Sie sind hier: Skip Navigation LinksRudolf-Boehm-Institut für Pharmakologie und Toxikologie

Entwicklung Polymer-basierter Nanopartikel zur Nukleinsäure-Formulierung und -einschleusung in vitro und in vivo

​​​​​​​​​​​​​​​​​​Nanopart​ikel stellen eine Möglichkeit für Nukleinsäuretransfer ​​(DNA/siRNA/miRNA/mRNA) in vitro, in vivo und ex vivo dar und erschließen damit auch deren therapeutische Anwendung. Hierbei finden sowohl liposomale Systeme als auch polymere Nanopartikel Anwendung.

In diesem Projekt werden neue nanopartikuläre Systeme etabliert und optimiert, die für die Einschleusung der jeweiligen Nukleinsäure-Typen geeignet sind. Hierfür werden neue Polymere synthetisiert oder modifiziert und darauf basierende Nanopartikel-Formulierungen optimiert. Bei besonderen Fragestellungen einer zielgerichteten Aufnahme von Nanopartikeln in bestimmte Zelltypen oder Gewebe werden diese auch mit Antikörpern modifiziert.

Die Bedingungen der Herstellung der Nanopartikel werden durch systematische Permutation kritischer Parameter weiter optimiert und führen damit zur reproduzierbaren Herstellung standardisierter Komplexe mit definierten Eigenschaften. Es werden physikochemische Charakterisierungen der hergestellten Nanopartikel, wie Untersuchungen zu deren Morphologie, Bestimmung von Größen und Oberflächenladung, Untersuchungen zur Lagerbarkeit und Stabilität etc. durchgeführt. Die biologische Testung erfolgt in vitro/ex vivo (2D/3D Zell-/Gewebekultur) und in vivo vor allem in Mäusen (Bioverteilung, biologische Aktivität (Reportersysteme), Biokompatibilität und Toxizität).

Anschließend werden therapeutische Behandlungsstudien mit ausgesuchten Nanopartikeln in relevanten Mausmodellen (z.B. Tumorxenotransplantat-tragenden Mäusen) durchgeführt. Nach Entnahme der Tumoren werden die beobachteten Antitumor-Effekte umfassend auf zellulärer und molekularer Ebene analysiert.

 


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Englisch Project Description

Development of polymeric nanoparticles for nucleic acid formulation and delivery in vitro and in vivo

Nanopart​​icles allow for the transfer of therapeutic nucleic acids (DNA/siRNA/mRNA) in vitro, in vivo and ex vivo, thus exploiting their therapeutic potential. In this context, liposomal systems as well as polymeric nanoparticles are employed.

This project focuses on establishing and further improving novel polymeric nanoparticle systems for the delivery of different types of nucleic acids. For this, novel polymers are synthesized and chemically modified, and nanoparticle formulations are optimized. For the delivery of nanoparticles into particular cell types or tissues, nanoparticles are also further modified by linking suitable antibodies.

The conditions for generating the nanoparticles are further optimized through systematic permutation of critical parameters, leading to the reproducible generation of standardized complexes with defined properties. Their physicochemical characterization includes the analysis of morphologies, determination of size and surface charge, studies on storage and stability. The biological testing includes biocompatibility and transfection efficacy and is performed in various 2D/3D in vitro/ex vivo assays. The most promising nanoparticles are further evaluated in vivo with regard to their biodistribution pattern (radioactive- and fluorescence-based methods) and toxicity. Subsequently, preclinical therapy studies are performed using selected nanoparticle formulations for the biological activity in vivo, e.g. siRNA-mediated knockdown of tumor-relevant genes in tumor xenograft mouse models. Upon explantation of the tumors, observed anti-tumor effects are comprehensively analyzed on the cellular and molecular level. ​

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