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Stand der Technik
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Bei
Immunantworten des Körpers (Luke A. et al.; Spektrum
der Wissenschaft, August 2005, Seiten 68–75) gegen
eine infektiöse oder immunologische Herausforderung unterscheidet
man zwischen der angeborenen (innate immunity) und der erworbenen
Immunantwort (antigen-specific acquired immunity).
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Die
erworbene Immunabwehr wird erst bei einer Infektion mit Krankheitserregern
ausgebildet. Sie besitzt eine Art Gedächtnis, sodass es
bei einer zweiten Infektion durch denselben Erreger in der Regel
nicht mehr zum Ausbruch der Krankheit kommt. Auf diesem Prinzip
beruhen Impfstoffe. Gäbe es nur die erworbene Immunabwehr
wäre der Organismus vor der ersten Infektion völlig
ungeschützt. Das ist jedoch nicht der Fall, da es noch
eine weitere sehr ursprüngliche Immunabwehr gibt, die als
angeborene Immunabwehr bezeichnet wird und von der Fliege Drosophila
bis zu Säugetieren, ja sogar bei Pflanzen gefunden wird.
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Die
angeborene Immunabwehr ist die erste Abwehrfront gegen Krankheitserreger
und stellt ein evolutionär sehr altes System dar. Bei der
angeborenen Immunabwehr werden über so genannte Toll-like
Rezeptoren (TLRs) (Heine H. et al.; Int. Arch. Allergy Immunol.
2003; 130; 180–192 und Uematsu S. et al.,
J. Biol. Chem. 2007, May 25; 282 (21); 15319–23)
und RIG-I-like Helikasen (RLHs) die krankheitsassozierten molekularen
Muster, so genannte pathogen-associated molecular Patterns (PAMPs),
erkannt und entsprechende Entzündungs- sowie Immunreaktionen
eingeleitet. Dadurch kann der Organismus zwischen „selbst” und „nicht selbst” unterscheiden.
RLHs werden ubiquitär im Zytosol exprimiert, wo sie in
der Lage sind, die bei viraler Infektion entstehende dsRNA zu erkennen.
TLRs und RLHs gehören zu einer Gruppe von Rezeptoren, die
auch als pattern recognition receptors (PRRs) bezeichnet werden.
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RIG-I-like Helikasen (RLHs)
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RIG-I
(retinoic inducible gene I) ist ein intrazellulärer Rezeptor
des angeborenen Immunsystems (Perry A. K. et al; Cell Research
2005; 15(6); 407–422 und Kawai T. et al.;
J. Biochem; 2007; 141; 137–145). Der Rezeptor
gehört zu den Helikasen und ist in der Lage, einzel- und
doppelsträngige RNS mit einem Triphosphatrest an 5'-Position
zu detektieren. Damit ist er in der Lage, zwischen zelleigenen und
viralen Ribonukleinsäuren zu unterscheiden. Wird fremde
RNA erkannt, wird über eine Signaltransduktionskaskade
eine Immunantwort ausgelöst und am Ende Interferon des
Typs I produziert. Wie diese Signaltransduktionskaskade genau funktioniert
ist noch nicht vollständig aufgeklärt. Man vermutet
jedoch die Beteiligung der Transkriptionsfaktoren NF-kB, IRF3, IRF
7 und der Kinasen TBK1 und IKK-i. Eine Gruppe mit ähnlichen
Eigenschaften wird unter dem Begriff RIG-Ilike Helikasen zusammengefasst.
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Toll-like Rezeptoren (TLRs)
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Toll-like
Rezeptoren wurden erstmals in der Mitte der 1990er Jahre entdeckt
(Zimmer A. et al.; PNAS, 1999; 96(10), 5780–5785).
Der Name ist abgeleitet von einem in Drosophila Melanogaster von
Christiane Nusslein-Volhard gefundenem Protein, das Sie „Toll” nannte.
TLR-Proteine ähneln diesem Typus und werden damit als „Toll-like”-Proteine
bezeichnet. Dabei handelt es sich um Transmembranproteine mit einer
extrazellulären, „leucin-reichen repeat” Domäne
(LRR) wie auch einer zytoplasmatischen Domäne, die derjenigen
der IL-1R Familie homolog ist. Die verschiedenen TLRs reagieren
selektiv auf verschiedene molekulare virale und bakterielle Komponenten
und steuern über eine Signaltransduktionskaskade eine entsprechende
Aktivierung von Genen. Dies geschieht zunächst über
so genannte Adaptermoleküle und darauf folgend über
Kinasen, die schließlich Transkriptionsfaktoren (z. B.
NF-kB und die IRF-Familien) durch Phosphorylierung derselben oder entsprechender
intrazellulärer Inhibitoren dieser Transkriptionsfaktoren
aktivieren. Letztendlich werden neben einer Vielzahl spezifischer
Gene, die eine antimikrobielle Wirkung haben, so genannte Zytokine
produziert. Zytokine sind wiederum notwendige Stimulatoren für
die erworbene Immunabwehr und damit auch ein Bindeglied zwischen
angeborener und erworbener Immunabwehr. Die Prinzipien der Ligandenerkennung,
Signaltransduktion und Signalweiterleitung sind allerdings erst
in Ansätzen verstanden.
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Bisher
sind 13 verschiedene TLRs bekannt (davon 10 beim Menschen), deren
Anzahl ausreichend ist für die Erkennung aller pathogenen
Erreger, angefangen von Bakterien über Pilze bis zu den
Viren. Die Rezeptoren erkennen dabei allen Erregern gemeinsame Strukturen,
des Weiteren mitunter auch mehrere Bestandteile gleichzeitig, ohne
dass diese sich strukturell ähneln. Beispielsweise erkennt
das TLR4 Lipopolysaccharide, aber auch Taxol. Bisher ist nicht bekannt
wie die TLRs das leisten können. Die TLRs unterscheiden sich
von Spezies zu Spezies nur wenig.
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Bisher
sind folgende Gruppen von Molekülen als Liganden der TLRs
bekannt, die zu einer Auslösung von Signaltransduktionskaskaden
führen:
TLR1:
bildet mit TLR2 ein Heterodimer,
ist der Rezeptor von triacyliertem Lipoprotein und Zymosan aus Hefen.
TLR2:
ist der Rezeptor für bestimmte Peptidoglykane, Lipopeptide,
Glykolipide und verschiedener Bakterien.
TLR3:
erkennt
lange dsRNA, wie Sie bei einer Virusreplikation in infizierten Zellen
vorkommt.
TLR4:
ist der Rezeptor für Lipopolysaccharide
(LPS, auch Endotoxine), verschiedene Hüllglykoproteine
(auch von Viren) und Taxol. LPS sind Bestandteile von Bakterienzellwänden.
Der TLR4 Rezeptor benötigt für seine Funktion
ein zusätzliches membrangebundenes Protein (TLR assistierendes
Protein). Dabei bindet CD14 z. B. das LPS und führt es
dem TLR4 Rezeptor zu. Die Bindung an CD14 alleine löst
dabei keine Signaltransduktionskaskade aus.
TLR5:
ist
der Rezeptor von Flagellin, einem Hauptbestandteil der Geiseln (Flagellae),
mit welchen sich Bakterien fortbewegen.
TLR6:
bildet
mit TLR2 ein Heterodimer, ist der Rezeptor von diacyliertem Lipoprotein
und bestimmten Peptidoglykanen. Ein spezielles Lipoprotein (MALP-2
= macrophage-activating lipopeptide) wird mittels Unterstützung durch
das membrangebundene Protein CD36 detektiert (TLR assistierendes
Protein).
TLR7&TLR8:
sind
Rezeptoren für Imidazochinolinen und von ssRNA/dsRNA z.
B. von RNA-Viren.
TLR9:
ist der Rezeptor für
bakterielle DNA, bzw. für nicht methylierte CpG Motive,
die in bakterieller DNA gehäuft (20 × häufiger
als in Säugerzellen) auftritt. Das CpG Motiv ist in Säugerzellen
stark methyliert, wodurch es unterschieden werden kann. ähnliches
wie für bakterielle DNA gilt auch für virale DNA,
die auch von TLR9 detektiert wird. Über die immunstimulatorische
Eigenschaft von bakterieller DNA berichtete schon Anfang der 80er
Jahre die Gruppe um Dr. Tokunaga. Als zugehöriger Rezeptor
wurde von der Gruppe um Dr. Shizuo Akira der TLR9 Rezeptor identifiziert
(Aufklärung der Rollen von Toll-Rezeptoren und ihrer Signaltransduktionskaskaden
mittels Gen-Targeting, Robert-Koch-Vorlesung von Dr. Shizuo Akira,
Allgemeine Presseinformation 2002; www.robert-koch.stiftung.de).
TLR10:
Ligand
noch nicht bekannt
TLR11:
Ist Rezeptor für
das urpathogene Bakterium Escherichia coli und dem Profilinähnlichen
Protein des Urtierchens Toxoplasma gondii
TLR12:
Funktion
und Ligand noch unbekannt
TLR13:
Funktion und Ligand
noch unbekannt
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Lokalisation der TLR:
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TLR2,
4, 5 und 6 sitzen insbesondere in den Plasmamembranen von Monozyten,
natürlichen Killerzellen, Mastzellen oder myaloiden dendritischen
Zellen., 7, 8, und 9 befinden sich insbesondere in Endosomen von
Immunzellen (Siegmund-Schultze N., www.aerzteblatt.de).
Die Aktivierung der Immunantwort erfordert daher eine intrazelluläre
Aufnahme über Endozytose und eine Reifung der Endosomen.
Die Signalweiterleitung beginnt hier in einem endosomalen Kompartiment.
Für TLR 3 gibt es Hinweise, dass er sich in den Plasmamembranen
befindet, allerdings gibt es auch Darstellungen in der Literatur
die von einer endosomalen Lokalisation ausgehen. TLRs agieren häufig
paarweise und treten bei unterschiedlichen Zelltypen in unterschiedlichen
Kombinationen auf.
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Signaltransduktionskaskaden:
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Die
Signaltransduktionswege der unterschiedlichen TLRs (Perry
A. K. et al; Cell Research 2005; 15(6); 407–422 und Kawai
T. et al.; J. Biochem; 2007; 141; 137–145) sind
teilweise zwar ähnlich, weisen aber durchaus auch größere
Unterschiede auf, sodass es am Ende zu einer unterschiedlichen Genexpression
und damit unterschiedlichen biologischen Reaktionen kommt. Mit Ausnahme
von TLR3 geben alle TLRs ihr Signal an das Adapterprotein MyD88
weiter. MyD88 spielt eine entscheidende Rolle bei der Signalübermittlung über
den TLR/Interleukin-1 Rezeptor. Die zytosolische Domäne
der TLRs zeigt hohe ähnlichkeit zu der des Interleukin-1 Rezeptors
und wird daher auch als Toll/IR-1 Rezeptor Domäne (TIR)
bezeichnet. MyD88-defiziente Splenozyten zeigten z. B. keine Reaktionen
auf Interleukin-1, LPS oder CpG-DNA. Außerdem wurde bei
MyD88 defizienten Zellen in Reaktion auf TLR2, TLR7, TLR9-Liganden
keine Aktivierung von Signalmolekülen, wie NF-kB oder MAP
Kinasen beobachtet. Das ist ein deutlicher Hinweis auf die vollständige
Abhängigkeit der TLRs (außer TLR3) von MyD88 für
deren Signalweiterleitung. Andere Adaptermoleküle sind
z. B. TIRAP (Toll-Interleukin-1-Rezeptor(TIR)-Domäne enthaltendes
Adapterprotein (TLR1, TLR2, TLR4 und TLR6), Mal (MyD88-adapter-like),
TRIF (TLR3 und TLR4) und TRAM (TLR4).
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Welche
Proteine neben den Adaptermolekülen noch mitwirken hängt
vom jeweiligen TLR ab. Allgemein und vereinfacht dargestellt beginnt
eine Signatransduktionskaskade in der Regel mit einem Rezeptor an der
Zelloberfläche mit einer zytosolischen Domäne,
der sein Signal bei Belegung mir einem passenden Liganden über
zytosolische Adaptermoleküle an Kinasen weiterleitet, die über
Kaskaden Transkriptionsfaktoren aktivieren. Die aktivierten Transkriptionsfaktoren
lokalisieren im Kern und lösen die Expression von Proteinen, meistens
Zytokinen aus.
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Signaltransduktionskaskade über
TLR1/TLR2, TLR2/TLR2, TLR2/TLR6 Die Rezeptoren, die in entsprechenden
Paaren auftreten, lösen bei der Belegung mit passenden
Liganden die gleichen Signaltransduktionskaskaden aus. Letztendlich
werden unter anderem die Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1 aktiviert, die
insbesondere zur Expression von Zytokinen führen. Dabei
sind bei der Signalübertragung die Adaptermoleküle
RAC-1, TIRAP, MyD88 und TRAF6 beteiligt. Als Kinasen sind mindestens
IRAK1, IRAK4, TAK1, PI 3K, IKKalpha, IKKbeta, IKKgamma, JNK, p38
MAPK und MKKs beteiligt.
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Signaltransduktionskaskade über
TLR4
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Der
Rezeptor benötigt das membrangebundene Protein CD14 für
seine volle Funktion. CD14 bindet entsprechende Agonisten und führt
Sie dem Rezeptor zu. Dieser löst bei der Belegung mit passenden
Liganden letztendlich die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren
NF-kB, AP-1, IRF3 und IRF7 aus und führt wiederum insbesondere
zur Expression von Zytokinen. Dabei sind bei der Signalübertragung
die Adaptermoleküle TIRAP, MyD88, TRAM, TRIF, TRAF3, TRAF6,
NAP1 und RIP1 beteiligt. Als Kinasen sind mindestens IRAK1, IRAK4,
TAK1, IKKalpha, IKKbeta, IKKgamma, IKKepsilon, TBK1, ERK1, ERK2,
JNK, p38 MAPK, MEK1, MEK2 und MKKs beteiligt.
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Signaltransduktionskaskade über
TLR5
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Der
Rezeptor löst bei der Belegung mit passenden Liganden letztendlich
die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1, die insbesondere
zur Expression von Zytokinen führen. Dabei sind bei der
Signalübertragung die Adaptermoleküle MyD88 und
TRAF6 beteiligt. Als Kinasen sind mindestens IRAK1, IRAK4, TAK1,
IKKalpha, IKKbeta, IKKgamma, JNK, p38 MAPK und MKKs beteiligt.
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Signaltransduktionskaskade über
TLR10,11,12,13
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Die
Rezeptoren lösen bei der Belegung mit passenden Liganden
letztendlich die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB und
AP-1, die insbesondere zur Expression von Cytokinen führen.
Dabei sind bei der Signalübertragung die Adaptermoleküle
MyD88 und TRAF6 beteiligt. Als Kinasen sind mindestens IRAK1, IRAK4,
TAK1, IKKalpha, IKKbeta, IKKgamma und MKKs beteiligt.
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Signaltransduktionskaskade über
TLR3:
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Der
Rezeptor löst bei der Belegung mit passenden Liganden letztendlich
die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB, AP-1, IRF3 und
IRF7 aus, wobei wiederum insbesondere Zytokine verstärkt
exprimiert werden. Dabei sind bei der Signalübertragung
die Adaptermoleküle TRIF, TRAF6, TRAF3, NAP1 und RIP1 beteiligt.
Als Kinasen sind mindestens IRAK1, IRAK4, TAK1, IKKalpha, IKKbeta,
IKKgamma, IKKepsilon, TBK1, PKR, PI K3, JNK, p38 MAPK und MKKs beteiligt.
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Signaltransduktionskaskaden über
TLR7, TLR8 und TLR9
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Die
Rezeptoren, lösen bei der Belegung mit passenden Liganden
letztendlich die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB, AP-1,
IRF1, IRF5 und IRF7 aus, wobei wiederum insbesondere Zytokine verstärkt exprimiert
werden. Dabei sind bei der Signalübertragung die Adaptermoleküle
MyD88, TRAF6 und TRAF3 beteiligt. Als Kinasen sind IRAK1, IRAK4,
TAK1, IKKalpha, IKKbeta, IKKgamma, JNK, p38 MAPK und MKKs beteiligt.
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TLRs
sind von großem therapeutischem Interesse. TLR Agonisten
werden z. B. als Adjuvantien in Impfstrategien oder in der Krebstherapie
eingesetzt. Beispiele sind die Behandlung von Basalzellkarzinom durch
die TLR7/8 Agonisten Imiquimod/Resiquimod oder von Blasenkrebs durch
einen TLR2 Agonisten. Der TLR9 Rezeptor wird durch ein synthetisches
CpG-haltiges Oligonukleotid (CpG 7909 und CpG 10101) für
die Therapie von Autoimmunerkrankungen, Krebs und Infektionskrankheiten
angesteuert. Kommerzialisiert werden TLR9 basierende Therapiestrategien
von der Firma Coley Pharmaceuticals.
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TLR7 und TLR8 Agonisten
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Bekannte
kommerzielle erhältliche Agonisten für den TLR7
und TLR8 Rezeptor sind allgemein Immidazochinoline (Schön
et al., Oncogene, 2008, 27, 190–199), wie Imiquimod
(R837, 1-(2-methylpropyl)-1H-imidazol[4,5-c]quinolin-4-amine), Resiquimod
(R848, 4-amino-2-(ethoxymethyl)-a,a-dimethyl-1H-imidazo[4,5-c]quinoline-1-ethanol)
und Gardiquimod (1-(4-amino-2-ethylamino methylimidazo[4,5-c]quinolin-1-yl)-2-methylpropan-2-ol),
Guanosinanaloga, wie z. B. Loxoribine (7-allyl-7,8-dihydro-8-oxo-guanosin)
und andere wie z. B. Bropirimine (2-amino-5-bromo-6-phenyl-4-pyrimidinone).
Weitere Immidazochinoline wurden in der Literatur beschrieben (Miller
et al. Drug News & Perspectives,
2008, 21(2), 69–87; Gorden et al., J.
Immunol., 2005, 174, 1259–1268; Jurk et
al., Eur. J. Immunol., 36, 1815–1826; 2006; Gorden
et al., J. Immunol., 2006, 177, 8164–8170) und
sollen durch Referenz mitaufgenommen sein.
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Weitere
teilweise ebenfalls kommerziell erhältliche Agonisten sind
Thiazolochinoline wie CL075 (Gordon KB et al., J. Immunol.,
2005, 174(3), 1259–68) und CL097 (Schindler
U. et al., Mol. Cell Biol., 1994, 14(9), 5820–5831)
und das Guanosinanalogon Isatoribine (7-Thia-8-oxoguanosin) (Horsmans
Y. et al., Hepatology, 42(3), 724–731).
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Bekannte
Agonisten für den TLR8 sind ganz allgemein ssRNA, insbesonders
einzelsträngiges polyUridin und ssRNA mit U oder GU reichen
Sequenzen (Diebold et al, Science, 2004, 303, 1529–1531; Heil
et al., Science, 2004, 303, 1526–1529; Lund
et al; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101, 5598–5603).
Dabei kann die ssRNA auch als Phosphothioat vorliegen. Besonders
zu nennen sind die Sequenzmotive UGUGU und GUCCUUCAA (Hornung
et al., Nat. Med., 2005, 11, 263–270; Judge
et al., Nat. Biotechnol., 2005, 23, 457–462) die
besonders in ssRNA ab einer Länge von 16bp stimulierend
sind.
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Aber
auch durch eine Überreaktion der angeborenen Immunabwehr
können zahlreiche Krankheiten ausgelöst werden,
beispielsweise Autoimmunerkrankungen wie rheumatische Arthritis
und systemischer Lupus erythematodes. Hier reagieren TLRs mit Zerfallsprodukten
körpereigener Zellen und leiten damit die Immunabwehr fehl.
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Die
TLRs stehen sogar im Verdacht, ursächlich mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen
im Zusammenhang zu stehen. Entzündungsreaktionen am Herz
können zur Bildung von arteriosklerotischen Plaques beitragen, die
letztendlich durch Gefäßverschluss zum Infarkt
führen können.
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Zytokine/Cytokines:
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Zytokine
sind multifunktionale Signalstoffe. Es handelt sich dabei um zuckerhaltige
Proteine, die eine regulierende Funktion für das Wachstum
und die Differerenzierung von Körperzellen haben. Einige
von ihnen werden daher auch als Wachstumsfaktoren bezeichnet. Viele
Zytokine spielen zudem eine wichtige Rolle bei immunologischen Reaktionen
und werden daher auch Mediatoren genannt. Zytokine werden von den
Zellen durch Sekretion in das umgebende Medium abgegeben und stimulieren
andere Zellen, wenn diese einen passenden Rezeptor besitzen. Man
unterscheidet 5 Hauptgruppen von Zytokinen:
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1. Interferone (IFN)
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Interferone
weisen Zellen an, Proteine zu bilden, die eine virale Infektion
erschweren oder unterbinden. Auch können Interferone antitumorale
Wirkung haben.
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2. Interleukine (IL)
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Interleukine
dienen insbesondere der Kommunikation von Immunabwehrzellen untereinander
und erhöhen dadurch die Koordination bei der Abwehr von
Krankheitserregern und der Tumorbekämpfung
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3. Koloniestimulierende Faktoren
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Koloniestimulierende
Faktoren werden in der Niere gebildet. Es handelt sich um Wachstumsfaktoren für
Blutkörperchen
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4. Tumornekrosefaktoren (TNF)
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Die
wichtigste Funktion von TNFs ist, die Aktivität verschiedener
Immunzellen zu regeln. Sie werden hauptsächlich von Makrophagen
ausgeschüttet. TNFs können den Zelltod (Apoptose),
Zellproliferation, Zelldifferenzierung und Ausschüttung
anderer Zytokine anregen.
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5. Chemokine
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Chemokine
sind Chemoattraktoren, die Zellen mit passenden Rezeptoren veranlassen
durch Chemotaxis zur Quelle der Chemokine zu wandern Von besonderer
Bedeutung als Mediatoren für immunologische Prozesse sind
die Interferone (IFN), insbesondere die Interferone vom Typ I. Das
erste Interferon dieser Art wurde 1957 von Isaacs und Lindemann
gefunden (Isaacs, A. et al.; J. Proc. R. Soc. Lond. B.
Biol. Sci. 147, 258–267). Der Name rührt
daher, dass dieses Protein mit der Replikation von Viren interferiert.
Typ I Interferone sind Schlüsselzytokine, die eine antivirale
Antwort von Zellen auslösen, einen „antiviralen
Status” etablieren und Zellen des Immunsystems zu einer
antiviralen Antwort stimulieren. Diese Gruppe bindet an einen Rezeptor,
den so genannten IFN-alpha Rezeptor (IFNAR), der aus zwei Proteinketten
(IFNARI und IFNAR2) besteht. Man unterscheidet verschiedene Untertypen.
Diese werden als IFN-alpha, IFN-beta, IFN-kappa, IFN-delta, IFN-epsilon,
IFN-tau, IFN-omega und IFN-zeta bezeichnet. wiederum von besonderer
Bedeutung sind hier die Interferone des Typs alpha und beta, die
von vielen Zellen sekregiert werden, z. B. von Lymphozyten, Makrophagen,
Fibroblasten Endothelzellen, Osteoplasten und anderen.
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Die
IFN-alpha Proteine kommen in 13 Subtypen vor, die als IFNAX (x =
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 13, 14, 16, 17 und 21) bezeichnet werden.
Alle ihre Gene liegen clusterartig auf dem Chromosom 9.
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Von
den IFN-beta Proteinen sind zwei beschrieben. Es handelt sich um
IFNB1 und IFNB3. Ein als IFNB2 beschriebenes Protein konnte später
als ein bekanntes Interleukin identifiziert werden.
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Über
eine Signaltransduktionskaskade, den sogenannten JAK/STAT Pathway
wird nach der Bindung an den in der äußeren Zellmembran
liegenden Interferon-Typ-1-Rezeptor der Transkriptionsfaktor „interferone stimulated
gene factor 3” (ISGF3), ein Heterotrimer der Transkriptionsfaktoren
STAT1, STAT2 und „IFN regulatory factor 9 (IRF9), welche
in den Zellkern wandern und dort die Transkription von Hunderten
von Effektormolekülen (über so genannte IFN induzierbare
Gene) induziert. Diese Effektormoleküle beeinflussen direkt
die Proteinsynthese, das Zellwachstum und das Überleben
im Prozess der Etablierung des so genannten „antiviralen
Status” (antiviral state). In diesem Status wird die Infektiösität
der Viren z. B. durch verringerte Replikationsraten abgewehrt oder
zumindest verringert.
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Zusätzlich
wird das adaptive Immunsystem aktiviert, indem die Reifung von dendritischen
Zellen ausgelöst, die Antikörperantwort der B
Zellen und die T Zellantwort aktiviert wird. Es werden Lymphozyten
und Monozyten durch induzierte Chemokine zum Ort der Infektion rekrutiert.
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Auch
Stress kann Signaltransduktionswege anstossen, die in einen antiviralen
Status münden. Diese Signaltransduktionkaskaden kreuzen
die Signaltransduktionkaskaden der TLR.
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Stress-Signaltransduktionswege:
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Zellulärer
Stress kann ausgelöst werden, durch:
- – Hitze/Kälte
- – UV
- – mechanische Beanspruchung/Scherkräfte
- – Sauerstoffmangel
- – Nährstoffmangel
- – Osmotischer Stress
- – Oxidativer Stress/Freie Radikale
- – Entzündungen
- – biologische und chemische Agentien (z. B. TNFalpha,
Chemotherapeutika)
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Die
Zellen reagieren auf Stress mit komplexen Veränderungen
in der Aktivität von Signalketten, an welchen spezifische
MEK, MSK und MAP Kinasen und verschiedene Transkriptionsfaktoren
(z. B. NF-kB), Apoptoseregulatoren und Zellzyklus-regulatoren beteiligt
sind. GTP-bindende Proteine (Ras/Rho-Familie) die an der Membran
gebunden sind spielen bei der Reaktion der Zellen auf zellulären
Stress eine besondere Rolle.
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Die
angeborene Immunantwort erfolgt sowohl intrazellulär als
auch interzellulär. Bei der intrazellulären Antwort
löst eine durch einen Kontakt mit einem Pathogen betroffene
Zelle über PRRs, wie beispielsweise TLRs und RLHs, Signaltransduktionskaskaden
aus, wodurch sich der physiologische Status und das Expressionsprofil
der Zelle ändern. Daneben gibt es eine interzelluläre
Antwort, bei der die durch einen Kontakt mit einem Pathogen betroffene
Zelle andere Zellen, die keinem direkten Kontakt mit dem entsprechenden
Pathogen ausgesetzt waren, von der ”Infektion” mit
dem Pathogen „informiert”. Dabei werden von der
durch einen Kontakt mit einem Pathogen betroffenen Zelle Zytokine
freigesetzt, die von Zytokinrezeptoren, welche sich auf den anderen
nicht mit dem Pathogen in Kontakt gekommen Zellen befinden, detektiert
werden. Durch die Bindung der Zytokine an die Zytokinrezeptoren
wird eine Signaltransduktionskaskade in den Zellen, die keinem direkten
Kontakt mit dem Pathogen ausgesetzt waren, ausgelöst, mit
der Folge, dass sich auch deren physiologischer Status und Expressionsprofil ändert,
obwohl sie mit dem Pathogen nicht direkt in Berührung gekommen
sind. Die änderung des physiologischen Status und des Expressionsprofils
der Zellen soll dabei den pathogenen Angriff abwehren und das Überleben
der Zellen sichern.
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Die
interzelluläre Antwort grenzt sich von der intrazellulären
Antwort durch die unterschiedlichen Rezeptoren und Agonisten ab.
Als Rezeptoren fungieren bei der interzellulären Antwort
Zytokinrezeptoren und bei der intrazellulären Antwort PRRs.
Die Agonisten der interzellulären Antwort sind Zytokine
und bei der intrazellulären Antwort sind die Agonisten
pathogene Muster.
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Genliefermethoden
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Die
Transfektion, d. h. das Einbringen von genetischem Material in eukariotische
Zellen, insbesondere Säugerzellen, ist heute eine Methode,
die aus der modernen Forschung nicht mehr wegzudenken ist (Domb A.
J.; Review in Molecules; 2005; 10; 34 und Xiang
G; Keun-Sik K.; Dexi L.; Review in The AAPS Journal; 2007; 9(1)
Article 9; http://www.aapsj.org). Ohne
diese Methode wäre eine Aufklärung der Funktion
verschiedener Gene wesentlich erschwert. Nicht zu vergessen ist
die Möglichkeit, auf diesem Wege Proteine eukariotischen Ursprungs
originalgetreu herzustellen, da die korrekte posttranslationale
Modifikation durch die eukariotischen Zellen, im Gegensatz zu früher
häufig verwendeten prokariotischen Zellen, sichergestellt
wird. Des Weiteren wird für die nahe Zukunft erwartet,
dass insbesondere das Einbringen von genetischem Material in humane Zellen,
also die Gentherapie, Einzug in die moderne Medizin in Form klinisch
getesteter Verfahren und Therapien halten wird. Das Einbringen von
genetischem Material ermöglicht es z. B. in eukariotischen
Zellen zerstörte DNA Bereiche zu ersetzen und somit Fehlfunktionen
zu beheben. Des Weiteren können Suizidgene eingeschleust
werden, die beispielsweise Krebszellen zum „Selbstmord” zwingen.
Aber auch das Stilllegen (Knock-down) von Genen kann erreicht werden,
indem beispielsweise siRNA (small interfering RNA), Ribozyme oder
Antisense Moleküle zum Einsatz kommen. Mit der Möglichkeit,
auf den genetischen Steuerungsapparat der Zelle zugreifen zu können,
steht dem Menschen daher ein wertvolles Mittel zur Verfügung,
sein Verständnis aber auch seinen Einfluss auf die natürlich
ablaufenden Prozesse in einer Zelle zu vermehren.
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In
den vergangenen Jahren erlangte die Erforschung so genannter Genliefermethoden
(Gene Delivery Systems), die sowohl in vitro als auch in vivo eingesetzt
werden können, enorme Bedeutung, da jenen große Chancen
eingeräumt werden, der Gentherapie zum Durchbruch zu verhelfen.
Ein Schwerpunkt der Gentherapieforschung besteht darin, Viren als
Carriersysteme zu nutzen. Da das Einbringen von DNA oder RNA in Fremdzellen
ein integraler Bestandteil des Vermehrungszyklus der Viren ist,
wurde diese Fähigkeit durch einen natürlichen,
evolutiven Prozess in der Entwicklungsgeschichte der Viren soweit
verfeinert, dass es bis heute keine effektiveren Gen-Carrier gibt.
Die natürlich vorkommenden Viren werden gentechnisch so
manipuliert, dass sie Ihre Fähigkeit zur Reproduktion und
ihre Pathogenität verlieren, jedoch eine Zelle mit rekombinant eingebrachtem
genetischem Material infizieren können. Da Viren außer
aus genetischem Material im Wesentlichen aus Proteinen bestehen,
bieten Sie dem Immunsystem allerdings eine große Angriffsfläche.
Dabei hat das Immunsystem in einem ebenso evolutionären
Anpassungsprozess Strategien entwickelt, sich diesen Eindringlingen
zur Wehr zu setzen. Daher wird die Immunantwort des Körpers
als ein besonders bedeutender Faktor bezumglich gescheiterter Gentherapiestudien
genannt.
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Die
gegenwärtig zur Verfügung stehenden Genliefermethoden
können in die zwei Hauptgruppen virale Systeme und nicht-virale
Systeme unterteilt werden. Die nicht-viralen Systeme können
wiederum in chemische und physikalische Methoden unterschieden werden.
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Von
den nicht-viralen Systemen, die auf chemischen Methoden beruhen,
sind insbesondere solche erwähnenswert, die auf kationischen
Lipiden (sog. Lipofektion) oder kationischen Polymeren (sog. Polyfektion) beruhen.
Deren Effizienz liegt in der Regel weit hinter den viralen Systemen.
Allseits bekannte kationische Polymere sind beispielsweise Poly-L-Lysin
(PLL), (
EP 388758 ) Polyethylenimin
(PEI), (
J. P. Behr et al.; Proc. Natl. Acad. Sci. USA; 1995;
92; 7297 (
WO 9602655 ),
Diethylaminoethyldextran (DEAE), (
S. C. De Smedt et al.; Phar.
Res.; 2000; 17; 113), Starburst Dendrimere (PAMAM), (
F.
C. Szoka et al.; Bioconjug. Chem.; 1996; 7; 703;
WO 9502397 ), Chitosanderivate
(
W. Guang Liu et al.; J. Control. Release; 2002; 83; 1)
oder auch Polydimethylaminoethylmethacrylate (
P. van de
Wetering et al.; J. Gene Med.; 1999; 1; 156;
WO 9715680 ). Auch die weit verbreitete
Ca-Phosphat-Präzipitationsmethode nutzt in weiterem Sinne
ein „kationisches Polymer” und kann daher zu dieser
Gruppe gezählt werden.
-
Kommerziell
erhältliche Produkte solcher kationischer Polymere sind
z. B. Superfect, Polyfect (Qiagen), ExGen500 (Biomol) und jetPEI
(Qbiogene). Ebenso bekannte kationische Lipide (
J. P. Behr;
Bioconjugate Chem.; 1994; 5; 382) sind beispielsweise DOTMA
(
US 4946787 ), DOTAP
(
Leventis et al.; Biochim. Biophys. Acta; 1990; 1023; 124),
DOGS (
EP 394111 ), DOSPA
(
WO 9405624 ), DOSPER
(
WO 97002419 ), DMRIE
(
US 5264618 ) oder DC-Chol
(
Huang et al; Biochem. Biophys. Res. Commun.; 1991; 179;
280;
WO 9640067 ).
Solche oder ähnliche Lipide werden als solche oder in Kombination
mit so genannten Colipiden (z. B. DOPE) in der Regel in ethanolischen,
wässrigen Pufferlösungen als Micellen oder Liposomen
formuliert. Als solche, oder auch als Öl oder Festsubstanz
zur Eigenformulierung sind sie als kommerziell erhältliche
Reagenzien, wie Lipofectin, Lipofectamin, Lipofectamine 2000 (Invitrogen),
Fugene (Roche), Effectene (Qiagen), Transfectam (Promega), Metafectene
(Biontex) etc. erhältlich.
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Kationische
Lipide und kationische Polymere bilden in Anwesenheit von DNA oder
RNA aufgrund der gegenläufigen Ladungsverhältnisse
spontan so genannte Lipoplexe oder Polyplexe. Die DNA wird dabei
durch die Kompensation der negativen Ladung am Phosphatrest kondensiert,
also in ihrer Größe minimiert. Im Allgemeinen
hängt die Transfektionseffizienz von Lipoplexen oder Polyplexen
von einer Vielzahl von Parametern ab. Die wichtigsten sind das Mengenverhältnis
von genetischem Material zu kationischer Komponente bei der Herstellung
der Lipo/Polyplexe, Ionenstärke während der Herstellung
der Lipo/Polyplexe, Absolutmenge von Lipo/Polyplexen pro Zelle,
Zelltyp, Proliferationszustand der Zellen, physiologischer Status
der Zellen, Zellteilungsrate, Inkubationszeit etc. Diese Einflussparameter
sind Ausdruck eines komplizierten Transfektionsgeschehens, bei der
die Lipo/Polyplexe bzw. die enthaltenen genetischen Materialien
eine Vielzahl von zellulären Barrieren überwinden
müssen.
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Die
erste Barriere stellt die äußere negativ geladene
Zellmembran dar. Es wird angenommen, dass transfektionsaktive Lipoplexe,
die eine positive Nettoladung haben müssen, durch adsorptive
Endocytose oder Flüssigphasenendocytose in das Innere der
Zelle gelangen. Durch die Endocytose, die einen aktiven Transportprozess
der Zelle darstellt, wird Material auf der Zelloberfläche
mit Zellmembran ummantelt und als Vesikel (Endosom) internalisiert.
Durch Verschmelzung mit so genannten Lysosomen, die ein komplexes
Gemisch von Enzymen beinhalten, werden die in den Endosomen enthaltenen
Stoffe abgebaut. Da zu diesem Abbau ein niedriger pH-Wert nötig
ist, besitzen Endosomen Protonenpumpen, die solange Protonen in
die Endosomen pumpen, bis ein entsprechender pH-Wert erreicht wird.
Um Ladungsneutralität zu wahren, strömen im gleichen Ausmaß Chloridionen
in die Endosomen.
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Viele
moderne kationische Lipide oder Polymere besitzen aus diesem Grund
Puffereigenschaften. Auf diese Weise wird der niedrige pH-Wert nicht
erreicht und es kommt zu einem Eintrag an Ionen in die Endosomen,
der die Endosomen durch den entstehenden osmotischen Druck zum Platzen
bringt. Auf diese Weise gelangen diese Lipo/Polyplexe in das Cytosol.
Da auch eine Reihe transfektionsaktiver Lipide und Polymere ohne
Puffereigenschaften bekannt sind, muss ein weiterer Mechanismus
existieren, der die Lipo/Polyplexe in das Cytosol gelangen lässt.
Man vermutet zumindest im Falle der Lipide eine Fusion der beteiligten
Membranen und damit einhergehend eine Destabilisierung. Ob dabei
vorwiegend der Lipoplex oder die enthaltende DNA/RNA als solches
in das Cytosol gelangt ist unklar. Es wird jedoch vermutet, dass
die DNA im Cytosol aus dem Lipoplex freigesetzt wird, da Versuche
scheiterten, durch Mikroinjektion von Lipoplexen direkt in den Zellkern
eine Proteinexpression zu erreichen. Es scheint, als ob die in den
Lipoplexen gebundene DNA dem Transkriptionsapparat nicht zugänglich
ist.
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Handelt
es sich um gegen mRNA gerichtete Antisense Moleküle oder
siRNA, ist der biologische Wirkort erreicht und die Dauer der Wirkung
hängt im wesentlichen von der Konzentration cytosolischer
RNasen und der Rate der Freisetzung aus den Lipo/Polyplexen ab.
DNA kann als solche nicht in den Zellkern eindringen, was als „Nuclear
Barrier” bezeichnet wird. Sie gelangt allerdings während
der Zellteilung an ihren Wirkort und führt so zur Expression
von Proteinen. Als weitere nicht-virale Methoden, die auf chemischen
Methoden basieren, seien Systeme genannt, die ein DNA-bindenden
Molekülteil sowie einen Liganden tragen, der rezeptorvermittelte
Endozytose auszulösen vermag (Beispiel Transferrinfektion).
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Das
bedeutendste Beispiel einer nicht-viralen Methode, die auf einem
physikalischen Verfahren beruht, stellt die Elektroporation dar.
Dabei werden die zu transfizierenden Zellen zwischen zwei Elektroden
verbracht, an die ein typischer Spannungsverlauf angelegt wird.
Auf diese Weise werden die Zellen einem intensiven elektrischen
Stromstoß (Puls) ausgesetzt, der zur einer reversiblen öffnung
(Poren) der Zellmembran führt. Durch diese Poren können
Substanzen, wie z. B. genetisches Material, die sich in unmittelbarer
Umgebung der Poren befinden in die Zelle eindringen. Der Puls (also
Spannungsverlauf) als einer der wichtigsten Erfolgsparameter muss
für jeden Zelltyp optimiert werden. Es gibt inzwischen
einige kommerzielle Anbieter für Elektroporatoren (z. B.
Eppendorf/Multiporator,
US 6008038 ,
Biorad/Genpulser,
US 4750100 ,
Genetronics Inc.,
US 5869326 ,
BTX/ECM Serie), die speziell für eukariotische Zellen entwickelt
wurden und eine Anpassung der Pulsparameter an den jeweiligen Zelltyp
erlauben. Tatsächlich gibt es inzwischen auch Vorrichtungen die
eine in vivo Applikation möglich machen. Bei der in vitro
Anwendung werden die Zellen in einem Elektroporationspuffer suspendiert,
zusammen mit der zu transfizierenden DNA/RNA in eine mit Elektroden
versehene Elektroporationsküvette verbracht und einem oder
mehreren Pulsen ausgesetzt. Neben dem Spannungsverlauf sind weitere
wichtige Parameter die Beschaffenheit des Puffers, die Temperatur,
die Zellkonzentration und die DNA-Konzentration. Nach dem die Zellen
dem Puls ausgesetzt wurden, lässt man ihnen eine kurze Zeit
zur Regeneration der Zellmembran. Anschließend werden die
Zellen in ein Kulturgefäß ausgesäht und
wie üblich kultiviert.
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Als
weitere physikalische Methoden seien Mikroinjektion, Hydrodynamische
Methoden, ballistische Methoden (Genegun) oder Methoden, die Ultraschall
benutzen genannt oder auch die Injektion nackter DNA in verschiedene
Organe, die zu geringer Expression der entsprechenden Gene führt.
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Zu
den Verfahren die physikalische Methoden als auch chemische Methoden
vereinen, zählt insbesondere auch die Magnetofektion, die
DNA-bindende Moleküle auf magnetischen Nanoteilchen nutzt
um über eine magnetischen Feldgradienten DNA auch der Oberfläche
von Zellen anzureichern und Endozytose auszulösen
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Den
enormen Möglichkeiten, die das Einbringen von genetischem
Material in eukariotische Zellen mit sich bringt, steht ein Arsenal
von Methoden gegenüber, die nur unbefriedigende Leistungsfähigkeit
aufweisen. Die jeweils spezifisch auftretenden Mängel bis
dato vorhandener Methoden betreffen im Wesentlichen die wichtigen
Parameter Effizienz, Toxizität, Immunogenität,
Targeting, Restriktion bzgl. der Größe des genetischen
Materials, Möglichkeiten der in vivo/in vitro Anwendung,
Möglichkeit von High-Throughput-Anwendungen, Gefahrenpotential,
Einfachheit der Methode und Kosten der Methode. Kein Verfahren ist
in der Lage, alle diese Parameter ausreichend zu erfüllen.
Dem Fehlen eines geeigneten Gen-Carriersystems wird zugeschrieben,
dass sich bis heute trotz erheblicher Forschungsaufwendungen keine
auf Gentherapie beruhende medizinische Therapie etablieren konnte.
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Insbesondere
kann das angeborene Immunsystem von Eukaryoten eine erhebliche Barriere
für nicht-virale Genliefersysteme darstellen. Der Grund
dafür ist, dass das angeborene Immunsystem von Eukaryoten
in der Lage ist, über Toll Like Rezeptoren fremdes genetisches
Material zu erkennen und Signaltransduktionskaskaden anzustoßen,
die einen antiviralen Zustand von Zellpopulationen auslösen.
Ein derartiger antiviraler Zustand einer Zelle stellt auch eine
Barriere für die Transfektion mit einem nicht-viralen Genliefersystem
dar, die kaum bzw. nicht überwunden werden kann.
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So
zeigten beispielsweise repetitive Lipofektionsversuche, bei denen
zunächst eine Transfektion mit einer spezifisch gegen ein
bestimmtes Protein gerichteten siRNA durchgeführt wurde
und anschließend eine Plasmidtransfektion mit einem Reportergen
folgte, dass der Transfektionserfolg der Plasmidtransfektion ausblieb,
obwohl die Zellen einen gesunden Eindruck machten. Nur bei sehr
geringen siRNA Mengen konnte eine geringe Menge des Reporterproteins
detektiert werden.
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Um
auszuschließen, dass es sich um einen OFF-Target-Effekt
der spezifischen siRNA handelt, wurde der Versuch mit einer unspezifischen
siRNA wiederholt, die gegen das humane Erbgut „geblastet” wurde.
Das Ergebnis blieb jedoch dasselbe.
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Da
bekannt ist, dass auch die Proliferation der Zellen einen Einfluss
bei der Lipofektion hat, wurde untersucht, ob die Zellen in Ihrem
Proliferationsverhalten durch die Vortransfektion mit siRNA beeinträchtigt
wurden. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Proliferationsraten
bei höheren siRNA Mengen sinken, jedoch eine ausreichende
Proliferation bei den Experimenten gegeben, war, als die der Vortransfektion
folgende Plasmidtransfektion fehlschlug. Es schien, als ob die Zellen
sich überraschenderweise gegen die zweite Transfektion
wehren können.
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Mit
repetitiven Transfektionsversuchen, bei denen zwei Plasmidtransfektionen
hintereinander geschaltet wurden, konnte ein ähnliches
Ergebnis erhalten werden, wenn auch nicht mit der oben genannten
Deutlichkeit. Der zweite Transfektionschritt war häufig
entweder sehr ineffizient oder kontraproduktiv. Auch hier wurden ähnliche
Untersuchungen, wie oben genannt, durchgeführt, um sicherzustellen,
dass es sich nicht um toxische Effekte handelt. Weitere Untersuchungen
zeigten, dass es zur Aussschüttung von Interferonen kam.
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Transfektion
von siRNA zum Auslösen von RNA-Interferenz Durch das Einbringen
von dsRNA in Zellen können Gene gezielt ausgeschaltet werden,
wenn die mRNA eine Sequenzhomologie zu der eingeführten dsRNA
aufweist.
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Der
Prozeß wird als RNA-Interferenz bezeichnet (Fire
et al., Nature, 1998, 391, 806–811) und läuft meist
folgendermaßen ab. Eine in die Zelle eingeschleuste dsRNA
mit homologer Sequenz einer zelleigenen mRNA wird durch das Enzym
Dicer in viele kleine dsRNA-Fragmente von 21-25 Nukleotiden zerschnitten (Bernstein
et al., Nature, 2001, 409, 363–366).
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Dicer
ist eine ATP-abhängige Ribonuclease. Die entstehenden Nukleotidfragmente
besitzen am 3'-Ende 2-3 Nukleotide, welche überstehen.
Die kleinen RNA-Stücke werden „small interfering
RNA” (siRNA) genannt (Elbashir et al., Nature,
2001, 411, 494–498).
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Die
doppelsträngigen siRNAs werden unter ATP-Verbrauch vermutlich
mit Hilfe einer Helicase (Dalmay et al., EMBO, 2001, J20,
2069–2078) entwunden. Danach wird ein Einzelstrang
in den Proteinkomplex RISC (RNA induced silencing complex) überführt
(Kuhlmann et al., Biol. unserer Zeit, 2004, 3, 142–150).
Der am RISC verbleibende Strang kann mit einer komplementären
RNA (target RNA) hybridisieren. Anschließend wird die target-RNA
von einer integralen Endoribonuklease zerschnitten. Da Gene nur über
den Umweg von einsträngiger mRNA wirken können,
wird dieses Gen dadurch faktisch ausgeschaltet. Es wird zwar noch
transkribiert, aber die RNA-Interferenz (RNAi) baut diese mRNA genau
so schnell wieder ab. Aus diesem Grund wird die RNA-Interferenz
auch als „Posttranscriptional Gene Silencing” (PTGS)
bezeichnet.
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Die
RNA-Interferenz findet man bei Protozoen, Pilzen, Pflanzen und Tieren
wenn sich auch die einzelnen Mechnismen leicht unterscheiden. Archaebakterien
und Prokaryonten verfügen nicht über diese Fähigkeit.
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Die
Frage nach der Funktion ist noch nicht genau geklärt. Man
vermutet, dass es zur Abwehr von RNA-Viren dient. Mit Viren infizierte
Pflanzen können sich beispielsweise erholen und bei neu
entwickelten Blättern schwächen sich die Symptome
ab. Symptomfreie Blätter können nicht mehr mit
artverwandten Viren infiziert werden. Von den eingedrungenen Viren
bzw. von derer RNA werden komplementäre Kopien erstellt, die
als Matrize für die Synthese der ursprünglichen
RNA dienen. Es bildet sich virusspezifische dsRNA, welche den PTGS
Mechanismus auslöst. Da am Anfang die Konzentration an
dsRNA zu gering ist, kann sich die Pflanze erst allmählich
erholen und die Herrschaft über die Viren erlangen. Es
wird vermutet, dass eine zelleigene RNA-abhängige RNA-Polymerase
(RdRP) das einsträngige Viren-Genom erkennt, in dsRNA umwandelt
und dann den RNAi-Vorgang startet. Die These des PTGS zur Abwehr
der Viren wurde unterstützt durch den Fund von Inhibitoren
gegen das PTGS in Viren. Wie genau diese wirken und ob Pflanzen
wiederum Mechanismen gegen diese Inhibitoren entwickelt haben, ist
noch nicht bekannt.
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Die
RNA-Interferenz hat in den letzten Jahren eine immense Bedeutung
erlangt, da sie die Möglichkeit bietet unerwünschte
Gene bzw. Proteine auszuschalten und damit Virus- und andere Krankheiten
zu bekämpfen. Desweiteren ist sie auch in der Forschung
zur Aufdeckung von Gen-Funktionsbeziehungen zu einem unverzichtbaren
Hilfmittel geworden.
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Die
am häufigsten verwendete Variante RNA-Interferenz zu nutzen,
besteht in der Transfektion von synthetisch hergestellten siRNA-Molekülen,
also doppelsträngiger RNA mit einem 3'-Überhang
von 2-3 Nukleotiden. In Säugerzellen bewirkt eine eingeschleuste
dsRNA mit mehr als 30bp eine enzymatische Zerstörung aller
mRNAs und den Stopp der Proteinsynthese (Kaufmann, Proc.
Natl. Acad. Sci USA, 1999, 96, 11693–11695). Nach
der Injektion von längerer dsRNA können einige
höhere Eukaryonten mit der Produktion von Interferonen
reagieren, welches die Expression viraler Gene hemmen und die Zelle
in Apoptose lenken können.
-
Will
man dies verhindern, so muss für Säugerzellen
die Länge der siRNA unter 30 bp liegen (Tuschl et
al., Genes Dev., 2001, 15, 188–200).
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Als
Transfektionsmethoden stehen die aus der DNA-Transfektion bekannten
Methoden zur Verfügung. Der Unterschied zur DNA Transfektion
besteht lediglich im Wirkort des eingeschleusten genetischen Materials. Bei
der DNA Transfektion ist dies der Kern. Bei der siRNA Transfektion
ist es das Cytosol. Die am häufigsten verwendeten Methoden
sind die Elektroporation, die Transfektion durch kationische Polymere
und insbesonders die Transfektion durch kationische Lipide. Dabei
sind nicht unbedingt die besten Reagentien bei der Plasmidtransfektion
auch die besten Reagentien bei der siRNA Transfektion und umgekehrt.
Daher werden spezielle für die siRNA Transfektion geeignete
Reagentien kommerziell angeboten. Beispiele sind Interferrin (Polyplus),
X-treme Gene siRNA (Roche), siPort (Ambion), Silentfect (Biorad),
Dharmafect (Dharmacon) und Lipofectamin RNAiMax (Invitrogen).
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Als
Maß für den Transfektionserfolg wird bei der siRNA-Transfektion
der relative Knock-down eines Proteins bzw. eines Gens im Vergleich
zu einer unbehandelten Probe oder einer mit unspezifischer siRNA
(siRNA ohne Target) transfizierten Probe verstanden. Ein Problem
bei der siRNA-Transfektion stellen sogenannte OFF-Target-Effekte
dar. Darunter versteht man beispielsweise die unbeachsichtigte Beeinträchtigung
der Expression eines Gens, das nicht Ziel des Knockdowns ist. Dazu
kann es z. B. bei Sequenzähnlichkeiten kommen.
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Um
diese OFF-Target-Effekte möglichst gering zu halten und
aus Gründen der Toxizität, besteht eine Anforderung
an potentielle siRNA-Transfektionsysteme darin, einen möglichst
hohen Knockdown bei einer möglichst geringen Menge eingesetzter
siRNA zu erreichen. Eine weitere bevorzugte Anforderung insbesondere
für in vivo Anwendungen besteht darin, das Expressionsprofil
der Zellen, abgesehen von der Expression des Targetproteins, so
wenig wie möglich zu ändern.
-
Beschreibung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das eine effizientere
Transfektion ermöglicht. Dies gilt sowohl für
eine einfache Transfektion als auch für eine wiederholte,
d. h. mindestens zwei- oder mehrmalige Transfektion. Weiter stellt
sich die Aufgabe den physiologischen Status der Zellpopulation so
wenig wie möglich zu beeinflussen, d. h. das Protein-Expressionsprofil
der Zellpopulation sollte sich idealerweise nur bezumglich der Proteine ändern,
deren Gene in die Zelle eingeschleust wurden oder deren Expression durch
das eingeschleuste genetische Material herabgesetzt oder blockiert
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Verbesserung des Transfektionsergebnisses von
nicht-viralen Genliefersystemen, dadurch gekennzeichnet, dass man
- a) die Zellen vor und/oder bei der Transfektion
mit mindestens einem Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
der angeborenen intrazellulären und/oder interzellulären
Immunabwehr behandelt und bei der Transfektion genetisches Material,
insbesondere modifizierte und/oder unmodifizierte ssDNA, modifizierte und/oder
unmodifizierte dsDNA, modifizierte und/oder unmodifizierte ssRNA,
modifizierte und/oder unmodifizierte dsRNA und/oder modifizierte
und/oder unmodifizierte siRNA, in die Zellen einbringt; oder
- b) die Zellen vor und/oder bei und/oder nach der Transfektion
mit mindestens einem Mittel zur zumindest teilweisen Aktivierung
der angeborenen intrazellulären und/oder interzellulären
Immunabwehr behandelt und bei der Transfektion modifizierte und/oder
unmodifizierte siRNA in die Zellen einbringt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des
Transfektionsergebnisses kann in vitro und/oder in vivo durchgeführt
werden.
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Durch
die zumindest teilweise Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr, d. h. eine der intra-
und/oder interzellulären Signaltransduktionskaskaden der
angeborenen Immunabwehr wird unterbrochen, lässt sich das
Transfektionsergebnis verbessern und/oder unerwünschte änderungen
des Expressionsprofils einer transfizierten Zelle vermeiden.
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Das
heißt, dass insbesondere die intrazelluläre Signaltransduktionskaskade
ausgehend von den TLRs, über die Adaptermoleküle, über
die entsprechenden Kinasen, welche wiederum über die Aktivierung von
Transkriptionfaktoren Zytokine, insbesondere die Interferone induzieren
und Membrantransportvorgänge herunterregulieren, unterbrochen
oder geschwächt werden kann. Weiter kann die Signalübertragung
durch Botenstoffe zwischen den Zellen unterbrochen werden. Da es
sich dabei allesamt um Proteine handelt, werden erfindungsgemäß vorzugsweise
aktivitätssteigernde oder aktivitätsmindernde
Effektoren wie Antikörper, Aptamere, Antagonisten oder
Inhibitoren gegen diese Proteine eingesetzt. Dabei können
die entsprechenden Wirkstoffe als solches oder mit entsprechenden
Hilfsmolekülen an oder in die Zellen verbracht werden,
je nach Zellgängigkeit oder Zielort. So können
z. B. Wirkstoffe über liposomale Carrier in die Endosomen
verbracht werden. Ist der Zielort das Zytosol, bieten sich insbesondere
Elektroporation oder spezielle Peptidsequenzen an, die in der Lage
sind, die Zellwände zu permeabilisieren. Handelt es sich
bei den Wirkstoffen um Peptide oder Proteine, so können
diese erfindungsgemäß auch durch Transfektion
geeigneten genetischen Materials intrazellulär gebildet
werden und falls nötig mit Lokalisationssequenzen zu den
entsprechenden Zellkompartimenten dirigiert werden. Will man über
siRNA Gene stilllegen, die für entscheidende Proteine des
Signatransduktionapparates kodieren, stehen erfindungsgemäß die
bekannten Transfektionssysteme zur Verfügung. Das erfindungsgemäße
Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Verwendung
kann sowohl in vitro als auch in vivo eingesetzt werden bzw. erfolgen.
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Es
kann dazu angewendet werden die Ausbildung des „antiviralen
Status” von Zellen während der Transfektion zu
verhindern oder auch schon vorher. Da die Zellen bei der Kultivierung
auch mit biologischem Material z. B. Serum oder Trypsin in Verbindung
kommen können, das Stoffe beinhalten kann, auf die ein
oder mehrere TLR ansprechen (z. B. DNA, RNA, LPS etc.), kann es
dazu kommen, dass sich Zellen schon in einem antiviralen Status
befinden, bevor mit der Transfektion begonnen wurde.
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Unter
Beachtung dieses Hintergrundes wird auch verständlich,
warum es als schwierig gilt, Transfektionsergebnisse zu repoduzieren.
Die Qualität von Transfektionsergebnissen hängt
stark vom immunologischen Ausgangszustand der Zellen ab, der wiederum
von der Vorbehandlung (z. B. Subkultivierung) abhängt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren können
die Zellen bis zu 4 Tage, vorzugsweise bis zu 18 Stunden, insbesondere
bis zu 6 Stunden vor der Transfektion mit dem mindestens einen Mittel
zur zumindest teilweisen Unterdrückung der angeborenen
intrazellulären und/oder interzellulären Immunabwehr
behandelt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das nicht-virale
Genliefersystem ein kationisches Lipid, ein kationisches Polymer,
oder ein kationisches Protein umfassen; und/oder eine Verbindung
umfassen, die eine DNA und/oder RNA-bindende Domäne aufweist
und rezeptorvermittelte Endozytose oder einen Membrantransfer auslösen
kann; und/oder auf einer physikalischen Methode wie Elektroporation,
Mikroinjektion, Magnetofektion, Ultraschall oder einer ballistischen
oder hydrodynamischen Methode beruhen.
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Ferner
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Transfektion
mindestens zweimal, d. h. zwei- oder mehrfach (3, 4, 5, 6, etc.),
ausgeführt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die angeborene
intrazelluläre und/oder interzelluläre Immunabwehr
durch mindestens einen Antikörper, Intrabody, Aptamer,
Antagonisten, Inhibitor und/oder eine siRNA, der/die die Weiterleitung
eines intra- und/oder interzellulären Signals der angeborenen
Immunabwehr blockiert(en), zumindest teilweise unterdrückt
werden. Entsprechende Antikörper, Intrabodies, Aptamere,
Antagonisten und Inhibitoren sind kommerziell erhältlich.
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Weiterhin
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch
Knock-down mit siRNA zumindest ein Gen ausgeschaltet werden, das
für ein zur Signaltransduktion notwendiges Protein codiert.
Entsprechende siRNA oder Plasmide, die shRNA (short hairpin RNA)
z. B. gerichtet gegen TLRs, Kinasen und Transkriptionsfaktoren sind
teilweise kommerziell erhältlich (Imgenex/Invivogen).
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die angeborene
Immunabwehr auch durch die Aktivierung des Glucocorticoidrezeptors
unmittelbar durch ein Glucocorticoid oder einen Glucocorticoidrezeptor-Antagonisten
oder mittelbar durch einen Glucocorticoidvorläufer oder
Glucocorticoidrezeptor-Antagonistenvorläufer zumindest
teilweise unterdrückt werden.
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Dabei
kann es sich bei dem Glucocorticoid, Glucocorticoidvorläufer,
Glucocorticoidrezeptor-Antagonisten oder Glucocorticoidrezeptor-Antagonistenvorläufer
insbesondere um Cortison, Cortisol, Cloprednol, Prednison, Prednisolon,
Methylprednisolon, Deflazacort, Flourcortolon, Triamcinolon, Dexamethason
oder Betamethason handeln.
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für
die Unterdrückung der angeborenen Immunabwehr ist der Glucocorticoid-Rezeptor
und seine Agonisten, die Glucocorticoidsteroide (Glucocorticoide)
von besonderer Bedeutung. Diese Glucocorticoide sind sehr leistungsfähige
Immunsupressoren und sind in der Lage auf sehr vielen Stufen in
die Signaltransduktionskaskaden einzugreifen. Das bekannteste Glucocorticoid
ist das Cortisol. Häufig wird auch Cortison eingesetzt,
das durch physiologische Prozesse zu Cortison umgewandelt werden
kann. Weitere bekannte zum z. T. synthetische (also nicht natürliche)
Glucocorticoide bzw. dessen Vorläufersubstanzen sind beispielsweise
Cloprednol, Prednison, Prednisolon, Methylprednisolon, Deflazacort,
Flourcortolon, Triamcinolon, Dexamethason oder Betamethason. Allen
diesen Glucocorticoiden ist gemeinsam, dass sie durch Bindung an
den intrazellulären Glucocorticoidrezeptor, diesen aktivieren.
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Dieser
Rezeptor liegt im Cytosol in einem oligomeren Komplex gebunden an
das Hitzeschockprotein HSP90 vor. Durch die Aktivierung wird der
Rezeptor aus dem Komplex freigelegt. Dabei wird auch ein „nuclear localisation
signal” freigelegt, was eine Translokation der dimeren
Form des Rezeptors in den Zellkern zur Folge hat. Dort bindet der
dimere Rezeptor an spezifische palindromische Nukleotidsequenzen,
sogenannte GRE (Glucocorticoid Response Elements) oder nGRE (negative
GRE). In Abhängigkeit dieser Sequenzen findet die Aktivierung
und Repression nachfolgender Gene statt. In der Regel werden Zytikone hochreguliert,
die immunsupressiv wirken und andere herunterreguliert, die das
angeborene Immunsystem ankurbeln.
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Der
Glucocorticoidrezeptor wirkt jedoch nicht nur selbst als Transkriptionsfaktor
sondern interagiert auch mit einer großen Vielzahl von
Molekülen, die die Transkription regulieren, wie z. B.
HAT, CBP, TBP, RNA Pol II usw. (Histone Acetyltransferase, CREB
Binding Protein, TATA Box-binding Protein, RNA Polymerase-II) oder
die Bestandteile der Signaltransduktionskaskaden des angeborenen
Immunsystems sind, wie z. B. NF-kB und AP-1. Insbesonders werden
auch die MAPK Subgruppen JNK, ERK1, ERK2 und p38 allesamt negativ
reguliert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei Cortison
und/oder Cortisol als Glucocorticoid in einer Konzentration von
0,01–10 μg/ml zur Anwendung. In einer noch mehr
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration
0,01–1 μg/ml und in der am meisten bevorzugten
Ausführungsform 0,01–0,1 μg/ml.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr mindestens einer aus
der Gruppe TLR 1, TLR 2, TLR 3, TLR 4, TLR 5, TLR 6, TLR 7, TLR
8, TLR 9, TLR 10, TLR 11, TLR 12, TLR 13, CD14, CD38, RIG-I Helikase
und/oder RIG-I-like Helikase blockiert werden. Insbesondere ist
es bevorzugt, TLR 1, TLR 2, TLR 4 und/oder TLR 9 zu blockieren.
Weiterhin ist es bevorzugt, mehrere der vorstehend genannten Rezeptoren
bzw. Proteine zu blockieren.
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So
sind Antikörper gegen die Toll Like Rezeptoren TLR1, TLR2,
TLR3, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9 und CD14 bekannt und kommerziell
erhältlich. Diese könnten zusammen mit Endozytose
auslösenden Lipo- oder Polyplexen als solche oder verpackt
in Liposomen in die Endosomen geschleust werden und so die Rezeptoren
blockieren. in der Regel reicht aber auch eine Zugabe zum extrazellulären
Raum. Die Wahl des zu blockierenden Rezeptors hängt erfindungsgemäß natürlich
auch von der Art des zu transfizierenden genetischen Materials ab.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei eine Antikörperkonzentration
von 0,01–100 μg/ml durch Zugabe zum Kulturmedium
zur Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Konzentration 0,01–10 μg/ml
und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 0,01–5 μg/ml.
-
Der
Antikörper kann aber auch in den Lipoplex integriert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei eine Menge
von 0,01–10 μg/μg genetischem Material
zur Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Menge 0,01–1 μg/μg
und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 0,01–0,3 μg/μg
genetischem Material.
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Aber
auch Inhibitoren bzw. Antagonisten für verschiedene TLRs
sind bekannt und werden erfindungsgemäß in bevorzugter
Weise eingesetzt. So hat man festgestellt, dass bestimmte DNA Sequenzen
viralen Ursprungs den TLR9 Rezeptor blockieren können (Krieg
A. M. et al; Proc. Natl. Acad. Sci. USA; 1998; 95(21); 12631–6);
die entsprechende Offenbarung wird unter Bezugnahme aufgenommen.
Diese DNA Sequenz enthält das Motiv TTAGGG in der Regel
in wiederholter Form. Entsprechende Antisensemoleküle als
nukleaseresistente Phosphorthioate sind ebenfalls kommerziell erhältlich
bei der Firma InvivoGen (San Diego, USA). Dieselbe Firma bietet
auch Plasmide an, die gegen TLRs und TLR-bezogene Gene shRNA codiert
oder verschiedene Inhibitoren für Kinasen wie 2-AminoPurin
(PKR/dsRNA activated Protein Kinase Inhibitor), LY294002 (Phosphatidylinositol
3-Kinase Inhibitor), PD098059 (MAPKK Inhibitor), U0126 (MEK1 und
MEK2 Inhibitor) sowie SB203580 (p38 MAP Kinase/p30RK MAP Kinase/PDK1/PDK2
Inhibitor). Weitere Kinase Inhibitoren für MAP, MAPK und
MAPKK Kinasen sind literaturbekannt und/oder teilweise auch kommerziell
erhältlich (z. B. CNI-1493, CEP-1347, SB 202190 (p38 MAP
Kinaseinhibitor), SB220025 (p38 MAP Kinaseinhibitor), SB 239063
(p38 MAP Kinaseinhibitor), SP600125 (c-Jun N-terminale Kinaseinhibitor,
3-(2-Aminoethyl)-5-((4-ethoxyphenyl)methylene)-2,4-thiazolidinedione
hydrochlorid (ERK Inhibitor)).
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann TLR 9 mit
mindestens einer modifizierten oder unmodifizierten DNA Sequenz,
insbesondere mit der Basensequenz TTAGGG blockiert werden. In einer
bevorzugten Ausführungsform kommt dabei bezogen auf ein
20 Nukleotide enthaltendes ODN eine Menge von 0,1–10 μg/ml
zur Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Menge 0,1–5 μg/ml und in
der am meisten bevorzugten Ausführungsform 0,1–2 μg/ml.
-
Weiterhin
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest
eines der Adaptermoleküle MyD88, TRIF, TIRAP, TRAM, TRAF6
oder TRAF3 blockiert werden.
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Inhibitoren,
die wichtige Adaptermoleküle wie MyD88, TIRAP, TRAM, TRAF6,
TRAF3 und/oder TRIF attackieren, sind bekannt und zum Teil auch
kommerziell erhältlich und werden erfindungsgemäß in
bevorzugter Weise eingesetzt. So bietet die Firma IMGENEX (San Diego,
USA) beispielsweise ein Peptid an, das die zur Wirkung von MyD88
notwendige Homodimerisierung unterbindet. Das dafür bevorzugte
Peptidmotiv ist RDVLPGT (Loiarro M. et al.; J. Biol. Chem.;
2005; 16; 15809–14). Das kommerziell angebotene
Peptid enthält weiterhin eine PTD Sequenz (protein transduction
sequence), welche das gesamte Peptid zellpermeabel macht (Derossi
D. at al. J. Biol. Chem. 1994, 269; 10444–10459). ähnliche
Produkte bietet die Firma Imgenex gegen die Adaptermoleküle
TIRAP, TRAF6, den Transkriptionsfaktor NF-kB und die Kinasen IKKgamma
und ERK an, die ebenfalls erfindungsgemäß in bevorzugter
Weise eingesetzt werden. Dieselbe Firma bietet im Übrigen
auch gegen MyD88 gerichtete Antikörper an, die erfindungsgemäß eingesetzt
werden können.
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Erfindungsgemäß kann
das Adaptermolekül Myd88 durch ein Peptid mit dem Strukturmotiv
DRQIKIWFQNRRMKWKKRDVLPGT oder Teilen desselben blockiert werden.
Als Teil desselben wird hierbei ein Peptid verstanden, das
- – mindestens in 10 aufeinanderfolgenden
Aminosäuren identisch zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv
ist; oder
- – mindestens zu 80%, insbesondere mindestens zu 90%
identisch ist zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv; oder
- – mindestens in 6, 7, 8 oder 9 von 10 aufeinanderfolgenden
Aminosäuren identisch ist zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei eine Konzentration
von 1–1000 μM zur Anwendung. In einer noch mehr
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration
50–400 μM und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform
100–200 μM.
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Erfindungsgemäß kann
das Adaptermolekül TRAF6 durch ein Peptid mit dem Strukturmotiv
DRQIKIWFQNRRMKWKKRKIPTEDEY oder Teilen desselben blockiert werden.
Als Teil desselben wird hierbei ein Peptid verstanden, das
- – mindestens in 10 aufeinanderfolgenden
Aminosäuren identisch zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv
ist; oder
- – mindestens zu 80%, insbesondere mindestens zu 90%
identisch ist zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv; oder
- – mindestens in 6, 7, 8 oder 9 von 10 aufeinanderfolgenden
Aminosäuren identisch ist zu dem vorstehend genannten Strukturmotiv.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei eine Konzentration
von 1–1000 μM zur Anwendung. In einer noch mehr
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration 50–400 μM
und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 100–200 μM.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner zumindest
eine der Kinasen IRF-Kinase TBK1, MAP Kinase, MAPK Kinase, MAPK
Kinase, MAPKK Kinase, MAPKKK Kinase, MEK1, MEK2, MEK5, MKK4/SEK,
MKK5, MKK6, MKK7, ERK1, ERK2, ERK3, ERK4, ERK5, ERK6, ERK7, ERK8,
JAK, JNK1, JNK2, p38 MAP Kinase, RK, p38/RK MAP Kinase, p30/RK MAP
Kinase, Phosphatidylinositol 3-Kinase, IRAK-1, IRAK-4, IKK-alpha,
IKK-beta, IKKgamma, IKK delta, IKK epsilon, TAK1, PKB Kinase, PKD1,
PKD2, MSK1 oder PKR blockiert werden. Bevorzugt wird mindestens
eine Kinase ausgewählt aus MAPKKK Kinase, MAPKK Kinase,
MAPK Kinase, MAP Kinase, p38 MAP Kinase, MEK1, MEK2, JNK, ERK1 und ERK2
blockiert. Weiterhin ist es bevorzugt, mehrere der vorstehend genannten
Kinasen zu blockieren.
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Erfindungsgemäß kann
die Kinase p38 MAPK und/oder PKB durch 4-(4-Fluorophenyl)-2-(4-methylsulfinylphenyl)-5-(4-pyridyl)-1H-imidazol
(SB203580) blockiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kommt
dabei eine Konzentration von 1–500 μM zur Anwendung.
In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform beträgt
die Konzentration 1–100 μM und in der am meisten
bevorzugten Ausführungsform 1–30 μM.
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Weiterhin
kann erfindungsgemäß die Kinase MEK1 und/oder
MEK2 durch 1,4-Diamino-2,3-dicyano-1,4-bis(o-amionophenylmercapto)butadien
(U0126) blockiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
kommt dabei eine Konzentration von 1–500 μM zur
Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Konzentration 1–100 μM und
in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 1–30 μM.
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Weiterhin
kann erfindungsgemäß die Kinase JNK 1,9-Pyrazoloanthrone
(SP600125) blockiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
kommt dabei eine Konzentration von 1–100 μM zur
Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Konzentration 1–30 μM und
in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 1–10 μM.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner zumindest
einer der Transkriptionsfaktoren IRF1, IRF3, IRF7, IRF9, IRF2, IRF4,
IRF5, IRF6, IRF8, STAT1, STAT2, NF-kB oder AP-1 blockiert werden.
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Erfindungsgemäß kann
der Transkriptionsfaktor NF-kB durch ein Peptid mit dem Strukturmotiv
DRQIKIWFQNRRMKWKKVQRKRQKLM oder Teilen desselben blockiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommt dabei eine Konzentration
von 0,1–1000 μM zur Anwendung. In einer noch mehr
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration
50–400 μM und in der am meisten bevorzugten Ausführungsform 100–200 μM.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch zumindest
ein Zytokin, zumindest ein Tumornekrosefaktor (TNF), zumindest ein
Interleukin und/oder zumindest ein Interferon blockiert werden,
die bei der angeborenen interzellulären Immunabwehr beteiligt
sind.
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Als
zu blockierendes Interferon kommt beispielsweise ein Interferon
des Typs I, insbesondere zumindest eines der Interferone, ausgewählt
aus Interferon–alpha, Interferon-beta, Interferon-gamma
oder Interferon-omega in Betracht. Als zu blockierendes Interleukin
kommt insbesondere Interleukin-1 in Betracht.
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Auch
kann zumindest ein Rezeptor für Zytokine blockiert werden,
insbesondere zumindest ein Rezeptor für Interferone, insbesondere
des Typs I, zumindest ein Rezeptor für Interleukine, und/oder
zumindest ein Rezeptor für Tumornekrosefaktoren.
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In
einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden mehrere
der vorstehend erwähnten Rezeptoren und/oder Proteine,
die an der Signaltransduktionskaskade zur Auslösung der
angeborenen intra- und/oder interzellulären Immunabwehr
beteiligt sind, blockiert. So können beispielsweise mehrere
Antikörper gegen TLR-Rezeptoren kombiniert werden, um additive
Effekte und/oder Synergieeffekte zu nutzen. Ebenso können beispielsweise
auch Inhibitoren und/oder Antikörper, und/oder Intrabodys,
und/oder Aptamere, und/oder Antagonisten, und oder siRNA gegen TLR-Rezeptoren
und/oder TLR assistierende Proteine und/oder Adaptermoleküle
und/oder Kinasen und/oder Transkriptionsfaktoren und/oder Zytokine
und/oder Zytokinrezeptoren kombiniert werden, um die Signaltransduktionskaskade
der angeborenen Immunabwehr zumindest teilweise zu unterbrechen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann ferner dazu benutzt
werden, die Transfektionsergebnisse von siRNA Transfektionen mit
nicht-viralen Genliefersystemen auf mehrerlei Weise zu verbessern.
Dabei kann die siRNA modifiziert oder unmodifiziert sein.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Mittel
zur Aktivierung der angeborenen Immunabwehr ein Agonist eingesetzt
werden.
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Zum
Einen kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu
genutzt werden durch eine Anregung des intrazellulären
Teils des angeborenen Immunsystems die RNA-Interferenzmaschinerie
zu aktivieren. Die Aktivierung gelingt durch die Belegung verschiedener
TLR Rezeptoren mit entsprechenden Agonisten, insbesonders aber durch
Belegung (und damit Aktivierung) der Rezeptoren TLR7 und TLR8. Die
Rezeptoren TLR7 und TLR8 befinden sich in den Endosomen und detektieren
ssRNA, wie sie bei einer Infektion eines RNA-Virus zu erwarten ist.
Die Aktivierung dieser Rezeptoren führt zu einem besonders
starken „antiviralen Status” zu dem eine aktive
RNA-Interferenzmaschinerie zugeordnet werden kann. Die Annahme,
dass es sich bei der RNA-Interferenz um einen Mechanismus zur Abwehr
von Viren handelt fügt sich zwanglos in das Gesamtbild.
Die Verbesserung der Transfektionsergebnisse von siRNA Transfektionen
weicht insofern von den Transfektionen mit anderem genetischen Material
ab, dass für einen guten Transfektionserfolg eine aktive
RNAi-Maschinerie zur Verfügung stehen muss, die Bestandteil
des angeborenen Immunsystems ist. Dabei überkompensiert
die aktive RNAi-Maschinerie den negativen Einfluss des angeborenen
Immunsystems auf die Aufnahme der siRNA.
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Bevorzugt
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die angeborene
intrazelluläre und/oder interzelluläre Immunabwehr
durch mindestens einen Agonisten für einen TL-Rezeptor,
insbesondere durch mindestens einen Agonisten für TLR7
und/oder TLR8, zumindest teilweise aktiviert werden.
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Erfindungsgemäß kann
der mindestens eine Agonist für TLR7 und/oder TLR8 ausgewählt
werden aus der Gruppe, umfassend Bropirimine (2-amino-5-bromo-6-phenyl-4-pyrimidinone),
Imidazochinoline, Thiazolochinoline, Guanosinanaloga und ssRNA.
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Bevorzugt
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der mindestens
eine Agonist Imiquimod (R837, 1-(2-methylpropyl)-1H-imidazol[4,5-c]quinolin-4-amine),
Resiquimod (R848, 4-amino-2-(ethoxymethyl)-a,a-dimethyl-1 H-imidazo[4,5-c]quinoline-1-ethanol)
oder Gardiquimod (1-(4-amino-2-ethylamino methylimidazo-[4,5-c]quinolin-1-yl)-2-methylpropan-2-ol);
oder CL075 oder CL097; oder Loxoribine (7-allyl-7,8-dihydro-8-oxo-guanosin)
oder Isatoribine (7-Thia-8-oxoguanosin); oder ssRNA mit U und/oder
GU reichen Sequenzen, insbesondere ssRNA mit den Sequenzmotiven
UGUGU und/oder GUCCUUCAA, sein.
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Imiquimod
kann in einer Konzentration von 0,1–100 μg/ml,
bevorzugt in einer Konzentration von 0,1–20 μg/ml,
und am meisten bevorzugt in einer Konzentration von 0,1–10 μg/ml.
Die Zugabe findet bevorzugt zur gleichen Zeit wie die Transfektion
und/oder später statt.
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Vorzugsweise
hat dis ssRNA eine Länge von mindestens 15 Basen. Ferner
kann die ssRNA ein Phosphothioatrückgrat haben. Beispielsweise
kann eine ssRNA mit 20 Nukleotiden Länge in einer Konzentration von
0,1–100 μg/ml, bevorzugt 0,1–20 μg/ml,
und am meisten bevorzugt 0,1–10 μg/ml eingesetzt
werden. Die Zugabe der ssRNA findet bevorzugt zur gleichen Zeit
wie die Transfektion und/oder nach der Transfektion statt.
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Weiters
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die angeborene
intrazelluläre und/oder interzelluläre Immunabwehr
durch mindestens einen Agonisten für Rezeptoren von antiviralen
Zytokinen, insbesondere durch Interferon-beta oder Interferon gamma,
zumindest teilweise aktiviert werden.
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Die
zellgängigen Agonisten können vor, während
oder nach dem eigentlichen siRNA-Transfektionsschritt direkt zum
Medium der Zellen gegeben werden. Die ssRNA und deren Analoga müssen
dabei mit geeigneten Transfektionsreagentien komplexiert werden,
da sie von Haus aus nicht zellgängig sind und damit die in
den Endosomen liegenden TLRs nicht erreichen. Es ist auch möglich
die Agonisten in Lipo- oder Polyplexe mitsamt der siRNA miteinzubauen
oder durch Derivatisierung mit Alkyketten die Agonisten in die Lipidmembranen
der Liposomen bzw. Lipoplexe miteinzubauen, die aus den eigentlichen
transfektionsaktiven kationischen Lipiden und möglicher
Colipide wie z. B. DOPE bestehen.
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Zum
Zweiten kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu
genutzt werden durch eine Anregung des interzellulären
Teils des angeborenen Immunsystems die RNA-Interferenzmaschinerie
zu aktivieren. Die Aktivierung gelingt über die Belegung
von Rezeptoren von antiviralen Zytokinen mit geeigneten Agonisten.
In einer bevorzugten Ausführung kommt dabei Interferon
beta und/oder Interferon gamma in einer Konzentration von 1–10000
U/ml zur Anwendung. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
beträgt die Konzentration 1–5000 und in der am
meisten bevorzugten Ausführungsform 1–2000 U/ml.
Die Zugabe findet bevorzugt zur gleichen Zeit wie die Transfektion
und/oder später statt.
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Zum
Anderen kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu
genutzt werden, Teile des adaptiven Immunsystems zu stimulieren,
die für die Aktivierung der siRNA-Maschinerie geeignet
sind und gleichzeitig andere Teile zu blockieren, die z. B. durch
eine Herunterregelung der Endozytose Enfluss auf die Menge der eingetragenen
siRNA haben. Dabei können Synergieffekte genutzt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren können
die Zellen bis zu 4 Tage, vorzugsweise bis zu 18 Stunden, insbesondere
bis zu 6 Stunden vor der Transfektion mit dem mindestens einen Mittel
zur zumindest teilweisen Aktivierung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr behandelt werden.
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Ferner
können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Zellen bis zu 2 Tage, vorzugsweise bis zu 12 Stunden, insbesondere
bis zu 6 Stunden nach der Transfektion mit dem mindestens einen
Mittel zur zumindest teilweisen Aktivierung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr behandelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann weiters dazu genutzt
werden eine unerwünschte Reaktion des angeborenen Immunsystems
zu verhindern und damit eine veränderte Genexpression der
Zelle. Dies ist insbesondere bei in vivo Anwendungen und bei der
Aufklärung von Proteinfunktionen durch siRNA Transfektionen
in komplexen Signal-Pathways von besonderer Bedeutung. Häufig
sind verschiedene Signaltransduktionswege der Zelle auch mit den
Signaltransduktionswegen des angeborenen Immunsystems gekoppelt.
Bei einem Knockdown eines Proteins, der gleichzeitig den physiologischen
Status der Zelle massiv beeinflusst, ist die Zuordung der Funktion
zum Protein erschwert. Um dies zu vermeiden kann das erfindungsgemäße
Verfahren dazu genutzt werden, die Antwort des angeborenen Immunsystems
teilweise oder vollständig zu blockieren.
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Erfindungsgemäß wird
ferner eine Zusammensetzung bereitgestellt, die zumindest zwei der
folgenden Komponenten umfasst:
- a) ein nicht-virales
Genliefersystem,
- b) genetisches Material, und
- c) ein Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
oder Aktivierung der angeborenen intrazellulären und/oder
interzellulären Immunabwehr.
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Auch
wird erfindungsgemäß ein Kit of Parts vorgesehen,
der zumindest zwei der folgenden Komponenten umfasst:
- a) ein nicht-virales Genliefersystem,
- b) genetisches Material, und
- c) ein Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
oder Aktivierung der angeborenen intrazellulären und/oder
interzellulären Immunabwehr.
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Erfindungsgemäß umfasst
das nicht-virale Genliefersystem insbesondere ein kationisches Lipid,
ein kationisches Polymer, ein kationisches Protein und/oder eine
Verbindung, die eine DNA und/oder RNA-bindende Domäne aufweist
und rezeptorvermittelte Endozytose oder einen Membrantransfer auslösen
kann.
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Erfindungsgemäß kann
als genetisches Material beispielsweise genetisches Material zur
Reparatur eines Gendefekts, z. B. genetisches Material, insbesondere
modifizierte oder unmodifizierte ssDNA, modifizierte oder unmodifizierte
dsDNA, modifizierte oder unmodifizierte ssRNA, modifizierte oder
unmodifizierte dsRNA und/oder modifizierte oder unmodifizierte siRNA
eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß kann
als Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung und/oder
Aktivierung der angeborenen intrazellulären und/oder interzellulären
Immunabwehr zumindest ein aktivitätsmindernder oder aktivitätssteigernder
Effektor eingesetzt werden.
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Weiterhin
kann erfindungsgemäß als Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr ein Antikörper,
Intrabody, Aptamer, Antagonist, Inhibitor und/oder eine siRNA eingesetzt
werden.
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Bevorzugt
kann der/die als Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
der angeborenen intrazellulären und/oder interzellulären
Immunabwehr verwendete Antikörper, Intrabody, Aptamer,
Antagonisten, Agonisten, Inhibitor und/oder siRNAzumindest eine
Signaltransduktionskaskade des angeborenen Immunsystems blockieren.
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Weiterhin
kann erfindungsgemäß als Mittel zur zumindest
teilweisen Aktivierung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr ein Agonist eingesetzt
werden.
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Bevorzugt
kann der/die als Mittel zur zumindest teilweisen Aktivierung der
angeborenen intrazellulären und/oder interzellulären
Immunabwehr verwendete Agonist zumindest eine Signaltransduktionskaskade
des angeborenen Immunsystems aktivieren.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr die Basensequenz TTAGGG
umfassen.
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Auch
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr genetisches Material
umfassen, das einen Knock-down eines Proteins einer Signaltransduktionskaskade
des angeborenen Immunsystems bewirken kann.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr genetisches Material
umfassen, das zur Expression eines Proteins führen kann,
welches die Aktivität eines Proteins in einer Signaltransduktionskaskade
des angeborenen Immunsystems blockieren kann.
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Ferner
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr zumindest ein Peptid:
- (i) DRQIKIWFQNRRMKWKKVQRKRQKLM;
- (ii) DRQIKIWFQNRRMKWKKRDVLPGT; oder
- (iii) DRQIKIWFQNRRMKWKKRKIPTEDEY; oder
- (iv) eine Kombination aus mindestens zwei der Peptide (i) bis
(iii); oder
- (v) ein Peptid, das mindestens in 10 aufeinanderfolgenden Aminosäuren identisch
zu (i), (ii) oder (iii) ist; oder
- (vi) ein Peptid, das mindestens zu 80%, insbesondere mindestens
zu 90% identisch ist zu (i), (ii), oder (iii); oder
- (vii) ein Peptid, das in mindestens 6, 7, 8 oder 9 von 10 aufeinanderfolgenden
Aminosäuren identisch ist zu (i), (ii) oder (iii)
umfassen.
-
Auch
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr Cortison, Cortisol,
Cloprednol, Prednison, Prednisolon, Methylprednisolon, Deflazacort,
Flourcortolon, Triamcinolon, Dexamethason oder Betamethason oder
ein anderes Glucocorticoid oder einen anderen Glucocorticoidrezeptoragonist
oder einen anderen Glucocoriciodvorläufer oder einen anderen
Glucocorticoidrezeptoragonisten-Vorläufer umfassen.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Mittel zur zumindest
teilweisen Unterdrückung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr 4-(4-Fluorophenyl)-2-(4-methylsulfinylphenyl)-5-(4-pyridyl)-1H-imidazol
(SB203580), 1,4-Diamino-2,3-dicyano-1,4-bis(o-amionophenylmercapto)butadien
(U0126) oder 1,9-Pyrazoloanthrone (SP600125) umfassen.
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Als
erfindungsgemäßes Mittel zur Aktivierung der angeborenen
intrazellulären und/oder interzellulären Immunabwehr
kann ferner Imiquimod (R837, 1-(2-methylpropyl)-1H-imidazol[4,5-c]quinolin-4-amine),
Resiquimod (R848, 4-amino-2-(ethoxymethyl)-a,a-dimethyl-1H-imidazo[4,5-c]quinoline-1-ethanol)
oder Gardiquimod (1-(4-amino-2-ethylaminomethylimidazo-[4,5-c]quinolin-1-yl)-2-methylpropan-2-ol),
CL075, CL097, Loxoribine (7-allyl-7,8-dihydro-8-oxoguanosin), Isatoribine
(7-Thia-8-oxoguanosin), oder Bropirimine (2-amino-5-bromo-6-phenyl-4-pyrimidinone)
eingesetzt werden.
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Ferner
kann das Mittel zur Aktivierung der angeborenen intrazellulären
und/oder interzellulären Immunabwehr eine ssRNA mit U und/oder
GU reichen Sequenzen umfassen, vor allem mit den Sequenzmotiven UGUGU
und/oder GUCCUUCAA. Bevorzugt kann die ssRNA eine Länge
von mindestens 15 Basen haben. Die ssRNA kann auch ein Phosphothioatrückgrat
haben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere
der vorstehend genannten Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
und/oder Aktivierung der Immunabwehr miteinander kombiniert werden,
d. h. es können zwei, drei oder mehrere Komponenten in
dem erfindungsgemäßen Mittel zur zumindest teilweisen Unterdrückung
und/oder Aktivierung der angeborenen intrazellulären und/oder
interzellulären Immunabwehr eingesetzt werden. Ebenso ist
es möglich mehrere der vorstehend genannten Komponenten
a) und/oder b) und/oder c) einzusetzen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kit of Parts können:
- – alle Komponenten getrennt voneinander
vorliegen, oder
- – die Komponenten a) und b) gemeinsam, oder
- – die Komponenten a) und c) gemeinsam, oder
- – die Komponenten b) und c) gemeinsam vorliegen.
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So
können die Komponenten entweder getrennt voneinander z.
B. in Glas- oder Plastikbehälter vorliegen, die gemeinsam
verpackt sind, oder die Komponenten können zu zweit oder
zu mehreren in entsprechenden Behältern bereitgestellt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung und/oder der
erfindungsgemäße Kit of Parts können
zur Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens eingesetzt werden.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung als
pharmazeutische Zusammensetzung vorliegen.
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Weiterhin
kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung oder
Kit of parts zur Behandlung einer Krankheit durch Gentherapie verwendet
werden.
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Bei
der Krankheit kann es sich beispielsweise um cystische Fibrose,
Muskeldystrophie, Phenylketonurie, Ahornsirupkrankheit, Propionazidämie,
Methylmalonazidämie, Adenosindeaminasemangel, Hypercholesterinämie,
Hämophilie, β-Thalassämie, Krebs, eine
Viruserkrankung, eine Degeneration der Macula, Amyotropische Lateral-Sklerose
und/oder eine Entzumndungserkrankung handeln.
-
Die
vorliegende Erfindung kann auch dazu genutzt werden Transfektionen
durchzuführen, ohne das Expressionprofil der Zellen in
einem ungewünschten Ausmaß zu verändern.
Von besonderem Interesse ist dies bei in vivo Anwendungen, da hier
die Aktivierung des Immunsystems häufig ein Problem darstellt.
-
Besonders
auch bei der Untersuchung von Signaltransduktionswegen durch den
Knockdown eines beteiligten Proteins durch siRNA ist es unerwünscht,
dass übrige Expressionsprofil der Zelle unnötig
zu verändern, insbesondere da bekannt ist, dass die Signaltransduktionskaskaden
sich gegenseitig häufig beeinflussen.
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Beispiele
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Allgemeines Material:
-
- 1. Hela Zellen
- 2. Metafectene Pro, T040-1.0, Biontex Laboratories
- 3. 24-Well-Platte, TPP, Produktnummer 92024
- 4. 48-Well-Platten, Corning Inc., Costar, Produktnummer 3548
- 5. DMEM, PAA, Kat-Nr. E15-883
- 6. FCS Mycoplex, PAA, Kat-Nr. E15-773
- 7. pCMV-lacZ, Produktnr.: PF462-060207, Plasmidfactory, c =
1 mg/ml in WFI
- 8. β-Galaktosidase Assay Kit, Stratagene
- 9. Hela Luc-Zellen (stabil mit Luciferase transfizierte Zellen)
- 10. Luciferase Assay Kit, Promega
- 11. BCA Protein Assay Kit, Thermo Scientific, Prod-Nr.: 23227
- 12. Dimethylsulfoxid (DMSO für die Molekularbiologie),
Fluka; No. 41639
- 13. siRNA, entsalzt, 30 pMol/μl in Universal Buffer
(siMAX von MWG) gerichtet gegen Luciferase GL3 (anti-Luciferase-siRNA):
Sense
Sequence: CUUACGCUGAGUACUUCGAtt
Antisense Sequence: UCGAAGUACUCAGCGUAAGtt
Non-specific
control:
Sense Sequence: AGGUAGUGUAAUCGCCUUGtt
Antisense
Sequence: CAAGGCGAUUACACUACCUtt
-
Beispiel 1
-
Material:
-
- 1. Sheep Polyclonal Antibody against human IFNβ,
PBL Biomedical Laboratories, Product Number 31400-1, 0,25 mg/ml
(estimate), 2 × 104 Units/ml.
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 24 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 2,3 × 105 Zellen in
ein Well in 500 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Zunächst
wird der Antikörper (Sheep Polyclonal Antibody against
human IFNβ) aufgetaut. Anschließend wird er mit
400 μl PBS (Phosphate Buffered Saline) versetzt und sanft
gemischt. Er hat jetzt eine Konzentration von 0,05 μg/μl.
Anschließend werden die Wells der 24 Well Platte mit folgenden
Mengen Antikörper versorgt:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0 μg
(0 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 3 μg
(60 μl) |
B | 0 μg
(0 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 3 μg
(60 μl) |
C | 0 μg
(0 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 3 μg
(60 μl) |
D | 0 μg
(0 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 3 μg
(60 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 0,5 h inkubiert. Derweilen werden
die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 26 μl DNA (pCMV-lacZ)
in 1300 μl PBS einpipettiert und durch sanftes Auf- und
Abpipettieren gemischt. 104 μl Metafectene Pro werden ebenfalls
in 1300 μl PBS einpipettiert und durch sanftes Auf und
Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen gemischt
und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 100 μl der Lipoplexlösung
in jedes Well gegeben. Anschließend wird 24 h in einem
CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium der Zeilen C und D erneuert. Die Schritte
Lipoplexherstellung und Transfektion werden für diese Zeilen
wiederholt. Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Die
Effizienz der Transfektion wird mit dem β-Galaktosidase
Assay Kit nach Vorgaben des Herstellers durchgeführt. Die
Platten werden so lange entwickelt bis im Mikroplate-Reader eine
Gelbfärbung mit einer Absorption von 1-2 gemessen wird
und anschließend sofort gestoppt. Die Inkubationszeit wird
anschließend notiert. Die Werte werden mit dem Mikroplate-Reader
ausgelesen, und der Mittelwert gebildet.
Ergebnis:
Inkubationszeit
9,5 min Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0,717 | 0,689 | 0,650 | 0,652 | 0,635 | 0,509 |
B | 0,668 | 0,672 | 0,690 | 0,679 | 0,714 | 0,525 |
C | 0,858 | 0,823 | 1,228 | 1,690 | 1,852 | 0,975 |
D | 1,501 | 1,805 | 1,518 | 1,886 | 2,017 | 1,909 |
-
Die
Zeilen A und B stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Zeilen C und D stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A&B/2 | 0,6925 | 0,6805 | 0,6700 | 0,6655 | 0,6745 | 0,5170 |
C&D/2 | 1,1810 | 1,3140 | 1,3730 | 1,7880 | 1,9345 | 1,4420 |
-
-
Beispiel 2
-
Material:
-
- 1. Mouse monoclonal Antibody against Human Interferone Alpha/Beta
Receptor Chain 2 (CD118), clone MMHAR-2, Isotype lg2a, C = 0,5 mg/ml
in PBS (Phosphat buffered saline) containing 0,1% bovine serum albumin (BSA),
PBL Biomedical Laboratories, Product-No: 21385
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
Analog
Beispiel 1
-
Abweichungen:
-
Zunächst
wird der Antikörper (Mouse monoclonal Antibody against
Human Interferone Alpha/Beta Receptor Chain) mit 400 μl
PBS (Phosphate Buffered Saline) versetzt und sanft gemischt. Er
hat jetzt eine Konzentration von 0,1 μg/μl. Die
Wells der 24 Well Platte werden mit folgenden Mengen Antikörper
versorgt:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0 μg
(0 μl) | 0,5 μg
(5 μl) | 1 μg
(10 μl) | 2 μg
(20 μl) | 3 μg
(30 μl) | 6 μg
(60 μl) |
B | 0 μg
(0 μl) | 0,5 μg
(5 μl) | 1 μg
(10 μl) | 2 μg
(20 μl) | 3 μg
(30 μl) | 6 μg
(60 μl) |
C | 0 μg
(0 μl) | 0,5 μg
(5 μl) | 1 μg
(10 μl) | 2 μg
(20 μl) | 3 μg
(30 μl) | 6 μg
(60 μl) |
D | 0 μg
(0 μl) | 0,5 μg
(5 μl) | 1 μg
(10 μl) | 2 μg
(20 μl) | 3 μg
(30 μl) | 6 μg
(60 μl) |
-
Die
Lipoplexzugabe erfolgt nach 5 h Inkubationszeit mit dem Antikörper
Ergebnis:
Inkubationszeit:
4 min
-
Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 1,269 | 1,113 | 1,163 | 1,185 | 1,214 | 1,084 |
B | 1,132 | 1,102 | 1,088 | 1,229 | 1,113 | 1,154 |
C | 1,127 | 1,438 | 1,533 | 1,378 | 1,504 | 1,367 |
D | 1,395 | 1,393 | 1,377 | 1,417 | 1,459 | 1,467 |
-
Die
Zeilen A und B stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Zeilen C und D stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A&B/2 | 1,2005 | 1,1075 | 1,1255 | 1,2070 | 1,1635 | 1,1190 |
C&D/2 | 1,2610 | 1,4155 | 1,4550 | 1,3975 | 1,4815 | 1,4170 |
-
-
Beispiel 3
-
Material:
-
1.
ODN (Full PTO = Phosphothioatoligo): Seq.: 5'TTT AGG GTT AGG GTT
AGG GTT AGG G-3'; 0,2 μmol synthesis scale, Purification:
HPLC+NAP, lyophilisiert, 213,8 μg; TLR9 Antagonist
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Analog
Beispiel 1
-
2. Tag:
-
Zunächst
wird der TLR9 Antagonist (ODN). Anschließend wird es in
956 μl sterilem bidest Wasser gelöst. Er hat jetzt
eine Konzentration von 0,25 μg/μl.
-
Lipoplexherstellung:
-
Lipoplexe
folgender Zusammensetzung werden für die Zellen der jeweiligen
Wells der 24 Well Platte mit den Zellen hergestellt (DNA = pCMV-LacZ;
ODN = TLR9 Antagonist):
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,0 μg
(0,0 μl)
ODN
2,0 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,1 μg
(0,4 μl)
ODN
2,4 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,2 μg
(0,8 μl)
ODN
2,8 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,3 μg
(1,2 μl)
ODN
3,2 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,4 μg
(1,6 μl)
ODN
3,6 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,5 μg
(2,0 μl)
ODN
4,0 μl
M.
Pro |
| 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,0 μg
(0,0 μl)
ODN
2,0 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,1 μg
(0,4 μl)
ODN
2,4 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,2 μg
(0,8 μl)
ODN
2,8 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,3 μg
(1,2 μl)
ODN
3,2 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,4 μg
(1,6 μl)
ODN
3,6 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,5 μg
(2,0 μl)
ODN
4,0 μl
M.
Pro |
| 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,0 μg
(0,0 μl)
ODN
2,0 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,1 μg
(0,4 μl)
ODN
2,4 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,2 μg
(0,8 μl)
ODN
2,8 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,3 μg
(1,2 μl)
ODN
3,2 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,4 μg
(1,6 μl)
ODN
3,6 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,5 μg
(2,0 μl)
ODN
4,0 μl
M.
Pro |
| 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,0 μg
(0,0 μl)
ODN
2,0 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,1 μg
(0,4 μl)
ODN
2,4 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,2 μg
(0,8 μl)
ODN
2,8 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,3 μg
(1,2 μl)
ODN
3,2 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,4 μg
(1,6 μl)
ODN
3,6 μl
M.
Pro | 0,5 μg
(0,5 μl)
DNA
0,5 μg
(2,0 μl)
ODN
4,0 μl
M.
Pro |
-
Die
DNA für jedes Well wird in 100 μl PBS gelöst
und die entsprechende Menge ODN zupipettiert und gemischt. Anschließend
werden die entsprechenden Mengen Metafectene Pro zupipettiert und
nochmals gemischt. Danach wird für 15 min inkubiert und
die Lipoplexe auf die Zellen in den korrespondierenden Wells gegeben.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium der Zeilen C und D erneuert. Die Schritte
Lipoplexherstellung und Transfektion werden für diese Zeilen
wiederholt.
-
Des
Weiteren werden bei den Zeilen A und B je 500 μl Medium
in die Wells hinzugegeben.
-
Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beipiel 1
Ergebnis:
Inkubationszeit: 80 min Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0,431 | 0,400 | 0,448 | 0,404 | 0,419 | 0,566 |
B | 0,415 | 0,453 | 0,419 | 0,435 | 0,696 | 0,543 |
C | 0,573 | 0,966 | 0,748 | 1,054 | 0,820 | 1,234 |
D | 0,778 | 0,898 | 1,312 | 1,302 | 1,195 | 1,352 |
-
Die
Zeilen A und B stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Zeilen C und D stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A&B/2 | 0,4230 | 0,4265 | 0,4335 | 0,4195 | 0,5570 | 0,5545 |
C&D/2 | 0,6575 | 0,9320 | 1,0300 | 1,1780 | 1,0075 | 1,2930 |
-
-
Beispiel 4
-
Der
TLR 7,8 und 9 detektieren fremde RNA oder DNA in den Endosomen.
Auf deren cytosolischer Seite bindet das Adaptermolekül
MyD88. Dieses Protein besteht aus zwei Proteinketten, die durch
Homodimerierung das biologisch aktive Adaptormolekül bilden.
Peptide mit dem Sequenzmotiv RDVLPGT verhindern diese Homodimerisierung,
indem sie selbst an die Monomeren binden. Diese Peptide sind allerdings
in der Regel nicht zellgängig. Sie können aber
mit einer „Protein transduction sequence” (PTO)
versehen werden. Eine solche Sequenz ist z. B.
-
DRQIKIWFQNRRMKWKK.
Das komplette Peptid ist damit in der Lage in Zellen einzudringen
und die Signaltransduktion der TLRs zu unterbindet. Ein solches
komplettes Peptid wird von der Firma Imgenex kommerziell angeboten.
-
Material:
-
- 1. Imgenex, MyD88 homodimerisation Inhibitory Peptide Set,
Product Nr. IMG, 2005-1, 2 mg, lyophilisiert, MW 3100, Sequence:
DRQIKIWFQNRRMKWKKRDVLPGT
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 24 Well Platte ausgesäht. Dabei
wird eine Zellzahl von 1,5 × 105 Zellen in
ein Well in 200 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
Vorbereiten des Inhibitors:
-
Von
dem MyD88-Homodimerisation-Inhibitor Peptid wird, den Angaben des
Herstellers folgend, eine 5 mM Lösung in PBS hergestellt.
-
Anschließend
werden die Wells mit folgenden Mengen Inhibitor versorgt, um die
entsprechenden Konzentrationen einzustellen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0 μl
(0 μM) | 2 μl
(50 μM) | 4 μl
(100 μM) | 8 μl
(200 μM) | 12 μl
(300 μM) | 16 μl
(400 μM) |
-
Anschließend
wird für 24 h im CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Zuerst
werden 300 μl komplettes Medium zu jedem Well gegeben.
-
Darauf
folgend werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 13 μl
DNA (pCMV-lacZ) in 650 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 52 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 650 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Anschließend werden
beide Lösungen gemischt und 15 min inkubiert. Am Ende werden
jeweils 100 μl der Lipoplexlösung in jedes Well
gegeben. Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1
Ergebnis: Inkubationszeit: 4 min Mittelwert aller 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
A | 0,850 | 1,120 | 1,268 | 1,555 | 1,518 | 1,442 |
-
-
Beipiel 5
-
Weitere
Versuche mit Antikörpern gegen Rezeptoren & Zytokine
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 1,2 × 105 Zellen in
ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Der
Antikörper wird mit PBS auf eine Konzentration von 0,05 μg/μl
eingestellt.
-
Anschließend
werden die Wells der 48 Well Platte mit folgenden Mengen Antikörper
versorgt:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0 μg
(0 μl) | 0 μg
(0 μl) | 0 μg
(0 μl) | 0 μg
(0 μl) |
B | 0,25 μg
(5 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,25 μg
(5 μl) | 0,25 μg
(5 μl) |
C | 0,5 μg
(10 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 0,5 μg
(10 μl) | 0,5 μg
(10 μl) |
D | 1 μg
(20 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1 μg
(20 μl) | 1 μg
(20 μl) |
E | 1,5 μg
(30 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 1,5 μg
(30 μl) | 1,6 μg
(30 μl) |
F | 3 μg
(60 μl) | 3 μg
(60 μl) | 3 μg
(60 μl) | 3 μg
(60 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator je nach Antikörper für 5 oder
0,5 h inkubiert.
-
Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 13 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 650 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 52 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 650 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium der Spalten 3 und 4 erneuert. Die Schritte
Lipoplexherstellung und Transfektion werden für diese Zeilen
wiederholt.
-
Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Antikörper:
Mouse
Anti-human-CD282 Antibody (= anti TLR2), monoclonal, AbD Serotec,
Kat-nr.: MCA2484EL
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper
vor der Transfektion: 5h
Entwicklungszeit Reportergenassay
[min]: 5 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,65 | 0,66 | 1,08 | 1,18 |
B | 0,61 | 0,68 | 1,12 | 1,07 |
C | 0,72 | 0,70 | 1,70 | 1,21 |
D | 0,67 | 0,76 | 1,82 | 1,34 |
E | 0,67 | 0,86 | 1,62 | 1,66 |
F | 0,64 | 0,67 | 1,56 | 1,34 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 0,65 | 0,64 | 0,71 | 0,71 | 0,76 | 0,65 |
3&4/2 | 1,13 | 1,09 | 1,45 | 1,58 | 1,65 | 1,45 |
-
-
Antikörper:
Mouse
Anti-humanTLR3 Antibody, monoclonal, Lifespan Biosciences Kat-nr.:
LS-C18685
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper vor
der Transfektion: 5 h
Entwicklungszeit Reportergenassay [min]:
5,5 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,72 | 0,64 | 1,30 | 1,32 |
B | 0,64 | 0,67 | 1,42 | 1,30 |
C | 0,75 | 0,73 | 1,54 | 1,59 |
D | 0,75 | 0,86 | 1,71 | 1,69 |
E | 0,89 | 0,82 | 1,65 | 1,95 |
F | 0,76 | 0,82 | 1,83 | 1,65 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 0,68 | 0,65 | 0,74 | 0,80 | 0,85 | 0,79 |
3&4/2 | 1,31 | 1,36 | 1,56 | 1,70 | 1,80 | 1,74 |
-
-
Antikörper:
Mouse
Anti-human-CD284 Antibody (= anti TLR4), monoclonal, AbD Serotec,
Kat-nr.: MCA2061EL
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper
vor der Transfektion: 5 h
Entwicklungszeit Reportergenassay
[min]: 5,5 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,65 | 0,65 | 1,03 | 1,22 |
B | 0,67 | 0,65 | 1,44 | 1,67 |
C | 0,74 | 0,64 | 1,42 | 1,17 |
D | 0,78 | 0,69 | 1,57 | 1,38 |
E | 0,74 | 0,73 | 1,59 | 1,63 |
F | 0,78 | 0,71 | 1,82 | 1,56 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 0,65 | 0,66 | 0,69 | 0,73 | 0,73 | 0,74 |
3&4/2 | 1,12 | 1,55 | 1,29 | 1,47 | 1,61 | 1,69 |
-
-
Antikörper:
Antikörper:
Mouse Anti human TLR1 Antibody (monoclonal, 0.05% Natriumazid, 100 μg
Lyophilisat); Invivogen, No. Mab-htlr1.
-
Zur
Entfernung des Natriumazides wurde der Antikörper gegen
PBS dialysiert: Dialysemembran: Spectra/Por DispoDialyser (500 μl,
Celluloseestermembran, 25000 Da Molecular Weight Cut-Off); Spectrum Laboratories;
No. 135492, Lot 3224004.
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper
vor der Transfektion: 5 h
Entwicklungszeit Reportergenassay
[min]: 4 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 1,055 | 1,225 | 1,683 | 1,627 |
B | 1,354 | 1,328 | 1,905 | 1,798 |
C | 1,346 | 1,516 | 2,033 | 1,914 |
D | 1,401 | 1,367 | 2,106 | 1,827 |
E | 1,260 | 1,488 | 2,063 | 1,841 |
F | 1,085 | 1,020 | 1,816 | 1,712 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 1,140 | 1,341 | 1,431 | 1,384 | 1,374 | 1,053 |
3&4/2 | 1,655 | 1,852 | 1,974 | 1,966 | 1,952 | 1,764 |
-
-
Antikörper:
Bender
Medsystems, Anti-human IFN-omega Antikörper, monoclonal,
100 μg in 100 μl PBS (c = 1 μg/μl),
azide free, Kat-nr.: BMS155 (Anikörper-online: ABIN 123937).
Vorinkubationszeit
mit dem Antikörper vor der Transfektion: 0,5 h
Entwicklungszeit
Reportergenassay [min]: 12 min Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,51 | 0,52 | 1,26 | 1,47 |
B | 0,50 | 0,50 | 1,27 | 1,19 |
C | 0,49 | 0,51 | 1,14 | 1,18 |
D | 0,47 | 0,50 | 1,32 | 1,42 |
E | 0,50 | 0,53 | 1,45 | 1,46 |
F | 0,55 | 0,57 | 1,71 | 2,18 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 0,51 | 0,50 | 0,50 | 0,48 | 0,51 | 0,56 |
3&4/2 | 1,36 | 1,23 | 1,16 | 1,37 | 1,45 | 1,94 |
-
-
Beispiel 6
-
Weitere
Versuche mit Antagonisten
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Analog
Beispiel 5
-
2.Tag:
-
Der
Antagonist wird mit PBS auf eine Konzentration von 0,025 μg/μl
eingestellt.
-
Anschließend
werden die Wells der 48 Well Platte mit folgenden Mengen Antikörper
versorgt:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0
ng (0 μl) | 0
ng (0 μl) | 0
ng (0 μl) | 0
ng (0 μl) |
B | 0,0625
ng
(2.5 μl) | 0,0625
ng
(2.5 μl) | 0,0625
ng
(2.5 μl) | 0,0625
ng
(2.5 μl) |
C | 0,125
ng (5 μl) | 0,125
ng (5 μl) | 0,125
ng (5 μl) | 0,125
ng (5 μl) |
D | 0,250
ng (10 μl) | 0,250
ng (10 μl) | 0,250
ng (10 μl) | 0,250
ng (10 μl) |
E | 0,375
ng (15 μl) | 0,375
ng (15 μl) | 0,375
ng (15 μl) | 0,375
ng (15 μl) |
F | 0,75
ng (30 μl) | 0,75
ng (30 μl) | 0,75
ng (30 μl) | 0,75
ng (30 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 7 inkubiert. Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 13 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 650 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 52 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 650 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Analog
Beispiel 5
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Antagonist:
Human
Interleukin-1 Receptor Antagonist (IL1-ra Human), Biomol, Kat.-Nr.:
54592
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper vor der
Transfektion: 7h
Entwicklungszeit Reportergenassay [min]: 10 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,436 | 0,433 | 0,932 | 0,820 |
B | 0,427 | 0,448 | 0,791 | 1,021 |
C | 0,415 | 0,435 | 0,856 | 1,185 |
D | 0,393 | 0,439 | 1,035 | 1,026 |
E | 0,392 | 0,460 | 1,076 | 1,081 |
F | 0,443 | 0,455 | 1,161 | 1,207 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 0,435 | 0,437 | 0,425 | 0,416 | 0,426 | 0,449 |
3&4/2 | 0,876 | 0,906 | 1,020 | 1.030 | 1,078 | 1,184 |
-
-
Beispiel 7
-
Weiterer
Versuch mit einem Kinase-Inhibitor:
p38 MAP Kinase Inhibitor
und PKB Kinase Inhibitor:
4-(4-Fluorophenyl)-2-(4-methylsulfinylphenyl)-5-(4-pyridyl)-1H-imidazol,
SB203580, MW = 377,44, 5 mg, Invivogen, Kat.-Nr.: tlrl-sb20.
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 0,8 × 105 Zellen in
ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
1
mg Inhibitor wird in 20 μl DMSO gelöst (Stocklösung).
Anschließend wird mit PBS 1:100 verdünnt (Arbeistlösung).
Anschließend werden die Wells der 48 Well Platte mit folgenden
Mengen Inhibitor versorgt:
| F | E | D | C | B | A |
1 | 0 μM
(0 μl) | 5 μM
(0,95 μl) | 10 μM
(1,9 μl) | 20 μM
(3,8 μl) | 25 μM
(4,75 μl) | 30 μM
(5,7 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 2 h inkubiert. Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 5 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 250 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 20 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 250 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 48 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Vorinkubationszeit
mit dem Inhibitor vor der Transfektion: 2h
Entwicklungszeit
Reportergenassay [min]: 9 Mittelwert von 3 Messungen:
| F | E | D | C | B | A |
1 | 1,01 | 1,16 | 1,18 | 1,28 | 1,36 | 1,48 |
-
-
Beispiel 8
-
Weiterer
Versuch mit einem Kinase-Inhibitor:
MEK1 und MEK2 Inhibitor:
U0126,
1,4-Diamino-2,3-dicyano-1,4-bis(o-amionophenylmercapto)butadiene,
MW = 380,5, Invivogen, Kat.-Nr.: tlr-u0126.
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 0,8 ×105 Zellen in
ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
1
mg Inhibitor wird in 100 μl DMSO gelöst (Stocklösung).
Anschließend wird mit PBS 1:20 verdünnt (Arbeitslösung).
Anschließend werden die Wells der 48 Well Platte mit folgenden
Mengen Inhibitor versorgt:
| F | E | D | C | B | A |
1 | 0 μM
(0 μl) | 5 μM
(0,95 μl) | 10 μM
(1,9 μl) | 25 μM
(4,75 μl) | 50 μM
(9,5 μl) | 75 μM (14,25 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 2 h inkubiert. Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 5 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 250 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 20 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 250 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 48 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium erneuert und die in der Tabelle angegebenen
Inhibitormengen ersetzt. Die Schritte Lipoplexherstellung und Transfektion
werden ohne Inkubationszeit wiederholt. Anschließend wird 24
h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Vorinkubationszeit
mit dem Inhibitor vor der Transfektion: 2h
Entwicklungszeit
Reportergenassay [min]: 10 Mittelwert von 3 Messungen:
| F | E | D | C | B | A |
1 | 0,63 | 0,72 | 0,92 | 0,79 | 0,90 | 0,97 |
-
-
Beispiel 9
-
Weiterer
Versuch mit Inhibitoren gegen die Adaptermoleküle TRAF6,
MyD88, und den Transkriptionsfaktor NF-kB:
TRAF6 Inhibitory
Peptide, Imgenex, Product Nr.: IMG 2002, Sequence: DRQIKIWFQNRRMKWKKRKIPTEDEY,
MW 3494, Control-Peptide: DRQIKIWFQNRRMKWKK, MW 2361.
NF-κB
p50 (NLS) Inhibitory Peptide, Imgenex, Product Nr.: IMG 2004, Sequence:
DRQIKIWFQNRRMKWKKVQRKRQKLM, MW 3529.
MyD88 Inhibitory Peptide,
Imgenex, Product Nr.: IMG 2005, Sequence: DRQIKIWFQNRRMKWKKRDVLPGT, MW
3100, μ-Slide, ibidi, 80606.
Plasmid: pCMV-GFP, PlasmidFactory,
Produktnr.: PF463-06020, c = 1 mg/ml in WFI.
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 0,8 ×105 Zellen in
ein Well in 125 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
Von
den Inhibitoren und von dem Control-Peptide werden 5 mM Lösungen
in PBS hergestellt.
-
Anschließend
werden die Wells der 48 Well Platte nach folgender Tabelle mit 5 μl
Inhibitor oder Control-Peptide versorgt. Die Zeile „leer” bleibt
unbehandelt:
| | A |
TRAF6 | 8 | 200 μM
(5 μl) |
NF-κB | 7 | 200 μM
(5 μl) |
My-D88 | 6 | 200 μM
(5 μl) |
Kontrollpeptid | 5 | 200 μM
(5 μl) |
leer | 4 | 0 μM
(0 μl) |
-
Enstrechend
resultieren Konzentrationen von 200 μM oder 0 μM.
Anschließend wird im Inkubator für 24 h inkubiert.
-
2. Tag:
-
Vor
der Transektion wird das alte Medium entfernt und durch 250 μl
frisches Medium ersetzt. Anschließend werden die Lipoplexe
hergestellt. Dazu werden 4 μl DNA (pCMV-GFP) in 200 μl
PBS einpipettiert und durch sanftes Auf- und Abpipettieren gemischt.
16 μl Metafectene Pro werden ebenfalls in 200 μl
PBS einpipettiert und durch sanftes Auf und Abpipettieren gemischt.
Jetzt werden beide Lösungen gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium erneuert. Anschließend wird
24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Das
Medium in den Wells wird entfernt und es wird 1 × mit Trypsinlösung
gespült.
-
Anschließend
werden die Zellen mit 125 μl Trypsinlösung pro
Well für ca. 15 min inkubiert. Die Trypsinierung wird mit
125 μl komplettem Kulturmedium gestoppt und die Zellen
durch Klopfen und Pipettieren von der Wachstumsfläche getrennt.
-
Die
Zellsuspensionen werden bei 300 g für 5 min zentrifugiert
und die erhaltenen Zellpellets in 500 μl PBS resusupendiert.
Mit jeder Suspension wird ein μ-Slides befüllt
und mit Hilfe eines Fluoreszenzmikroskops die Transfektionsrate
(Anteil fluoreszierender Zellen von der Gasamtzellzahl) bestimmt. Ergebnisse:
TRAF-6 | Ausgewertete
Zellzahl | 293 |
| Zahl
transfizierter Zellen | 157 |
NF-kB | Ausgewertete
Zellzahl | 448 |
| Zahl
transfizierter Zellen | 232 |
MyD88 | Ausgewertete
Zellzahl | 340 |
| Zahl
transfizierter Zellen | 191 |
Kontrollpeptid | Ausgewertete
Zellzahl | 162 |
| Zahl
transfizierter Zellen | 46 |
leer | Ausgewertete
Zellzahl | 283 |
| Zahl
transfizierter Zellen | 115 |
-
Das
ergibt folgende Transfektionsraten [in %]:
TRAF-6 | 53,6 |
NF-kB | 51,8 |
MyD88 | 56,2 |
Kontrollpeptide | 28,4 |
leer | 40,6 |
-
-
Beispiel 10
-
Weiterer
Versuch mit einem Glucocorticoid:
Hydrocortisone (Cortisol;
17-Hydroxycorticosterone); MW = 362,47 Sigma-Aldrich Chemie, Produktnr.:
H0888
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 0,8 × 105 Zellen in
ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Von
dem Cortisol wird eine 0,138 mM Stocklösung hergestellt.
Dazu wird 1 mg in Ethanol gelöst und mit PBS 1:20 verdünnt.
Anschließend wird mit PBS 1:50 verdünnt (1 ng/μl
= Arbeitslösung). Danach werden die Wells der 48 Well Platte
mit folgenden Mengen Arbeitslösung versorgt:
| A | B | C | D | E | F |
1 | 0 μl
0,0
ng/μl | 2,5 μl
0,01
ng/μl | 5 μl
0,02
ng/μl | 7,5 μl
0,03
ng/μl | 10 μl
0,04
ng/μl | 12,5 μl
0,05
ng/μl |
-
Danach
wird im Inkubator für 2,5 h inkubiert. Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 5 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 250 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 20 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 250 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 48 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Zu
den Wells werden 250 μl komplettes Medium gegeben
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Vorinkubationszeit
mit den Inhibitoren vor der Transfektion: 2,5 h Entwicklungszeit
Reportergenassay [min]: 3 Mittelwert von 3 Messungen:
| A | B | C | D | E | F |
1 | 0,867 | 0,991 | 1,026 | 1,170 | 1,216 | 1,344 |
-
-
Beispiel 11
-
Weiterer
Versuch mit HepG2 Zellen
-
Durchführung
anlalog Beipiel 5
Abweichungen: HepG2 Zellen, Antikörperkonzentration
0,1 μg/μl statt 0,05 μg/μl in
PBS, Lipoplexbildung in serumfreien DMEM statt in PBS
Antikörper:
Mouse
Anti-human-CD282 Antibody (= anti TLR2), monoclonal, AbD Serotec,
Kat-nr.: MCA2484EL
Vorinkubationszeit mit dem Antikörper
vor der Transfektion: 5h
Entwicklungszeit Reportergenassay
[min]: 4 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 1,680 | 1,486 | 1,649 | 1,815 |
B | 1,884 | 1,792 | 1,999 | 2,267 |
C | 2,095 | 1,960 | 2,111 | 2,297 |
D | 2,036 | 1,936 | 1,911 | 2,184 |
E | 1,964 | 1,930 | 1,987 | 2,164 |
F | 1,719 | 1,935 | 1,930 | 2,224 |
-
Die
Spalten 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| A | B | C | D | E | F |
1&2/2 | 1,583 | 1,838 | 2,028 | 1,986 | 1,947 | 1,827 |
3&4/2 | 1,732 | 2,133 | 2,204 | 2,048 | 2,076 | 2,077 |
-
-
Beispiel 12
-
Weiterer
Versuch mit einem Antikörper gegen TLR9 mit Einbau in einen
Lipoplex
-
Antikörper:
Rabbit
Anti-human-TLR9 Antibody (= anti TLR9), polyclonal, 0,5 μg/μl
in PBS, 0,2% Gelatine, 0,05% Natriumazid, Lifespan Biosciences,
Kat-nr.: MCA2484EL.
-
Zur
Entfernung des Natriumazides wurde der Antikörper gegen
PBS dialysiert: Dialysemembran: Spectra/Por DispoDialyser (500 μl,
Celluloseestermembran, 25000 Da Molecular Weight Cut-Off); Spectrum Laboratories;
No. 135492, Lot 3224004.
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 1,0 × 105 Zellen in
ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Der
Antikörper wird mit PBS auf eine Konzentration von 0,1 μg/μl
eingestellt.
-
15 μg
DNA (pCMVβGal) und 60 μl Metafectene Pro werden
jeweils in 300 μl serumfreien DMEM gelöst. Durch
sanftes Auf- und Abpipettieren werden die einzelnen Lösungen
gemischt. Anschließend werden Lipoplexe folgender Zusammensetzung
hergestellt.
Lösung | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 |
Antikörperlösung
[μl] | 0 | 11 | 22 | 44 | 66 |
Metafectene
Pro-Lösung [μl] | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 |
DNA-Lösung
[μl] | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 |
Serumfreies
DMEM [μl] | 132 | 121 | 110 | 88 | 66 |
-
Dabei
wird zunächst die Metafectene Pro-Lösung mit der
Antikörperlösung vereint und für fünf
Minuten bei Raumtemperatur (RT) inkubiert. Anschließend
wird die DNA-Lösung und das serumfreie DMEM hinzugegeben
und weitere 15 Minuten bei RT inkubiert.
-
Jeweils
50 μl der DNA-Antikörper-Lipidkomplexe werden
in die Wells pipettiert.
-
Dabei
wird die Lösung 1 in vier Wells der Spalte 1 pipettiert.
Lösung 2 in vier Wells der Spalte 2 und so weiter. Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag
-
Das
Medium aller Zeilen wird erneuert. für die Zeilen C und
D wird eine zweite Transfektion analog der Transfektion am ersten
Tag durchgeführt.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse: Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A | 0,819 | 1,671 | 1,419 | 1,845 |
B | 0,860 | 1,591 | 1,604 | 1,858 |
C | 1,005 | 2,185 | 1,940 | 2,267 |
D | 1,472 | 2,650 | 2,264 | 2,401 |
-
Die
Zeien 1 und 2 stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Spalten 3 und 4 stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
A&B | 0,840 | 1,631 | 1,512 | 1,852 |
C&D | 1,239 | 2,417 | 2,102 | 2,334 |
-
Die
zugegebene Antikörpermenge enspricht folgenden Mengen Antikörper
pro Well:
-
-
Beispiel 13
-
Weiterer
Versuch mit einem Kinase-Inhibitor:
JNK Inhibitor:
SP600125,
1,9-Pyrazoloenthrone (Pyrazolanthrone), MW = 220,2, Sigma, Kat.-Nr.:
S5567
Zelltyp: HepG2
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HepG2 Zellen in eine 48 Well Platten ausgesät. Dabei
wird eine Zellzahl von 0,8 × 105 Zellen
in ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
1
mg Inhibitor wird in 227 μl DMSO gelöst (Stocklösung
20 mM). Anschließend wird mit PBS 1:60 verdünnt
(Arbeitslösung). Anschließend werden die Wells
der 48 Well Platte mit folgenden Mengen Inhibitor versorgt:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
A | 0 μM
(0 μl) | 1,3 μM
(1 μl) | 3,3 μM
(2,5 μl) | 13,3 μM
(10 μl) | 26,6 μM
(20 μl) |
B | 0 μM
(0 μl) | 1,3 μM
(1 μl) | 3,3 μM
(2,5 μl) | 13,3 μM
(10 μl) | 26,6 μM
(20 μl) |
C | 0 μM
(0 μl) | 1,3 μM
(1 μl) | 3,3 μM
(2,5 μl) | 13,3 μM
(10 μl) | 26,6 μM
(20 μl) |
D | 0 μM
(0 μl) | 1,3 μM
(1 μl) | 3,3 μM
(2,5 μl) | 13,3 μM
(10 μl) | 26,6 μM
(20 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 2 h inkubiert. Anschließend
werden die Lipoplexe hergestellt. Dazu werden 12 μl DNA
(pCMV-lacZ) in 600 μl PBS einpipettiert und durch sanftes
Auf- und Abpipettieren gemischt. 48 μl Metafectene Pro
werden ebenfalls in 600 μl PBS einpipettiert und durch
sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden beide Lösungen
gemischt und 15 min inkubiert.
-
Am
Ende werden jeweils 50 μl der Lipoplexlösung in
jedes Well gegeben.
-
Anschließend
wird 48 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium aller Wells erneuert und für
die Zeilen C und D die in der Tabelle angegebenen Inhibitormengen
ersetzt. Die Schritte Lipoplexherstellung und Transfektion werden
für diese Zeilen ohne Inkubationszeit wiederholt. Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Reportergenassay:
Analog
Beispiel 1 (mit halben Mengen)
Ergebnisse:
Vorinkubationszeit
mit dem Inhibitor vor der Transfektion: 2h
Entwicklungszeit
Reportergenassay [min]: 2,5 Mittelwert von 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
A | 1,116 | 1,702 | 2,285 | 1,261 | 1,070 |
B | 1,107 | 1,221 | 1,394 | 0,977 | 0,981 |
C | 0,832 | 1,149 | 1,128 | 0,862 | 0,762 |
D | 1,017 | 0,986 | 0,909 | 0,895 | 0,937 |
-
Die
Zeilen A und B stellen Duplikate der Ergebnisse für eine
einfache Transfektion dar. Die Zeilen C und D stellen Duplikate
der Ergebnisse für eine repetitive Transfektion dar. Es
wird daher der Mittelwert gebildet:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
A&B/2 | 1,112 | 1,461 | 1,840 | 1,119 | 1,026 |
C&D/2 | 0,925 | 1,067 | 1,019 | 0,879 | 0,849 |
-
-
Beispiel 14
-
siRNA
Transfektion in Anwesenheit der Kinase Inhibitoren:
- – p38/RK MAPK-Inhibitor: SB203580, Invivogen; No. tlrl-sb20
- – MEK-Inhibitor: U0126, Invivogen, No. tlr-u0126
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
1. Tag:
-
Es
werden HeLa-Luc Zellen in eine 48 Well Platte ausgesät.
Dabei wird eine Zellzahl von 1,5 × 104 Zellen
in ein Well in 250 μl komplettem Medium (10% FCS) ausplattiert.
Anschließend wird 24 h in einem CO2-Inkubator
(10%) inkubiert.
-
2. Tag:
-
Zuerst
werden die Inhibitoren vorbereitet:
SB203580 (M = 377,43 g/mol):
1 mg wird in 20 μl DMSO gelöst. Die Stocklösung
wird mit PBS 1:105 verdünnt.
U0126 (M = 380,49 g/mol):
1 mg des Inhibitors wird in 100 μl DMSO gelöst.
Die Stocklösung wird mit PBS 1:20 verdünnt.
-
Die
Wells der 48 Well Platte werden mit folgenden Mengen Inhibitor versorgt:
| U0126 | SB203580 |
| F | E | D | C |
1 | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) |
2 | 5 μM
(1 μl) | 5 μM
(1 μl) | 5 μM
(1 μl) | 5 μM
(1 μl) |
3 | 10 μM
(2 μl) | 10 μM
(2 μl) | 10 μM
(2 μl) | 10 μM
(2 μl) |
4 | 25 μM
(5 μl) | 25 μM
(5 μl) | 20 μM
(4 μl) | 20 μM
(4 μl) |
5 | 50 μM
(10 μl) | 50 μM
(10 μl) | 30 μM
(6 μl)) | 30 μM
(6 μl) |
6 | 75 μM
(15 μl) | 75 μM
(15 μl) | 40 μM
(8 μl) | 40 μM
(8 μl) |
7 | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) |
8 | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) | 0 μM
(0 μl) |
-
Anschließend
wird im Inkubator für 2 h inkubiert. Danach werden die
Lipoplexe hergestellt.
-
Dazu
wird 1 μl anti-Luciferase-siRNA Stocklösung in
300 μl PBS einpipettiert und durch sanftes Auf- und Abpipettieren
gemischt. Von dieser Lösung werden nur 240 μl
weiterverwendet. 1 μl non-specific-control-siRNA wird in
300 μl PBS einpipettiert und durch sanftes Auf- und Abpipettieren
gemischt. Von dieser Lösung werden nur 40 μl weiterverwendet.
-
3 μl
Metafectene Pro werden in 225 μl PBS einpipettiert und
ebenfalls durch sanftes Auf und Abpipettieren gemischt. Jetzt werden
190 μl zur anti-Luciferase-siRNA Arbeitslösung
und 35 μl zur non-specific-control-siRNA Arbeitslösung
pipettiert. Die Lösungen werden gemischt und 15 min inkubiert.
Es resultieren Lipoplexe mit einem siRNA-Reagenzverhältnis
von 1:5 μg/μl.
-
Am
Ende werden jeweils 15 μl der anti-Luciferase-siRNA-Lipoplexlösung
in die ersten 6 Reihen der Platte gegeben. 15 μl der non-specific-control-siRNA-Lipoplexlösung
werden in die 7. Reihe der Platte gegeben. Es resultiert eine siRNA
Menge von 1 pMol/Well. Die Reihe 8 bleibt untransfiziert. Anschließend
wird 24 h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
3. Tag:
-
Am
dritten Tag wird das Medium aller Wells erneuert und die in der
Tabelle angegebenen Inhibitormengen ersetzt. Die Schritte Lipoplexherstellung
und Transfektion werden nach der Inhibitorzugabe für die
Spalten E und C wiederholt. Anschließend wird weitere 24
h in einem CO2-Inkubator (10%) inkubiert.
-
4. Tag
-
Luciferase-Assay und BCA Protein Assay:
-
Beide
Assays werden gemäß den Herstellerangaben durchgeführt.
-
Auswertung:
-
Von
der 48 Well Platte wir das Medium entfernt und die Zellen mit 100 μl
PBS gewaschen. Anschließend werden 120 μl Luciferase-Lysispuffer
hinzugegeben. Die Platte wird auf Eis ca. 30 Minuten inkubiert und 20–30
Sekunden durch vorsichtiges Schütteln (Klopfen) gemischt.
Nun werden von dieser 48 Well Platte pro Well 25 μl entfernt
und mit analoger Belegung in eine zweite 48 Well Platte gegeben.
Mit der ersten Platte wird der Luciferase Assay mit der zweiten
Platte der BCA Test durchgeführt.
-
Luciferase Assay:
-
Parametereinstellungen des Luminometers:
-
- – Messzeit: 15 sec
- – Zeitintervall zwischen Lösungsinjektionen:
0,5 sec
- – Intervall zwischen Lösungsinjektion und
Messung: 0,1 sec
-
BCA
Protein Assay:
- – Auswertung bei Wellenlänge
562 nm
-
Alle
Messungen wurden dreifach durchgeführt. Im Fall des Luciferase
Assays dreimal mit drei neuen Zellextrakten. Die erhaltenen Werte
des Luciferase-Assays (RLU) wurden auf 1 μl Zellextrakt
und 1 sec Messzeit normiert. Die erhaltenen Werte des BCA Protein
Assays wurden ebenfalls auf 1 μl Zellextrakt normiert.
Luciferase
Assay:
RLU/μl Zellextrakt/sec Mittelwert von 3 × 3 Messungen:
| F | E | D | C |
1 | 1157 | 1001 | 1027 | 976 |
2 | 375 | 641 | 693 | 696 |
3 | 567 | 162 | 747 | 656 |
4 | 268 | 179 | 630 | 617 |
5 | 193 | 171 | 671 | 587 |
6 | 260 | 103 | 669 | 610 |
7 | 1829 | 2290 | 2029 | 2135 |
8 | 1674 | 2249 | 2504 | 2531 |
BCA Assay:
ABS/μl Zellextrakt Mittelwert von 3 Messungen:
| F | E | D | C |
1 | 0,0196 | 0,0196 | 0,0192 | 0,0192 |
2 | 0,0192 | 0,0204 | 0,0193 | 0,0189 |
3 | 0,0189 | 0,0196 | 0,0193 | 0,0187 |
4 | 0,0183 | 0,0188 | 0,0186 | 0,0186 |
5 | 0,0182 | 0,0191 | 0,0183 | 0,0186 |
6 | 0,0182 | 0,0190 | 0,0184 | 0,0192 |
7 | 0,0184 | 0,0186 | 0,0183 | 0,0184 |
8 | 0,0184 | 0,0178 | 0,0181 | 0,0187 |
-
-
-
Beispiel 15
-
siRNA
Transfektion in Anwesenheit der TLR7/8 Agonisten:
- – Imiquimod,
InvivoGen, Kat.-Nr.: tlrl-imq
- – ssRNA40/LyoVec, InvivoGen, Kat.-Nr.: tlrl-Irna-40
-
Detaillierte Versuchsbeschreibung:
-
Tag 1:
-
Vorbereiten der Zellen:
-
Es
soll eine Zellzahl von 2 × 104 Zellen/cm2 in ein Well in 250 μl komplettem
Medium ausplattiert werden.
-
Herstellung der Lipoplexe:
-
Zunächst
werden die ersten 5 Wells der ersten 3 Reihen einer 48 Well Platte
mit jeweils 30 μl PBS gefüllt.
-
Die
Stocklösung der anti-Luciferase-siRNA und der non-specific-control-siRNA
wird mit PBS auf eine Konzentration von 1 pmol/10 μl eingestellt.
Anschließend werden jeweils 10 μl der Arbeitslösung
der anti-Luciferase-siRNA in die ersten 3 Wells der der ersten drei
Reihen der 48 Well Platte pipettiert. In die jeweils vierten Wells
werden jeweils 10 μl der Arbeitslösung der non-specific-control-siRNA
pipettiert.
-
Das
Metafectene Pro Reagenz wird mit PBS 1:300 verdünnt. Von
dieser Verdünnung werden jeweils 20 μl in jedes
Well mit siRNA gegeben.
-
Anschließend
werden die Lipoplexe für 20 Minuten bei Raumtemperatur
inkubiert. Danach werden pro Well 250 μl Zellsuspension
zugegeben. Analog wird eine zweite Platte bestückt.
-
Zugabe der Agonisten:
-
In
die ersten 2 Spalten der beiden 48 Well Platte werden 2 verschiedene
Agonisten hinzugegeben. Dabei werden 3 verschiedene Arbeitskonzentrationen
der Agonisten verwendet. Die Agonisten liegen lyophilisiert vor.
Sie werden mit endotoxin-freiem Wasser zu Stocklösungen
mit der Konzentration 100 μg/ml gelöst. Die Stocklösungen
werden jeweils 1:10 mit Wasser zu Arbeitslösungen verdünnt.
-
Von
der Imiquimod-Arbeitslösung werden in A1 0,78 μl
(= 0,25 μg/ml Endkonzentration), in A2 15,5 μl (=
5 μg/ml) und in A3 31 μl (= 10 μg/ml)
pipettiert. Von der ssRNA40/LyoVec-Arbeitslösung werden
in B1 0,78 μl (= 0,5 μg/ml Endkonzentration ssRNA40),
in B2 15,5 μl (= 5 μg/ml) und in B3 31 μl
(= 10 μg/ml) pipettiert.
-
Nach
der Zugabe der Agonisten werden die beiden 48 Well Platten für
48 Stunden im CO2-Inkubator inkubiert.
-
Tag 3:
-
Vitalitätsbestimmung:
-
Nach
einer Inkubationszeit von 48 Stunden werden die Zellen einer Platte
trypsiniert und mittels einer Neubauer-Zählkammer eine
Vitalitätbestimmung mit Trypanblau für jedes Well
durchgeführt.
-
Luciferase-Assay und BCA Protein Assay:
Analog Beispiel 13
-
Ergebnisse
-
Trypanblaufärbung:
-
Es
wurden zwischen 40 und 70 Zellen ausgewertet.
| Vitalität
[%] |
Imiquimod
0,5 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 98,6 |
Imiquimod
5 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 88,7 |
Imiquimod
10 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 88,6 |
ssRNA40/LyoVec
0,5 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 97,8 |
ssRNA40/LyoVec
5 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 81,5 |
ssRNA40/LyoVec
10 μg/ml + anti-Luciferase-siRNA/Metafectene Pro | 83,0 |
anti-Luciferase-siRNA/Metafectene
Pro | 87,7 |
non-specific-control-siRNA/Metafectene
Pro | 92,6 |
Blindprobe | 95,9 |
Luciferase Assay:
RLU/μl Zellextrakt/sec Mittelwert von 3 × 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
A | 676 | 1023 | 1604 | 3016 | 2936 |
B | 349 | 223 | 1302 | 2753 | 2673 |
C | 116 | 98 | 1481 | 2822 | 2476 |
BCA Assay ABS/μl Zellextrakt Mittelwert von 3 × 3 Messungen:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
A | 0,0086 | 0,0080 | 0,0080 | 0,0087 | 0,0093 |
B | 0,0069 | 0,0068 | 0,0078 | 0,0080 | 0,0092 |
C | 0,0073 | 0,0069 | 0,0078 | 0,0080 | 0,0088 |
-
-
Die
Ergebnisse der erfindungsgemäßen Beispiele lassen
auch den Schluss zu, dass nicht nur das genetische Material, sondern
auch die chemischen Agentien wie z. b. kationische Lipide und kationische
Polymere von den TLRs detektiert werden. Nach den vorliegenden Ergebnissen
muss man davon ausgehen, dass im Fall von Hela Zellen, Metafectene
Pro als Transfektionsreagenz und DNA (Plasmid) hoher Qualität
folgende TLRs involviert sind. TLR 4 detektiert Spuren von LPS in
der Plasmidlösung. TLR9 und TLR3 detektieren genetisches
Material, also in diesem Fall Plasmide oder entsprechende Verunreinigungen.
TLR1 und TLR2 detektieren das Transfektionsreagenz.
-
Zwanglos
lässt sich damit möglicherweise auch erklären,
dass unterschiedliche Zellen bei unterschiedlichen Verhältnissen
von genetischem Material und Transfektionsreagenz optimale Ergebnisse
zeigen. Zellen die z. B. sehr viele TLR9 und wenige TLRs für
die Reagentien exprimieren, sollten demnach bei einem Verhältniss
optimale Ergebnisse zeigen, bei dem wenig DNA auf viel Reagenz trifft.
-
Es
ist einleuchtend, das die Aktivierung der TLRs vor und während
der Transfektion von vielen Faktoren abhängt. Je nach Expressionsprofil
der Zielzelle kann dabei z. B. eine besondere Empfindlichkeit der
Zellen gegenüber bestimmten PAMPs gegeben sein. Weiter
können unterschiedliche Reagentien und unterschiedliches
genetisches Material unterschiedliche TLRs aktivieren. Selbst unterschiedliche
DNA Sequenzen können je nach CpG Gehalt Einfluss auf die
Transfektionsergebnisse nehmen. Nicht zuletzt spielen auch Verunreinigungen
eine nicht zu unterschätzende Rolle. So kann DNA bakteriellen
Ursprungs beispielsweise mit LPS oder Flagellin oder RNA verunreinigt
sein. ssRNA kann mit dsRNA verunreinigt sein und damit ausser TLR7/8
auch TLR3 ansprechen und umgekehrt. Unterschiedliche Behandlung
der Zellen kann durch Stress-Signaltransduktionkaskaden zu unterschiedlichen
Ergebnissen führen. Zusammefasst kann gesagt werden, dass
für unterschiedliche Transfektionsexperimente unterschiedliche
Blockierungsstrategien erforderlich sind.
-
Die
unterschiedlichen Transfektioneergebnisse zur Blockierung des angeborenen
Immunsystems bezumglich einfache und repetitiver Transfektion lassen
sich ebenflas deuten. Es ist bekannt, dass die Endozytose, also
der äußere Membrantransport, stark durch Kinasen
reguliert ist. Über den schnellen Weg der Phosphorylierung
kann die die Zelle bei der Detektion pathogen assoziierter Muster
die Endozytose herunterregulieren und damit ein Enfallstor für
Pathogene schliessen. Da die Signaltransdukionskaskaden auch über
Kinasen das Signal weiterleiten, ist hier ein Zusammenhang zu vermuten.
Deutliche Zuwächse der Transfektionseffizienz schon bei
der ersten Transfektion deuten darauf hin, dass schnelle Abwehrprozesse
unterbunden wurden, also vermutlich auch der Memrantransport. Abwehrprozesse,
die über die Expression spezielle Proteine oder Zytokine
laufen, dauern erheblich länger und sind dabei in einem
Zeitschema erst bei einer Doppeltransfektion wirksam. Eine Steigerung
der Transfektionseffizienz nach einem Tag durch eine repetitive
Transfektion deutet auf eine reduzierte Expression eines oder mehrerer
für den Abwehrprozess wichtigen Proteine hin.
-
Wie
bereits ausgeführt, kann die Erfindung zu Therapiezwecken
eingesetzt werden. Insbesondere kann die Erfindung für
die Gentherapie von zum Beispiel Cystischer Fibrose, Muskeldystrophie,
Phenylketonurie, Ahornsirupkrankheit, Propionazidämie,
Methylmalonazidämie, Adenosindeaminasemangel, Hypercholesterinämie,
Hämophilie, β-Thalassämie und Krebs genutzt
werden. Gentherapeutische Behandlungsmethoden sind weiters interessant,
wenn Hormone, Wachstumsfaktoren, Cytotoxine oder immunomodulierend
wirkende Proteine im Organismus synthetisiert werden sollen. für
die oben genannten Zwecke können DNA-Fragmente mittels
der Erfindung effektiv in Zellen gebracht werden, in denen diese
DNA die gewünschte Wirkung entfalten kann ohne dabei zu
unerwünschten Nebenwirkungen zu führen. Die gewünschte
Wirkung kann der Ersatz fehlender oder defekter DNA-Bereiche oder
die Inhibition von DNA-Bereichen (zum Beispiel durch Antisense-DNA/RNA
oder siRNA), die die Erkrankung auslösen, im erkrankten
Zelttyp sein. Auf diese Weise können z. B. tumorunterdrückende
Gene in der Krebs-Therapie eingesetzt werden oder durch die Einführung
cholesterolregulierender Gene ein Beitrag zur Vorbeugung von Herz-
und Blutgefäßkrankheiten geleistet werden. Weiters
kann DNA, welche Ribozyme, siRNA oder shRNA kodiert, oder Ribozyme
oder siRNA selbst in erkrankte Zellen eingeschleust werden. Die
Translation der DNA erzeugt aktive Ribozyme oder siRNA, die an spezifischen
Stellen m-RNA katalytisch spalten und auf diese Weise die Transkription
verhindern. Auf diese Weise kann zum Beispiel virale m-RNA gespalten
werden, ohne eine andere zelluläre m-RNA in Mitleidenschaft
zu ziehen. Der Vermehrungszyklus von Viren (HIV, Herpes, Hepatitis
B und C, respiratorisches Syncytial Virus) kann auf diesem Wege
unterbrochen werden. Weitere Erkrankungen, die speziell über
die Behandlung mit siRNA geheilt werden sollen sind die altersbedingte
Degeneration der Macula (Augenerkrankung), Leberkrebs, solide Tumoren,
Amyotropische Lateral-Sklerose und Entzünndungserkrankungen.
Auch in der Krebstherapie spielt Transfektion beispielsweise zur
Herstellung von Krebsvakzinen eine immer größer
werdende Rolle. Damit ist jene auch mögliches Anwendungsgebiet
für die Erfindung.
-
Eine
weitere Anwendung kann die Erfindung zum Beispiel in Impfverfahren
finden, die auf der Basis der Expression von DNA, welche immunogene
Peptide kodiert, im Körper von Mensch und Tier funktionieren. Dazu
werden z. B. Lipid/DNA-Komplexe als Impfstoffe benutzt. Die Einschleusung
der DNA in die Körperzellen führt zur Expression
des immunogenen Peptids und löst somit die adaptive Immunantwort
aus.
-
Im
folgenden werden erfindungsgemäß beispielhafte,
aber keinesfalls beschränkende Definitionen aufgeführt:
Transfektion:
Einschleusen
von genetischem Material in eine eukariotische Zelle.
-
Transfektionsergebnis/Transfektionseffizienz
-
Menge
einer Proteinexpression einer Zellpopulation in Folge von Transfektionsprozessen
mit genetischem Material, welches unter anderem dieses exprimierte
Protein codiert oder Ausmaß eines Knock-downs einer Proteinexpression
einer Zellpopulation in Folge von Transfektionsprozessen mit genetischem
Material, welches einen solchen Knock-Down auslösen kann,
insbesondere siRNA oder Ribozyme oder DNA, die für shRNA
oder Ribozyme codiert oder Anteil der Zellen einer Gesamtpopulation
von Zellen, die die biologische Wirksamkeit des eingeschleusten
genetischen Materials in Folge von Transfektionsprozessen zeigt.
Gleichzeitig soll der physiologische Status der Zellpopulation so
wenig wie möglich beeinflusst werden, das heisst das Protein-Expressionsprofil
der Zellpopulation soll sich idealerweise nur bezumglich der Proteine ändern,
deren Gene in die Zelle eingeschleust wurden oder deren Expression
durch das eingeschleuste genetisches Material herabgesetzt oder
verhindert werden soll.
-
Nicht-virales Genliefersystem:
-
Nicht-virale
Genliefersysteme werden nicht durch Rekombination genetischen Materials
von natürlich vorkommenden Viren erzeugt. Sie sind in der
Lage genetisches Material in eukariotische Zellen einzuschleusen.
Insbesondere handelt es sich bei den nicht-viralen Genliefersystemen
um physikalische Methoden und chemische Methoden. Physikalische
Methoden lokalisieren mindestens das genetische Material in der
Nähe der Zelle, insbesondere nutzen physikalische Verfahren
jedoch Energiezufuhr insbesondere in Form von thermischer, kinetischer,
elektrischer oder sonstiger Energie um einen Transport des genetischen
Materials durch die Zellmembran zu vermitteln. Chemische Methoden
beruhen entweder auf einer chemischen Veränderung oder
Derivatisierung der Nukleinsäuren, die sie insbesondere
zellgängig machen oder bestehen insbesondere aus Stoffen,
die DNA binden und einen Transport durch die Zellmembran vermitteln
können. Insbesondere nutzen diese zur Bindung der Nukleinsäuren
elektrostatische Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen.
wiederum insbesondere geschieht der Transport der DNA durch die
Zellmembran durch einen aktiven Transportmechanismus der Zelle,
der Endozytose. Stoffe, die diese Eigenschaften aufweisen enthalten
insbesondere kationische Lipide, kationische Polymere, kationische
Peptide oder auch Moleküle die eine Domäne haben,
die DNA oder RNA binden kann und zugleich eine zweite Domäne
haben, die eine Liganden enthält, der von einem Rezeptor
auch der Zelloberfläche erkannt wird und durch diesen Erkennungsprozess
Endozytose auslöst. Die Stoffe können auch besonders
formuliert sein, insbesondere als Micellen oder Liposomen und auch
aus mehreren Komponenten insbesondere mit unterschiedlicher Funktion
bestehen.
-
Gentherapie
-
Therapie
zur Heilung oder Linderung von Krankheiten bei der als Wirkstoff
modifizierte oder unmodifizierte Nukleinsäuren eingesetzt
werden.
-
Angeborene Immunabwehr
-
Die
angeborene Immunabwehr grenzt sich von der erworbenen oder adaptiven
Immunabwehr dahingehen ab, dass sie einen Erreger abwehrt, ohne
dass es vorher jemals zu einem Kontakt mit dem Erreger gekommen
sein muss, um das Immunsystem zu schulen. Die angeborene Immunabwehr
ist den meisten Zelltypen zu eigen und besteht aus zwei Teilen,
dem intrazellulären und dem interzellulären Anteil.
Der intrazelluläre Anteil nutzt die Erkennung von Pathogenen
zuzuordnenden molekularen Strukturen durch Rezeptoren. Diese Rezeptoren
stoßen insbesondere Signaltransduktionskaskaden an, die
insbesondere durch Expression vieler zelleigener Gene und Phosphorylierung
wichtiger Proteine in einem geänderten physiologischen
Status (z. B. „antiviralen Status”) der direkt
betroffenen Zellen münden. Zusätzlich werden Zytokine
ausgeschüttet.
-
Über
den interzellulären Anteil des angeborenen Immunsystems
benachrichtigen betroffene Zellen über diese Botenstoffe
(Zytokine) nichtbetroffene Zellen und lösen auch dort einen
geänderten physiologischen Status (z. B. „Antiviralen
Status”) aus. Dabei docken die Zytokine an Zytokin-Rezeptoren
der anderen Zellen an und lösen wiederum eine Signaltransduktionskaskade
aus. Der interzelluläre Anteil grenzt sich also vom intrazellulären
Anteil durch die unterschiedlichen Rezeptoren (Zytokinrezeptoren
statt PRRs (pattern recognition receptors) und Agonisten (Zytokine
statt pathogene Muster) ab.
-
Antiviraler Status
-
Status
von Zellen, der sich dadurch auszeichnet, dass die Zelle versucht
die mögliche biologische Wirksamkeit von fremdem genetischen
Material durch Gegenmaßnahmen zu unterbinden.
-
Transfektion in vivo
-
Das
Einschleusen von genetischem Material in eukariotische Zellen findet
in einem lebenden Organismus statt.
-
Transfektion in vitro
-
Das
Einschleusen von genetischem Material in eukariotische Zellen findet
außerhalb eines lebenden Organismus statt, insbesondere
in Gefäßen, die sich zur Kultivierung von eukariotischen
Zellen eignen Genetisches Material Nukleinsäuren, insbesondere
Ribonukleinsäuren oder Desoxyribonukleinsäuren,
die insbesondere aus zwei wenigstens teilweise komplementären
Strängen (doppelsträngig = ds) bestehen z. B.
dsDNA und dsRNA, oder die insbesondere aus einem Strang (einzelsträngig
= ss) besteht, z. B. ssDNA und ssRNA, der teilweise komplentäre
Bereiche aufweisen kann, die über Wasserstoffbrückenbindung
miteinander verbunden sein können.
-
Modifiziertes genetisches Material
-
Natürliche
Nukleinsäuren die durch Modifikation in ihren Eigenschaften
verändert wurden. Dabei können diese Modifikationen
insbesondere chemische Veränderungen sein, die insbesondere
das Phosphatgerüst, die Zucker oder Basen betreffen, was
insbesondere die Stabilität der Nukleinsäuren
gegen Nukleasen und Ribonukleasen erhöhen soll. Weiters
können Moleküle (Labels) an die Nukleinsäuren
kovalent oder nicht-kovalent angeheftet werden, die zu neuen Eigenschaften
der Nukleinsäuren führen, insbesondere zu optischer
Verfolgbarkeit durch Fluoreszenzlabels oder Labels, die die Nukleinsäuren
zu einen bestimmen Ort in der Zelle dirigieren (Lokalisationselemente)
oder Labels, die den Durchtritt von Nukleinsäuren durch
Membranen vermitteln und so Nukleinsäuren beispielsweise
zellgängig machen.
-
siRNA (short interfering RNA):
-
Kurze
dsRNA (bis 28 bp) die durch RNA-Interferenz den Knock-Down eines
Proteins bewirken kann.
-
shRNA (short hairpin RNA):
-
Kurze
ssRNA, die am 3'-Ende und am 5'-Ende komplementäre Bereiche
besitzt und dadurch über Wasserstoffbrückenbindung
hybridisieren und eine Haarnadelstruktur ausbilden kann. shRNA kann
durch RNA-Interferenz den Knock-Down eines Proteins bewirken.
-
Rezeptor:
-
Molekül,
das in der Lage ist einen Stoff (Agonist) zu detektieren und damit
eine biologische Reaktion auslöst, Insbesondere handelt
es sich bei Rezeptoren um Proteine.
-
Blockierung:
-
Verhinderung
der biologischen Funktion, insbesondere von Proteinen.
-
Unterdrückung:
-
Unterbrechung
des Kommunikationsnetzes der Immunabwehr, d. h. von einer oder mehreren
eine Immunantwort auslösenden Signaltransduktionskaskade(n),
insbesondere der angeborenen intra- und/oder interzellulären
Immunabwehr. Durch diese Unterbrechung wird die Immunabwehr geschwächt,
wodurch sich die Immunantwort verringert.
-
DNA/RNA-bindende Domäne:
-
Bereich
in einem Molekül das DNA kovalent oder über nicht
kovalente Wechselwirkungen gebunden trägt, insbesondere
sind die nicht kovalenten Wechselwirkungen elektrostatische Kräfte
und Wasserstoffbrückenbindungen.
-
Signaltransduktionskaskade
-
Ausgehend
von einem Rezeptor, der die Anwesenheit eines Stoffes durch Anlagerung
dieses Stoffes an den Rezeptor detektiert, wird die Information über
die Anwesenheit dieses Stoffes in ein Signal umgewandelt und über
eine Kette von Molekülen durch Signaltransduktion weitergetragen.
Am Ende steht eine biologische Reaktion. Insbesondere wird das durch
den Rezeptor erzeugte Signal von Adaptermolekülen aufgenommen
und insbesondere über Kinasen insbesondere an Transkriptionsfaktoren
weitergetragen. Die Transkriptionsfaktoren stimulieren die Expression
von Genen, die die biologische Reaktion vermitteln. Knock-down Abschwächung
oder Ausschaltung der Translation einer mRNA zu einem Protein bei
der Proteinbiosynthese.
-
Antikörper
-
Moleküle,
insbesondere Proteine, die in der Lage sind molekulare Strukturen,
insbesondere andere Proteine, zu erkennen und durch Bindung dessen
biologische Wirkung beeinflussen.
-
Intrabodies
-
Intrazellular
exprimierte Antikörper.
-
Aptamere
-
RNA-Moleküle,
die durch Ausbildung einer Tertiärstruktur in der Lage
sind molekulare Strukturen, insbesondere Proteine, ähnlich
einem Antikörper zu erkennen und durch Bindung dessen biologische
Wirkung beeinflussen. Aptamere können aus modifizierter
oder unmodifizierter RNA oder DNA bestehen.
-
Antagonist
-
Substanz,
die einen Agonisten durch Blockierung eines entsprechenden Rezeptors
in seiner Wirkung hemmt, ohne selbst einen Effekt auszulösen.
-
Agonist
-
Ein
Agonist ist in der Lage durch Bindung an einen Rezeptor eine biologische
Wirkung zu erzielen.
-
Antivirale Zytokine
-
Zytokine,
die bei einer Infektion einer eukariotischen Zelle mit Viren exprimiert
werden. Beispiele sind Interferon alpha, Interferon beta, Interferon
gamma, TNF alpha, TFN beta, Interleukin 6,8,15,28 und 29.
-
Inhibitoren
-
Moleküle,
die die biologische Wirkung eines anderen Moleküls, insbesondere
von Proteinen inhibieren können. Insbesondere sind die
Inhibitoren selbst Proteine, modifizierte oder unmodifizierte Nukleinsäuren
oder kleine organische Moleküle.
-
TLRs, RIG-I-Helikase, RIG-I-like Helikase
-
Rezeptoren
die speziesübergreifend in Gruppen nach ihrer Funktion
zusammengefasst werden.
-
Adaptermoleküle
-
Moleküle
die ein Signal von Rezeptoren übernehmen und die speziesübergreifend
in Gruppen nach ihrer Funktion zusammengefasst werden.
-
Glucocorticoidvorläufer
-
Eine
Substanz die durch den natürlichen Stoffwechsel der Zellen
in das eigentliche Glucocorticoid umgewandelt wird.
-
Abkürzungen
-
-
- AP-1
- = Activated protein-1
- ERK
- = Extracellular-signal
Regulated Kinase
- IkB
- = Inhibitory-binding
protein kB
- IKK
- = IkappaBKinase =
inhibitory-binding protein κB kinase
- IKKa
- = Ikkalpha = I Kappa
Kalpha = IKK1
- IKKb
- = IKKbeta = I Kappa
Kbeta = IKK2
- IKKd
- = IKKdelta = I Kappa
Kdelta
- IKKe
- = IKKepsilon = I Kappa
Kepsilon
- IKKg
- = IKK gamma = I Kappa
Kgamma = IKK3
- IKKi
- = IKK epsilon
- IRAK1
- = Interleukin 1 Receptor-Associated
Kinase 1
- IRAK4
- = interleukin-1 receptor-associated
kinase 4
- IRF
- = Interferon regulating
Factor
- JNK
- = c-Jun N-terminal
Kinase
- JAK
- = Janus activated
Kinaste
- Mal
- = TIRAP = MyD88-adapter-like
- MAPK
- = Mitogen activated
Protein Kinase
- MEK
- = MAPK/ERK kinase
- MKK
- = MAP Kinase Kinase
- MKK
- = Mitogen-activated
protein kinase kinase
- MSK
- = Mitogen and stress
activated kinase
- MyD88
- = Myeloid differentiation
factor 88
- NAP1
- = Nck-associated protein
1
- NEMO
- = IKK gamma
- NF-kB
- = Nuclear Factor kappaB
- P1
- 3K = Phosphoinositol-3-Kinase
- PKR
- = Protein Kinase R
= Protein Kinase RNA-activated
- PKB
- = Protein Kinase B
- PDK1
- = Phosphoinositide-dependend
Protein Kinase 1
- PDK2
- = Phosphoinositide-dependend
Protein Kinase 1
- Rac1
- = Ras-related C3 botulinum
toxin substrate 1
- RIP1
- = Receptor-interacting
protein 1
- STAT
- = Signal Transducers
and Activators of Transcription
- TAK1
- = Transforming growth
factor-β-activated kinase
- TBK1
- = IKKd = TANK-binding
Kinase
- TIRAP
- = Mal = Toll-interleukin
1 receptor (TIR) domain-containing adapter protein
- TRAF3
- = TNF receptor-associated
factor 3
- TRAF6
- = TNF receptor-associated
factor 6
- TRAM
- = TRIF-related adaptor
molecule
- TRIF
- = Toll/IL-1 receptor
domain–containing adaptor inducing interferon-b adaptor
protein
-
Es folgt ein
Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.
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-
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-
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-
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-
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- - WO 9405624 [0042]
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