Neue hocheffiziente Polymere für die Gentherapie

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Neue Möglichkeiten für die Biomedizin: Nicht-virale Vektoren statt Viren

Für die Biomedizin eröffnen sich mit dieser Entwicklung völlig neue Möglichkeiten. Denn ein zentrales Ergebnis der Bayreuther Forschungsarbeiten lautet: Die neuen PDMAEMA-Sterne können mit hoher Effizienz auch solche Zellen transfizieren, bei denen bisher nur Viren als effiziente Vektoren infrage kamen. Es handelt sich dabei um differenzierte Zellen, sich nicht mehr teilende Zellen und menschliche Blutzellen. Mit den PDMAEMA-Sternen zeichnet sich nun ein Weg ab, Viren durch nicht-virale Vektoren zu ersetzen – genauso wirkungsvoll, aber ohne die spezifische Sicherheitsproblematik, die mit dem Einsatz von Viren unvermeidlich einhergeht. Vor allem die Transfektion von T-Lymphozyten ist für die Humanmedizin attraktiv. Denn T-Lymphozyten sind diejenigen Blutzellen, die in entscheidender Weise zur Immunabwehr des Menschen beitragen.

Und noch in einer weiteren Hinsicht eröffnen PDMAEMA-Sterne vielversprechende Perspektiven. Sie eignen sich, wie die Bayreuther Wissenschaftler herausfanden, ebenfalls für die RNA-Interferenz-Therapie.

Die neuen Vektoren im Vergleich mit PEI

Das Bayreuther Forschungsteam wollte Klarheit darüber gewinnen, wie die Leistungsfähigkeit der neuen Vektoren im Hinblick auf den aktuellen Stand der Technik einzuschätzen ist. Daher haben sie die PDMAEMA-Sterne speziell mit derjenigen Substanz verglichen, die sich als nicht-viraler Vektor bisher am besten bewährt hat. Es handelt sich hierbei um linear aufgebautes Polyethylenimin (PEI). Eine Größe von 25 kg/mol gilt für Transfektionen als optimal. Sehr unterschiedliche Zellarten wurden daher einerseits mit PEI-Molekülen dieser Größe, andererseits mit PDMAEMA-Sternen transfiziert. Die Untersuchungen erstreckten sich beispielsweise auf CHO-Zelllinien, die aus den Eierstöcken von Chinesischen Hamstern (Chinese Hamster Ovaries) stammen und für die biotechnologische Herstellung von Wirkstoffen wichtig sind. Aber auch spezielle humane Zelllinien, die bei der Entwicklung von Virenimpfstoffen und Chemotherapeutika verwendet werden, und primäre Blutzellen wurden transfiziert.

Die Bilanz dieser vergleichenden Untersuchungen ist eindeutig. "In allen Fällen haben wir mit den neuen PDMAEMA-Sternen eine bessere – deutlich bessere – Transfektionseffizienz als mit PEI erzielt", erklärt Professor Ruth Freitag.

Vom Irrtum zur Innovation

Was hat die Bayreuther Wissenschaftler auf die Idee gebracht, ausgerechnet PDMAEMA-Sterne als Vektoren zu testen? Haben theoretische Überlegungen die Vermutung genährt, diese Moleküle könnten sich für Gentherapien eignen? "Ganz im Gegenteil", berichtet Professor Ruth Freitag. "Wir waren davon überzeugt, dass PDMAEMA-Sterne wegen ihrer Größe viel zu toxisch sind, um für Transfektionen in Frage zu kommen. Das war auch die allgemeine, unhinterfragte Einschätzung in der Fachwelt. Mit unseren Tests wollten wir diesen Konsens bestätigen. Aber so ist das in der Forschung: Sie ist meistens dann innovativ, wenn etwas völlig anderes herauskommt als man erwartet hat."

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