen kçnnen. [6c, 9]