Ultraschall-geleitete leberspezifische Freisetzung therapeutischer Nukleinsäuren zur Behandlung von Leberentzündung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Matthias Bartneck, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417882771

Medikamente auf der Basis von RNA erhalten seit dem erfolgreichen Einsatz von mRNA-Vakzinen erhöhte Aufmerksamkeit. Wir haben kürzlich neue Strategien zur Steigerung der Aufnahme von Lipid Nanopartikel (LNP) für RNA durch myeloide Immunzellen unter Nutzung von small molecules untersucht. Ferner haben wir pro-miR146a als die am besten geeignete kleine, nicht-kodierende Nukleinsäure (snc-NA) zur Behandlung von Leberentzündung anhand der Umprogrammierung von Makrophagen identifiziert. Leider sind Off-Target-Effekte nach wie vor Limitationen von LNP und anderen Trägersystemen. Eine Option für regioselektive Steuerung würde die Entwicklung von snc-NA-Trägern mit erhöhter Verträglichkeit und Spezifität ermöglichen. Hier nutzen wir einen mechanoresponsiven Träger (sog. Nanoblumen) für pro-miR146a, welcher durch klinischen Ultraschall (US) selektiv in der Leber freigesetzt werden kann. Die Neuheit des Systems ist, dass es keine Mikrobläschen benötigt, welche auf der Basis von Sonoporation Gewebe schädigen könnten. Die spezifischen Ziele sind: 1) Herstellung und Charakterisierung der Nanoblumen für pro-miR146a: Wir haben kürzlich erfolgreich ein US-responsives Einzelkomponenten-Trägersystem für immunstimulatorische Einzelstrang-DNA in vitro und in vivo eingesetzt. Hier generieren wir einen Zweikomponententräger für die Lieferung von doppelsträngiger pro-miR146a unter Nutzung etablierter Methoden. Beide Systeme basieren auf jeweils einem der pro-miR komplementären DNA-Rückgrat als Trägerkern. 2) Körperverteilung und Aufnahmemechanismus des Trägers Wir beabsichtigen, das Verhalten des Trägers auf verschiedene Leberzelltypen vor und nach intravenöser Injektion und US durch Intravital-Mikroskopie zu untersuchen. Hierbei werden auch die für die Aufnahme verantwortlichen Zelltypen identifiziert. Für die Aufnahme sind adsorbierte Proteine verantwortlich, die von den Zellen erkannt werden. Daher soll das DDS-bindende Proteom untersucht werden. Die Präzision des Trägersystems wird anhand der gerichteten Beschallung bestimmter Leberregionen sowie anhand der Vorgänge in der Leber und anderen Organen bestimmt. Eine potentielle intrahepatische Immunzellwanderung sowie Einwanderungen in die Leber aus anderen Organen werden durch Durchflusszytometrie, Proteomics und Transkriptomanalysen bestimmt. 3) US-geleitete Freisetzung von pro-miR146a zur Behandlung von Leberentzündung: Die Intravitalmikroskopie soll den Immunzell In-und Efflux und den Effekt von US auch im Krankheitsmodell aufklären. Das finale Ziel ist eine weiter verbesserte Behandlung der Leberentzündung durch eine verbesserte Ansteuerung von Makrophagen durch das US-responsive Trägersystem für pro-miR146a im Concanavalin A-Modell für Autoimmunhepatitis. Die Anwendung von US zur Freisetzung von snc-NA für therapeutische Zwecke ist wegweisend und kann durch die Organ-Spezifität und reduzierte systemische Effekte neue therapeutische Optionen für die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen