FORNANO

FORSCHUNGSVERBUND FüR MINIATURISIERTE ANALYSEVERFAHREN DURCH NANOTECHNOLOGIE

FORGEN I GV7 Konstruktion neuartiger, sicherer, zielgerichteter, lokus- und gewebespezifischer retroviraler Vektoren für gentherapeutische Zwecke

Arbeitsfeld:

Retrovirale Vektoren werden heute als Mittel der Wahl bei der ex vivo Gentherapie eingesetzt. Diese Art von Gentherapie ist aber immer noch sehr aufwendig und kostenintensiv. Daher wird die Entwicklung einer in vivo Gentherapie angestrebt. Voraussetzung hierfür ist, daß die Sicherheit der retroviralen Vektoren erhöht wird. Dies bedeutet, daß (1.) eine gezielte Expression des retroviralen Vektors in einem bestimmten Gewebe- bzw. Zelltyp gewährleistet sein muß, (2.) durch eine lokus-spezifische Integration der Vektor-DNA in die zelluläre DNA keine willkürliche Aktivierung bzw. Inaktivierung zellulärer Gene stattfindet und (3.) ein effizienter und sicherer in vivo Gentransfer stattfindet. Die Konstruktion von retroviralen Vektorsystemen in denen diese Eigenschaften miteinander verknüpft sind, wäre ein großer Schritt in Richtung sichere Gentherapie. In diesem Projekt sollen expressionsgesteuerte retrovirale Vektoren entwickelt werden, die gegen Brusttumore gerichtet sind. Die gesteuerte Expression wird durch den Einbau von regulatorischen Sequenzelementen erzielt, die normalerweise die brustspezifische Expression von zellulären Genen kontrollieren. Die Vektorkonstrukte werden in vitro und in vivo auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die Expression therapeutischer Gene spezifisch in Zellen der Brustdrüse zu vermitteln. Es sollen auch Vektorsysteme entwickelt werden, die eine gesteuerte Integration der retroviralen Vektoren mittels homologer Rekombination in bestimmte Genombereiche der Zielzelle erlauben. Hierfür sollen bestimmte DNA-Sequenzen in unterschiedliche Bereiche des retroviralen Vektors kloniert werden, um eine homologe Rekombination mit identischen zellulären DNA-Sequenzen zu bewirken. Hierfür bieten sich das Thymidinkinase Gen vom Herpes Simplex Virus und das X-Chromosom-kodierte HPRT-Gen als Modellgene an, da auf beide Genprodukte positiv und negativ selektiert werden kann. Die verschiedenen Vektoren sollen auf (1.) die optimale Länge der homologen Sequenzen, (2.) deren Position im Vektor, (3.) die Auswirkung des retroviralen Integrationsmechanismus und (4.) die Häufigkeit der nicht-homologen Integration untersucht werden. Eine Voraussetzung für die zukünftige Verwendung der konstruierten retroviralen Vektoren ist ein effizienter in vivo Gentransfer, bei dem hohe Konzentrationen von Viruspartikeln oder Zellen, die Viruspartikel produzieren, in das Versuchstier oder den Patienten eingebracht werden. Vektor-haltiger Überstand von Verpackungszellinien werden hierfür konzentriert und direkt in das Zielorgan oder in die Blutbahn injiziert oder es werden vektorproduzierende Verpackungszellinien in Mikrokapseln angezogen und direkt in das Tier implantiert. Die Virusproduktion, die Expression der Markergene und die Dauer der Expression dieser Gene werden anschließend untersucht. Retrovirale Vektoren, die durch die oben vorgestellten Modifikationen zu einem effizienten und sicheren System für eine in vivo Gentherapie werden, könnten in Zukunft eine bedeutende Rolle im Kampf gegen Krebserkrankungen einnehmen. Um einen schnellen und effizienten Transfer der in der Forschung entwickelten Prototypen von Vektoren dieser Art in medizinisch verwendbare Vektorsysteme zu ermöglichen, arbeiten wir mit Bavarian Nordic Research Institute GmbH zusammen. Hierdurch wird nicht nur unsere Forschung von Seiten der Firma personell und finanziell unterstützt, sondern auch die patentrechtliche Sicherstellung der Entwicklungen sowie deren weitere Verbesserung und Produktion für den Markt gewährleistet.