FORNANO

FORSCHUNGSVERBUND FüR MINIATURISIERTE ANALYSEVERFAHREN DURCH NANOTECHNOLOGIE

FORGEN I GV1 Entwicklung von stringent und selektiv regulierten Expressionseinheiten

Arbeitsfeld:

Das Regulatorprotein des bakteriellen Tetrazyklin (Tc)-Resistenzgens kann als genetischer Schalter für die Regulation der Genexpression in höheren Säugerzellen eingesetzt werden. Er bindet an den tet Operator (tetO), und bringt gezielt eine daran gekoppelte humane Aktivator- oder Repressordomäne an das zu regulierende Gen. Handelt es sich um einen Aktivator wird die Genexpression in der Zelle angeschaltet. Wird Tetracyclin zugegeben kann dieser Regulator nicht mehr an tetO binden, was zum Abschalten der Genexpression führt. Aufgrund der großen Affinität von Tetrazyklin für den Regulator (Kass = 109 M-1) und dessen gute Zellgängigkeit reicht für das Abschalten der Genexpression eine für höhere Organismen völlig ungiftige Konzentration (1 ng/ml) aus. In dieser Dosis zeigt Tetrazyklin auch keine antibiotische Wirkung, sodaß die bakterielle Flora nicht beeinflußt wird. Die sehr gut untersuchten pharmakologischen Eigenschaften der Tetrazykline schaffen die Voraussetzung dafür, dieses System auch in der Gentherapie anwenden zu können. Dieses bakterielle Regulationssystem hat gegenüber den durch Hormone regulierten Expressionskontrollelementen den Vorteil, daß nur die mit tetO versehene Genexpressionseinheit gezielt angesprochen wird. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung von völlig abschaltbaren, durch Tetrazyklin regulierten Genexpressionskassetten. Zu diesem Zweck werden zwei Regulationsstrategien (Repression/Aktivierung) verfolgt. Die Komponenten beider Regulationssysteme sind eine tet Operatorsequenz von wenigstens 15 Basenpaaren, das Tc-Regulatorprotein oder eine gezielte Modifikation davon und der Induktor Tetrazyklin Werden die Vektoren zur Übertragung von genetischen Eigenschaften mit Tetrazyklin abhängigen Suizidgenkassetten ausgestattet, eröffnet sich damit die Möglichkeit, die im Rahmen der Gentherapie veränderten Zellen gezielt durch Tetrazyklingaben aus dem Organismus zu eliminieren.

Vernetzung: Teilnahme am Sonderforschungsbereich 473 der DFG: "Schaltvorgänge der Transkription" (link über "http://www.biologie.uni-erlangen.de")

Kooperation mit FORGEN-Projekten GV2 und GV3

Forschungsbedarf:
Die regulierbare Expression toxischer Zielgene (z.B. therapeutischer Apoptosegene) wird meist durch die geringe Stringenz vorhandener Expressionssysteme behindert. Daher ist eine deutliche Reduktion der Basalniveaus notwendig, um Suizidgene induzierbar und effizient zu exprimieren.

Anwendung in der Praxis:
Über geeignete Vektoren können hierbei entwickelte Systeme in Humanzellen eingebracht und auf gentherapeutische Anwendung hin untersucht werden.