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Effiziente Schleuser für DNS

Neue maßgeschneiderte kationische Nanopartikel auf Polymerbasis verbessern die Transfektion von Nukleinsäuren in der Zellbiologie.

In der Zellbiologie wird gezielt fremdes genetisches Material in eine Wirtszelle eingebracht. Der als Transfektion bekannte Prozess dient dazu, das eingeschleuste Erbgut durch Zellteilung der Wirtszelle für Analysen und Funktionsuntersuchungen zu vervielfältigen. Träger der genetischen Informationen ist hier Nukleinsäure, insbesondere Desoxyribonukleinsäure (DNS). Die DNS kann jedoch nicht ohne weiteres die fremde Zellmembran durchdringen.

Neben physikalischen Methoden, wie der Mikroinjektion, wird häufig die Lipofektion als chemische Methode eingesetzt: Hier bilden sich aus Liposomen und Nukleinsäure DNS-Lipid-Komplexe, Lipoplexe genannt, indem die DNS von Lipidbläschen eingeschlossen wird. Diese Lipoplexe können von den Wirtszellen aufgenommen werden. Die Transfektionseffizienz ist dabei in Abhängigkeit der Zellen sowie der verwendeten Lipide sehr unterschiedlich und nicht stabil.

Mit einem neuartigen Transfektionsmaterial bieten Wissenschaftler des KIT vom Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) eine effiziente Alternative. Hierbei wird eine Kombination aus Polymeren mit kationischen Gruppen positiv aufgeladen und polymerisiert. Hieraus bilden sich strukturierte Nanopartikel, an die sich eine relativ große Menge an negativ geladenem genetischem Material andocken kann. Der entstandene Polyplex wird in die Zelle transfiziert. Hier trennt sich die Nukleinsäure wieder vom Nanopartikel und gelangt so in den Zellkern oder verbleibt im Zytoplasma der Zelle.

Der einstufige Syntheseprozess kommt mit handelsüblichen Grundstoffen aus und basiert auf Standardmethoden, wodurch eine einfache, günstige Synthese umsetzbar ist. Weitere Vorteile der neuartigen Nanopartikel sind die hohe Transfektionsquote sowie die Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Zelllinien, wie etwa Haut- oder Blutzellen. Durch Variation der Grundstoffe bei der Synthese lässt sich eine Vielfalt an maßgeschneiderten Strukturen für verschiedene Zelllinien herstellen, sozusagen eine ganze Bibliothek an Transfektionsmaterialien.

Am Institut wurden beispielshaft einige Strukturvarianten der Partikel in Kombination mit Nukleinsäuren getestet. Das KIT sucht Industriepartner aus den Bereichen Pharma und Biotechnologie zur Lizenzierung und Anwendung der Transfektionspartikel.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Aude Pélisson-Schecker, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25335

E-Mail: pelisson-schecker@kit.edu

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