LRP1-gerichtete Carbon Nanodots für den Transfer von niedermolekularen und proteinbasierten Wirkstoffen durch die BBB ins Gehirn
Biomaterialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) stellt ein erhebliches Hindernis für die Behandlung schwerer zerebraler Erkrankungen, wie dem Gliom und der Parkinson-Krankheit (Parkinson-Syndrom, PS) dar. Die Überwindung der BHS zum gezielten Einschleusen von Wirkstoffen zu den erkrankten Regionen ist seit langem eine große Herausforderung für die medikamentöse Therapie von Hirnkrankheiten. Der Nanopartikel-basierte, Rezeptor-vermittelte gezielte Transfer wird als wichtige Strategie für den Wirkstofftransfer über die BHS erwogen. Im vorliegenden NSFC – DFG Joint Sino-German Research Project entwickelten die chinesischen Kooperationspartner neue Carbon Nanodots (CDs) als Wirkstoffträger, die vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich BHS Transfer, als Bioimaging Sonden, ihrer vorteilhaften nanoskaligen Dimension von 5 nm bis 20 nm, einer hohen Stabilität und Wirkstoffbeladungskapazität, und ihrer Eignung für die photothermale Therapie zeigten. Modifikationen der CD Oberflächen für die aktive Transzytose über die BHS wurde untersucht. Der Transferrinrezeptor (TfR) ist sowohl in der BHS als auch in Glioblastomzellen überexprimiert. Das Low-Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 1 (LRP1) ist ebenfalls ein Transmembranrezeptor, der sowohl in der BHS als auch in Glioblastomzellen, als auch in melanisierten Neuronen der Substantia nigra bei PS hoch exprimiert ist. Der deutsche Projektpartner setzte einen kürzlich publizierten retro-enantio Peptidliganden reTfR erfolgreich für den TfR-vermittelten Transfer von Nanopartikeln ein. Ein kürzlich beschriebener Peptidligand L57, sowie dessen neue retro-enantio Version reL57 wurden für LRP1 Targeting eingesetzt. Von den chinesischen Partnern erhaltene CDs wurden über eine neu entwickelte „Käfig“ Technologie und mittels Click-Chemie mit hydrophile Polyethylenglykol (PEG) und peptidischen Rezeptorliganden umhüllt. Damit konnte in Zellkultur erfolgreich LRP1-rezeptorvermittelte Zellaufnahme gezeigt werden. Die entsprechende Reagentien wurde zur weiteren biologischen Evaluierung an die chinesischen Projektpartner geschickt. Materialversand und Synchronisierung der Arbeitspakete war während der COVID Pandemie eine besondere Herausforderung, wegen unterschiedlicher Quarantäne und Lock-down Zeiten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Biodegradable Mesoporous Silica Achieved via Carbon Nanodots-Incorporated Framework Swelling for Debris-Mediated Photothermal Synergistic Immunotherapy. Nano Letters, 19(12), 8409-8417.
Qian, Min; Chen, Leilei; Du, Yilin; Jiang, Huiling; Huo, Taotao; Yang, Yafeng; Guo, Wei; Wang, Yi & Huang, Rongqin
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Non‐viral nucleic acid delivery to the central nervous system and brain tumors. The Journal of Gene Medicine, 21(7).
Wang, Shanshan & Huang, Rongqin
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Multifunctional mesoporous black phosphorus-based nanosheet for enhanced tumor-targeted combined therapy with biodegradation-mediated metastasis inhibition. Biomaterials, 236, 119770.
Chen, Leilei; Qian, Min; Jiang, Huiling; Zhou, Yiwei; Du, Yilin; Yang, Yafeng; Huo, Taotao; Huang, Rongqin & Wang, Yi
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Multimodal theranostics augmented by transmembrane polymer-sealed nano-enzymatic porous MoS2 nanoflowers. International Journal of Pharmaceutics, 586, 119606.
Jiang, Huiling; Du, Yilin; Chen, Leilei; Qian, Min; Yang, Yafeng; Huo, Taotao; Yan, Xueying; Ye, Tao; Han, Bing; Wang, Yi & Huang, Rongqin
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Polymer-Based Tumor-targeted Nanosystems. New Nanomaterials and Techniques for Tumor-targeted Systems, 371-411. Springer Singapore.
Benli-Hoppe, Teoman & Wagner, Ernst
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Versatile hollow COF nanospheres via manipulating transferrin corona for precise glioma-targeted drug delivery. Biomaterials, 260, 120305.
Huo, Taotao; Yang, Yafeng; Qian, Min; Jiang, Huiling; Du, Yilin; Zhang, Xiaoyi; Xie, Yibo & Huang, Rongqin
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Carriers for Nucleic Acid Delivery to the Brain. Nanoparticles for Brain Drug Delivery, 289-316. Jenny Stanford Publishing.
Reinhard, Sören & Wagner, Ernst
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Sugar-originated carbon nanodots selectively damage the tumor and enhance the sensitivity of chemotherapy. Nano Today, 38, 101200.
Wang, Yi; Huo, Taotao; Jiang, Huiling; Xie, Yibo; Zhang, Xiaoyi; Nie, Huifang; Yang, Yafeng; Qian, Min; Li, Wenshuai; Hao, Tingting; Guo, Wei; Qin, Yanhui; Shi, Jinlong; Shi, Wei & Huang, Rongqin
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Transferrin Receptor Targeted Polyplexes Completely Comprised of Sequence‐Defined Components. Macromolecular Rapid Communications, 43(12).
Benli‐Hoppe, Teoman; Göl, Öztürk Şurhan; Öztürk, Özgür; Berger, Simone; Wagner, Ernst & Yazdi, Mina
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Ultra-small MoS2 nanodots-incorporated mesoporous silica nanospheres for pH-sensitive drug delivery and CT imaging. Journal of Materials Science & Technology, 63, 91-96.
Chen, Leilei; Xu, Jun; Wang, Yi & Huang, Rongqin
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Dual EGFR- and TfR-targeted gene transfer for sodium iodide symporter gene therapy of glioblastoma. Molecular Therapy - Oncolytics, 27, 272-287.
Spellerberg, Rebekka; Benli-Hoppe, Teoman; Kitzberger, Carolin; Hageneier, Mara; Schwenk, Nathalie; Öztürk, Özgür; Steiger, Katja; Multhoff, Gabriele; Eiber, Matthias; Schilling, Franz; Weber, Wolfgang A.; Kälin, Roland E.; Glass, Rainer; Nelson, Peter J.; Wagner, Ernst & Spitzweg, Christine
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Mitochondrial Dysfunction and Antioxidation Dyshomeostasis-Enhanced Tumor Starvation Synergistic Chemotherapy Achieved using a Metal–Organic Framework-Based Nano-Enzyme Reactor. ACS Applied Materials & Interfaces, 14(3), 3675-3684.
Huo, Taotao; Leilei, chen NA; Nie, Huifang; Li, Wenshuai; Lin, Chenteng; Akhtar, Muhammad & Huang, Rongqin
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Tumor-Targeted Fluorescence Imaging and Mechanisms of Tumor Cell-Derived Carbon Nanodots. Pharmaceutics, 14(1), 193.
Huo, Taotao; Li, Wenshuai; Liang, Dong & Huang, Rongqin
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Tumor‐Selective Biodegradation‐Regulated Photothermal H2S Donor for Redox Dyshomeostasis‐ and Glycolysis Disorder‐Enhanced Theranostics. Small, 18(8).
Wang, Yi; Qian, Min; Du, Yilin; Zhou, Jianglu; Huo, Taotao; Guo, Wei; Akhtar, Muhammad & Huang, Rongqin
