Die
Einschleusung oder Übertragung
genetischer Information über
Nukleinsäuren
in menschliche wie tierische Zellen (Transfektion) ist heute eine
vielfach verwendete Methode in der Biotechnologie. Derzeit wird
die Entwicklung effektiver und vor allem zellkompatibler Transfektionssysteme
mit hohem Engagement betrieben, um ihren Einsatz auch in der Therapie
von Krankheiten wie z.B. Mukoviszidose oder Krebs zu ermöglichen.
Der
Transfer von Nukleinsäuren
in Zellen ist also ein wichtiger Vorgang für zahlreiche medizinische aber
auch wissenschaftliche Fragestellungen. Im Bereich der Gentherapie
versucht man beispielsweise Gene durch den Transfer von DNA in Zellen
zu ersetzen oder auszutauschen. Im Bereich der Forschung möchte man
durch den Transfer von Nukleinsäuren
in Zellen ähnliches
erreichen und Zellen in ihrer Funktion oder in ihrem Verhalten entweder
vorübergehend
(transient) oder dauerhaft beeinflussen. Zu den Nukleinsäuren zählen zum
Beispiel Desoxyribonukleinsäure
(DNA), Ribonukleinsäure
(RNA), siRNA, zyklische DNA (Plasmide), Antisenseoligonukleotiden
bzw. Derivaten all dieser Substanzen an, die dem Fachmann aus der
Literatur bekannt. Problematisch an diesem Vorgehen ist, dass die
Mehrzahl der o.g. Substanzen oder deren Derivate aufgrund ihrer chemischen
Struktur negativ geladen sind. Dies stellt für die Überwindung der Zellmembran,
die in der Regel aus Lipiden aufgebaut ist, ein Problem dar. Die Geschwindigkeit
des Übergangs
von der Zellaußenseite
in das Zellinnere ist für
solch große
und geladenen Moleküle
in vielen Fällen
entweder zu langsam oder überhaupt
nicht möglich.
Deshalb ist man darauf angewiesen, Nukleinsäuren mit anderen Substanzen zu
,vergesellschaften'.
Virale
Vektoren sind für
diesen Zweck besonders effizient, da sie beispielsweise in Zellkulturen nahezu
alle Zellen einer Population transfizieren. Dennoch weisen sie für den Fachmann
bekannte, gravierende Nachteile auf. In vivo besitzen sie z.T. ein
enormes immunisierend Potenzial, das bereits zu Todesfällen in
klinischen Studien geführt
hat (Sadelain M. Insertional oncogenesis in gene therapy: how much
of a risk? Gene Ther 2004; 11: 569-573). Darüber hinaus bergen Sie ein nicht
zu vernachlässigendes
onkogenes Risiko (Marshall E. What to do when clear success comes
with an unclear risk? Science 2002; 298: 510-511). In vitro besteht
häufig
das Problem, dass virale Vektoren in ihrer Handhabung umständlich sind,
da eine Reihe von Verarbeitungsschritten notwendig sind, um ein
effizientes Reagens zu erhalten. Der virale Gentransfer ist damit
zwar heute schon als Technik zur Transfektion in vitro und in vivo
etabliert, seine Anwendbarkeit ist jedoch durch hohe Kosten und
Risiken limitiert.
Als
Alternative zur Verwendung von Viren als Träger für Nukleinsäuren haben sich Systeme etabliert,
die aus nicht-viralen Komponenten bestehen. In den vergangenen Jahren
hat man insbesondere versucht, die Ladung von Nukleinsäuren zu
kompensieren. Dies gelingt indem man Nukleinsäuren mit positiv geladenen
Molekülen
komplexiert und dadurch neutral bis positiv geladene Aggregate erhält. Diese können sich
im Idealfall an die insgesamt negativ geladene Zellmembran anlagern
und für
eine Aufnahme in die Zelle sorgen. Von diesen kationischen Verbindungen
sind dem Fachmann zahlreiche Verbindungen bekannt (Han So, Mahato
RI, Sung YK, Kim SW. Development of biomaterials for gene therapy. Molecular
Therapy 2000; 2: 302-317 und Nishikawa M, Huang L. Nonviral vectors
in the new millennium: delivery barriers in gene transfer. Hum Gene
Ther 2001; 12: 861-870). Sie umfassen unter anderem anorganische
Verbindungen wie zum Beispiel Salze des Calcium ebenso wie organische
Verbindungen aus dem Bereich der Lipide oder auch Polymere mit Molmassen
von mehr als 500 Da.
Insbesondere
im Bereich der Polymere kennt man interessante Verbindungen, mit
denen es gelingt Nukleinsäuren
in Zellen einzuschleusen. Diese bestehen in der Regel aus Monomeren
mit solchen funktionellen Gruppen, die in einem physiologischen
pH Bereich (0-3)
positive Ladungen tragen, mit denen sich die negativen Ladungen
der Nukleinsäuren
kompensieren lassen. Dadurch entstehen sogenannte Polyplexe, die
in der Regel aus Partikeln mit einer Größe von wenigen bis mehreren
tausend Nanometern bestehen. Polymere, die sich für diese
Art der Komplexierung eignen, sind beispielsweise Polyethylenimine,
Poly(L-Lysin), Chitosan, Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Polydimethylaminomethacrylate. Die
funktionellen Gruppen, die diese Materialien unter den o.g. Bedingungen
tragen, sind vorzugsweise primäre
und sekundäre
Aminogruppen, die positiv geladen sind. Die genetische Information
gelangt beispielsweise über
adsorptive Endozytose ins Zellinnere und wird dort in das gewünschte Protein
umgesetzt.
Nachteilig
an diesen polykationischen Verbindungen ist, dass sie eine geringere
Transfektionseffizienz aufweisen, als virale Systeme zur Übertragung
von Nukleinsäuren.
Darüber
hinaus komplexieren sie auf Grund ihrer Ladung nicht nur diejenigen Verbindungen,
die man in die Zelle einschleußen möchte sondern
auch die Nukleinsäuren,
die natürlicher
Weise in der Zelle vorliegen. Als Folge davon beobachtet man, dass
beim Transfer von Nukleinsäuren
in Zellen häufig
ein erheblicher Teil der Zellen abstirbt. Diese Toxizität kann dazu
führen,
dass keine Zelle den Transfer der Nukleinsäure überlebt. Dies stellt neben
der schlechteren Transfektionsausbeute ein erhebliches Handicap
polykationischer Verbindungen für
den Transfer von Nukleinsäuren
dar. Darüberhinaus
ist man aufgrund solcher in vitro Befunde derzeit sehr zurückhaltend,
nichtvirale Transfektionssysteme in vivo einzusetzen.
Ein
Prinzip, das die Zytotoxizität
solcher Systeme mindern könnte,
ist die Verwendung von intrazellulär abbaubarer Polymeren. Derzeit
wird versucht, diese Strategie durch Quervernetzung von verzweigten
Polyethyleniminen mit säure-labilen
Linkern umzusetzen. Einige solcher Systeme sind bereits patentiert
(
US 6,312,727 ,
US 6,652,886 und
US 6,794,189 ). Die dort
beschriebenen Ansätze
bergen jedoch einige Probleme:
- 1. Viele dieser
Polymere zerfallen autokatalytisch bereits in neutralem Milieu und
verhindern damit eine gezielte Freisetzung.
- 2. Werden stabilere Derivate verwendet ist man, nachdem der
Polyplex durch Endozytose aufgenommen wurde, auf einen ausreichend
sauren pH im Endo-Lysosomen
angewiesen, um einen Abbau des Polymers zu erreichen, wobei die
hohe Pufferkapazität
des Polymers dies erschwert.
- 3. Die Nukleinsäure
wird, sobald der Abbau erfolgt ist, zumindest teilweise aus dem
Polyplex freigesetzt und ist damit angreifbar für DNA-spaltende Enzyme der
endosomolytischen Vesikel.
Um
einen programmierbaren Zerfall zu ermöglichen, der unabhängig von
einer pH-Änderung ist,
ist es grundsätzlich
möglich,
polykationische Verbindungen mit intrazellulär reduzierbaren Linkem zu vernetzen.
Dabei wird die Polymerkette pH unabhängig gespalten und setzt die
Nukleinsäure
frei. Ein solcher Ansatz wurde mit längerkettigen Polylysin-Derivaten
zur reversiblen Polyplexstabilisierung verfolgt (R.C. Carlisle,
T. Etrych, S. S. Briggs, J.A. Preece, K. Ulbrich, L.W. Seymour;
Polymer-coated Polyethylenimine/DNA complexes designed for triggered
activation by intracellular reduction. J. Gene Med. (2004); 6; 337-344;
M.L. Read, K.H. Bremner, D. Oupicky, N.K. Green, P.F. Seatle, L.W.
Seymour; Vectors based on reducible polycations facilitateintracellular
release of nucleic acids. J. Gene Med. (2003); 5; 232-245; D. Oupicky,
R.C. Carlisle, L.W. Seymour; Triggered intracellular activation
of disulfide crosslinked polyelectrolyte gene delivery complexes
with extended systemic circulation in vivo. Gene Ther. (2001);8; 713-724).
Allerdings
sind Polylysine kationische Polymere, die, wie schon mehrfach gezeigt,
eine geringe endosomolytische Aktivität besitzen, die sich deutlich von
Materialien mit hoher endosomolytischer Aktivität, wie beispielsweise, Polyethylenimine
(Sonawane ND, Szoka FC, Verkman AS. Chloride accumulation and swelling
in endosomes enhances DNA transfer bypolyamine-DNA polyplexes. J
Biol Chem 2003; 278: 44826-44831), unterscheiden.
Substanzen
mit geringer endosomolytischer Aktivität kann man von solchen mit
hoher endosomolytischer Aktivität
experimentell unterscheiden. Das Potenzial Nukleinsäuren in
Zellen einzuschleusen läßt sich
nur bei Substanzen mit geringer endosomolytischer Aktivität durch
Zugabe von Substanzen wie Saccharose, Chinin, viraler Proteine und
anderen dem Fachman bekannte Substanzen zur Destabilisierung von
Membranen (insbesondere der Endosomen und Lysosomen) steigern. Dieser
Einsatz membranolytischer Agenzien ist von Nachteil, da sie von den
Zellen nicht problemlos vertragen werden.
Oligomere
des Polyethylenimins beispielsweise weisen eine besonders hohe endosomolytische
Aktivität
auf, die durch Zugabe von lysosomotropen Stoffen (Ciftci K, Levy
RJ. Enhanced plasmid DNA transfection with lysosomotropic agents
in cultured fibroblasts. Int J Pharm 2001; 218: 81-92) im Transfektionsexperiment
nicht gesteigert werden konnten (Breunig M, Lungwitz U, Liebl R,
et al. Gene delivery with low molecular weight linear polyethylenimines.
J Gene Medicine. In press.). Kennzeichen von Substanzen mit hoher
endosomolytischer Aktivität
ist also dass sich das membranolytische Potenziall durch Zugabe
zusätzlicher
membranolytischer Substanzen nicht signifikant steigern läßt.
Beschreibung der Erfindung
Gegenstand
der Erfindung sind Materialien, vorzugsweise Polymere, die Nukleinsäuren komplexieren,
ein hohe endosomolytische Aktivität aufweisen, und insbesondere
durch den Abbau im Organismus, vorzugsweise in Zellen und ganz besonders
bevorzugt im Zytoplasma abbauen.
Polykationen
zeigen allgemein das Verhalten, dass mit steigender Molmasse, die
Fähigkeit
Nukleinsäuren
in Zellen zu transportieren oder diese zu transfizieren steigt.
Bei Untersuchungen zur Zytotoxizität und Transfektionseffizienz
haben wir am Beispiel des verzweigten Polyethylenimins festgestellt, dass
die Polymere mit zunehmendem Verhältnis von Polymer (ausgedrückt als
Gehalt Stickstoff in mol N) zu Nukleinsäure (ausgedrückt als
Gehalt Phosphor in mol P), d.h. mit steigendem N/P Verhältnis zunehmend
toxisch werden. D.h. Polyplexe, die wie in 1 gezeigt, steigende Mengen an Polyethylenimin
enthalten, werden zunehmend toxisch (siehe auch Godbey WT, Wu KK,
Mikos AG. Size matters: molecular weight affects the efficiency
of poly(ethylenimine) as a gene delivery vehicle. J Biomed Mater Res
1999; 45: 268-275 und Godbey WT, Wu KK, Mikos AG. Poly(ethylenimine)-mediated
gene delivery affects endothelial cell function and viability. Biomaterials
2000; 22: 471-480). Wir haben daraufhin die linearen Verbindungen
untersucht und dabei überraschend
festgestellt, dass lineares PEI (IPEI) eine ähnlich hohe Transfektionseffizienz
(2) aufweist wie verzweigtes
PEI, aber in Abhängigkeit
vom Molekulargewischt eine wesentlich geringere Toxizität aufweist
(3). Moleküle mit einer
Molmasse besonders unter 600 Da erwiesen sich untoxisch (Godbey WT,
Wu KK, Mikos AG. Poly(ethylenimine)-mediated gene delivery affects
endothelial cell function and viability. Biomaterials 2000; 22:
471-480), während
Polyplexe aus IPEI mit einer Molmasse kleiner als 3900 Da bei jedem
NP Verhältnis,
besonders aber ab einem N/P Verhältnis
kleiner 30 untoxisch sind, aber denoch in der Lage sind, Zellen
zu transfizieren. Damit konnten wir zum ersten mal zeigen, dass
es möglich
ist, Polymere zu synthetisieren, die unabhängig vom N/P Verhältnis Nukleinsäuren in
Zellen einzuschleusen, ohne dass diese absterben. Wir haben dann überraschend
festgestellt, dass durch geeignete Verknüpfung dieser Oligomere zu Polymeren
die Transfektionseffizienz ansteigt, ohne toxische Begleitreaktionen
hervorzurufen.
Gegenstand
unserer Erfindung ist eine Polymerplattform, die es gestattet die
Transfektionseffizienz und Toxizität von der Molmasse der Polymere
zu entkoppeln, indem untoxische Oligomere zu Polymeren verknüpft werden.
Dazu wurde ein Polymersystem entwickelt, das aus mehreren Komponenten
besteht (4) und welches
den Anforderungen an ein solches Agens für den Einsatz in vivo aber
auch in vitro besser als nach dem Stand der Technik bekannte Materialien
gerecht wird.
Das
Material besteht aus 4 Komponenten:
Notwendiger Bestanteil
der Materialien sind kationische Oligomere, die für sich alleine
genommen zu keiner zufrieden stelltenden Transfektion eignen, da sie über keine
ausreichende Molmasse verfügen,
dafür ihrerseits
aber auch nicht toxisch sind.
Die
kationischen Oligomere sind über
Linker zu einer polykationischen Verbindung verknüpft, die in
der Lage ist nach der Aufnahme in die Zelle über Endosomen, aus diesen auf
Grund ihrer endosomolytischen Eigenschaften zu entkommen. Die Linker erhöhen die
Molmasse. Dies sorgt einerseits für eine verbesserte Komplexierung
von Nukleinsäuren.
Andererseits baut sich die polykationische Verbindung innerhalb
der Zelle aufgrund des dort herrschenden chemischen Milieus im Zusammenspiel
mit den chemischen Eigenschaften der Linker wieder zu den untoxischen
kationischen Oligomeren ab.
Die
Polykationische Verbindung ist optional mit einer biologisch aktiven
Einheit verknüpft.
Diese dient dazu, über
zelluläre
Strukturen oder Mechanismen, die Wirksamkeit der Verbindung insbesondere bezüglich der
resultierenden Transfektionseffizienz zu verbessern. Die biologisch
aktive Einheit ist entweder direkt oder über einen Spacer (Abstandshalter)
an die polykationische Verbindung gekoppelt.
Die
Materialien, die sich aus diesem Bauplan ableiten lassen und Gegenstand
der hier beschriebenen Erfindung sind, bestehen mindestens aus der
polykationischen Verbindung. Die biologisch aktive Einheit ist optional
und wahlweise mit oder ohne spacer an die Polykationische Verbindung
gebunden. Nachfolgend werden die Strukturmerkmale der einzelnen Komponenten
der Polymerplattform näher
beschrieben.
Kationische Oligomere
Als
kationische Oligomere eignen sich grundsätzlich alle chemischen Verbindungen,
die bei physiologischen Bedingungen, d.h. pH 4-8, mindestens eine
positive Ladung tragen und sich über
einen Linker zur Polykationischen Verbindung verknüpfen lassen.
Bevorzugt sind Moleküle,
die sich zunächst durch
Polymerisierung zu kationischen Oligomeren verknüpfen lassen. Solche Oligomere
sind vorzugsweise kurzkettiges L-PEI bis zu einem Molekulargewicht
von bis zu 30000 Da. Besonders bevorzugt sind Oligomere des L-PEI
mit einer Molmasse bis zu 8000, ganz besonders bevorzugt sind solche
mit einer Molmasse bis zu 2400 Da. Polyplexe dieser Oligomere sind
untoxisch in Zellkulurmodellen, bevorzugt bis zu einem NP Verhältnis von
60, aber dennoch in der Lage, Zellen zu transfizieren. Möglich ist auch
die Verwendung von Mischungen von Oligomeren, wie zum Beispiel von
verzweigtem und linearem PEI oder Mischungen der unten genannten
Verbindungen.
Konkrete
Beispiele für
das Oligomer sind, Oligo-lysin, -Arginin, -histidin, – imidazol
oder Oligomere mit diesen Molekülen
oder deren Monomeren in den Seitenketten. Oligomere basierend auf
Chitosan, Vinylalkohol oder Oligomere des 2-dimethylamino-methacrylat.
Linker
Die
Linker fungieren als Sollbruchstelle zwischen den Oligomeren in
der Polykationischen Verbindung. Kennzeichen der Linker sind funktionelle Gruppen,
die unter physiologischen Bedingungen gespalten werden und damit
in 2 Molekülhälften zerfallen.
Dies führt
dazu dass die durch den Linker hergestellte Verbindung zwischen
den Oligomeren bricht. Dieses Brechen beschränkt sich nicht nur auf Kovalente
chemische Bindungen, sondern schließt beispielsweise Komplexe,
die in der Zelle zerfallen, oder andere chemische Bindungsmechanismen
ein. Beispiel dafür
könnte
sein, dass Linker die aus Komplexliganden und einem Zentralen Molekül, wie beispielsweise
einem Kation, durch Austausch des Zentralen Moleküls zerfallen.
Die Linker erhöhen
die Molmasse vom Oligomer zur Polykationischen Verbindung um Faktoren
bis zu 100000. Bevorzugt ist eine Erhöhung der Molmasse um Faktoren
bis zu 100, ganz besonders bevorzugt ist eine Erhöhung um Faktoren
bis zu 10.
Der
Linker wird vorzugsweise erst innerhalb der Zelle gespalten und
greift daher auf gängige
Reaktionen oder Eigenschaften zurück die für das Plasma beschrieben sind.
Dies können
enzymatische Spaltungen wie zum Beispiel solche durch Peptidasen,
Esterasen sein, oder Redox Reaktionen, wie zum Beispiel die Redktion
von Disulfiden, oder Disulfidaustasch und anderer die dem Fachmann
aus der Literatur bekannt sind. Die bevorzugte Halbwertszeit dieser
Reaktion beträgt
bis zu 24 Stunden. Besonders bevorzugt sind Halbwertszeiten bis
zu 2 Stunden, ganz besonders bevorzugt solche mit einer Halbwertszeit
bis zu 30 Minuten. Beispiele für
Linker sind sind solche, die Disulfide enthalten. Die Reduktion
der Disulfid-Sollbruchstellen
durch zelleigenes Glutathion führt
zum Zerfall des Polymers in kürzere untoxische
Bestandteile. Konkrete Beispiele für Linker sind Glutathion oder
Dimere des Cysteins.
Spacer
Der
Spacer kann entbehrlich, aber aus vielerlei Hinsicht auch erforderlich
sein. Beispielsweise kann er dazu dienen, einen Abstand zwischen
der Polykationischen Verbindung und der biologischen Einheit herzustellen.
Dies kann beispielsweise erforderlich sein, um unerwünschte Wechselwirkungen, z.B.
auf Grund elektrostatischer Wechselwirkungen zu verhindern. Darüber hinaus
kann der Spacer dazu dienen, dem Gesamtmolekül eine Orientierung zu geben,
so dass sich mehrere dieser Moleküle mit Nukleinsäuren zu
Kolloiden mit definiertem Aufbau zusammen lagern. Dadurch kann beispielsweise
erreicht werden, dass die biologisch aktive Einheit nicht im Inneren
der Kolloide verborgen bleibt, wo sie mit dem biologischen System
nicht in Wechselwirkung treten kann. Der Spacer kann je nach Bedarf
unterschiedliche chemische Struktur aufweisen und grundsätzlich auch
niedermolekular sein mit einer Molmasse bis 450 Da. Bevorzugt sind
allerdings Polymere mit Molmassen bis 600000 Da. Besonders bevorzugt
sind Polymere mit einer Molmasse bis 20000 Da. Ganz besonders bevorzugt
sind Polymere mit einer Molmasse zwischen 500 und 5000 Da. Unter
physiologsichen Bedingungen muß sie
Ladung dieser Verbindungen nicht unbedingt neutral sein. Bevorzugt
sind allerdings solche Materialien, die keine Nettoladung tragen.
Der Spacer kann auch muktifunktional sein, indem er Verzweigungen
enthält
wie in 4 gezeigt. Dies
ermöglicht
es beispielsweise die Dichte der biologisch aktiven Verbindungen
zu erhöhen,
oder verschiedene solcher Verbindungen mit unterschiedlichen Aufgaben
anzubinden.
Konkrete
Beispiele für
Linker sind Polyethylenglykole, Pluronics, Polysialinsäure, Hyaluronsäuren, Polyacrylsäuren, Dextrane,
Transferrin Poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide
und Derivate dieser Substanzen.
Biologisch aktive Einheit
Biologisch
aktive Einheiten können
Liganden für
Rezeptoren an den Oberflächen
oder innerhalb spezifischer Zellen sein. Beispiele hierfür sind Kernlokalisationssequenzen
(Dean DA, Strong DD, Zimmer WE. Nuclear entry of nonviral vectors.
Gene Ther 2005; 12: 881-890),
das TAT Peptid (Gupta B, Levchenko TS, Torchilin VP. Intracellular
delivery of large molecules and small particles by cell-penetrating
proteins and peptides. Adv Drug Deliv Rev 2005; 57: 637-651), Transferrin
(Kursa M, Walker GF, Roessler V, Ogris M, Roedl W, Kircheis R, Wagner
E. Novel Shielded Transferrin-Polyethylene Glycol-Polyethylenimine/DNA
Complexes for Systemic Tumor-Targeted Gene Transfer. Bioconjug Chem
2003; 14: 222-231), Antikörper
oder deren Fragmente (Kircheis R, Kichler A, Wallner G, Kursa M,
Felzmann T, Buchberger M, Wagner E. Coupling of cell-binding ligands
to polyethylenimine for targeted gene delivery. Gene Ther 1997;
4: 409-418).
Konkrete
Beispiele für
biologisch aktive Einheiten sind Zytokine, Wachstumsfaktoren wie
zum Beispiel EGF, Oligo- und Polysaccharide, Mono- und Disaccaride
wie Laktose, Galaktose, Mannose und Glukose, Folate und Transferrin.
Eine weitere Gruppe von Beispielen stellen Antikörper und deren Fragmente dar.
Darüber
hinaus eignen sich alle Substanzen, die als Liganden an Rezeptoren
von Zellen anbinden, die dem Fachmann aus dem Bereich der Medizinischen
Chemie bekannt sind. Weitere Beispiele sind Peptide und Proteine
die zu Wechselwirkungen mit Proteinen der Zelle in der Lage sind
und Substanzen, wie zum Beispiel solche aus der Gruppe der Lipide
oder geladene Verbindungen, die aufgrund Ihrer physikalischen und
chemischen Eigenschaften mit der Zelloberfläche in Wechselwirkung treten.
Wir
haben ein neues, kationisches Polymer, bestehend aus mindestens
linearen Polykationen, quervernetzt über intrazellulär spaltbare
Linker entwickelt. Durch die Komplexierung von Nukleinsäuren entstehen
Polyplexe, die endozytotisch in eine Vielzahl von Zellen aufgenommen
werden und somit die genetische Information ins Zellinnere transportieren. Kennzeichen
der Materialien ist, dass biologisch relevante Mengen an Nukleinsäuren, d.h.
ausreichende Mengen um einen biologischen Effekt herbeizuführen, komplexiert
und transportiert werden können.
Im
Vergleich zu anderen bereits verfügbaren Transfektionsreagenzien,
erreichen wir mit unseren intrazellulär spaltbaren Linker im Zellmodell
eine höhere
Effizienz ohne toxische Effekte dafür in Kauf nehmen zu müssen. Erfindungsgemäß werden
bioabbaubare Polykationen eingesetzt, die auf Grund ihrer geringen
Toxizität
einen Einsatz in vitro und in vivo ermöglichen und sich hervorragend
als bioabbaubarer Baustein für
die Herstellung von Polyelektroltyschichten, wie man sie im LBL-(layer
by layer) Verfahren erhält,
verwenden lassen.
Die
Anwendungsmöglichkeiten
der erfindungsgemäßen Verbindungen
sind weit reichend. Neben dem Transfer von Nukleinsäuren in
Zellen wie zum Beispiel zu Zwecken der Transfektion, lassen sich
die Verbindungen zur Einbettung von Nukleinsäure in andere Materialien verwenden.
So zum Beispiel in poröse
Polymermatrizes aus Polymeren oder Lipiden die als Träger von
Zellem im Tissue Egineering Verwendung finden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit
besteht in der Verwendung der Materialien zur Herstellung bioabbaubarer
Polyelektrolyt Multilayer wie sie zum Beispiel für die Herstellung von Filmen,
Mikro- oder Nanopartikeln durch das layer-by-Layer Verfahren erhalten
werden. Solche LBL Filme könnten
auch zur Herstellung von DNA oder RNA Microarrays eingesetzt werden.
Aus den Enwickelten Materialien hergestellte nukleinsäurehaltigen Mikro-
und Nanopartikeln eignen sich as DNA und RNA Impfstoffe. Insbesondere
für die
Immunisierung gegen AIDS eröffnen
sich durch Einschleusen von Nukleinsäuren in Zellen des Immunsystems
hervorragende Therapeutische Möglichkeiten.
Wenn
der Grad der Quervernetzung zwischen den Oligomeren erhöht wird,
erhält
man Hydogele, die sich lokal appliziert für die kontrollierte Freisetzung
von Nukleinsäuren
in Gewegn über
längere Zeiträume eignen.
Die erfindungsgemäßen Materialien
können
auch dazu dienen andere Materialien zu beschickten, um damit an
der Oberfläche
Nukleinsäuren
oder andere Polyanionen zu Verankern. Dies ist insbesondere bei
Nanopartikeln für
die ziegerichtete Verabreichung von Arzneistoffen (Drug Targeting)
von Interesse. Solche Partikel können
beispielsweise auch Halbleiterkristalle oder auch magnetische Materialien
sein, die sich zusätzlich
vor Ort gut detektieren lassen.