Eine innovative Strategie zur effizienten intrazellulären Freisetzung von small interfering RNA

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Weng
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240246050

RNA-Interferenz ist ein natürlicher, im biologischen System vorkommender Mechanismus, der die Modulation zellulärer Funktionen bewirkt. Im Jahr 2006 wurden Andrew Fire und Craig Mello für die Erforschung der RNA-Interferenz mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie gewürdigt. Dies unterstreicht die große Bedeutung der RNA-Interferenz. RNA-Interferenz basiert auf dem Abbau einer wichtigen Klasse zellulärer Substanzen, die als messenger RNA (mRNA) bezeichnet werden. Der Abbau der mRNA findet im Zytosol statt, das als flüssigkeitsgefüllter Raum innerhalb der Zelle beschrieben werden kann. Dabei wird der Abbau der mRNA von als small interfering RNA (siRNA) bezeichneten, zellulären Substanzen vermittelt. Das große therapeutische Potential der RNA-Interferenz besteht darin theoretisch gezielt jede beliebige mRNA zu inaktivieren. Dies ermöglicht die Behandlung unterschiedlichster Erkrankungen wie Hypercholesterolämie, virale Infektionen oder Krebs. Für therapeutische Zwecke wird siRNA auf synthetischem Wege hergestellt und anschließend mittels eines Transport-Vehikels zur Zielzelle transportiert. Nach erfolgter Aufnahme in die Zelle wird das Vehikel in das endosomale Transportsystem freigesetzt. Das endosomale Transportsystem ist ein in sich abgeschlossenes, tubulär-vesikuläres Netzwerk, das von Zytosol umgeben ist. Um RNA-Interferenz zu initiieren muss die siRNA aus dem endosomalen Transportsystem in das Zytosol freigesetzt werden. Der mangelnde Transfer der siRNA in das Zytosol stellt ein großes Problem in der Therapie mit siRNA dar, da dadurch weniger RNA-Interferenz ausgelöst und damit die Wirksamkeit massiv eingeschränkt wird.In dem beabsichtigten Projekt soll das Potential eines hoch spezifischen pflanzlichen Freisetzungssystems für die intrazelluläre Liberation von siRNA erforscht werden. Bei diesem System handelt es sich um eine von der Evolution optimierte Interaktion zwischen einem pflanzlichen Enzym (Saporin) und einem sekundären Pflanzeninhaltsstoff (SA1641). Eine spezifische molekulare Wechselwirkung beider Komponenten führt zu einer selektiven Freisetzung beider Komponenten aus dem endosomalen Transportsystem in das Zytosol.Das experimentelle Vorgehen basiert auf zwei Strategien. Durch gemeinsame Inkorporation des SA1641 und der siRNA in ein Nano-Vehikel und die anschließende molekular- biologische Analyse der SA1641-vermittelten zytosolischen Freisetzung der siRNA soll die Frage beantwortet werden, ob eine der Komponenten (SA1641) des pflanzlichen Freisetzungssystems ausreichend ist um siRNA aus dem endosomalen Transportsystem ins Zytosol freizusetzen. Eine weitere experimentelle Strategie basiert auf der Erzeugung einer enzymatisch inaktiven Variante des Saporin (SapKQ), die als molekularer Schlepper für siRNA genutzt wird. Dadurch erzeugte SapKQ-siRNA-Konjugate werden zusammen mit SA1641 in Nano-Vehikel integriert und die Freisetzung der SapKQ-siRNA aus dem endosomalen Transportsystem ins Zytosol untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Stephen Hart