Kurzfassung

Dieses Querschnittsprojekt beschäftigt sich mit der Stabilität, Aufnahme und Freisetzung von Nanocarriern (NC) mit eingebundenen Wirkstoffen wie z.B. siRNA, mRNA, Plasmiden oder niedermolekularen Substanzen auf mikroskopisch, zellulärer Ebene.
Die Vorgänge auf mikroskopischer Ebene, die zwischen einer NC-Applikation in die Vene bzw. ins Zellkulturmedium und dem Effekt der Wirkstoffe stattfinden, sind bisher kaum untersucht. Diese sind allerdings wesentlich für die Effektivität des Transports...Dieses Querschnittsprojekt beschäftigt sich mit der Stabilität, Aufnahme und Freisetzung von Nanocarriern (NC) mit eingebundenen Wirkstoffen wie z.B. siRNA, mRNA, Plasmiden oder niedermolekularen Substanzen auf mikroskopisch, zellulärer Ebene.
Die Vorgänge auf mikroskopischer Ebene, die zwischen einer NC-Applikation in die Vene bzw. ins Zellkulturmedium und dem Effekt der Wirkstoffe stattfinden, sind bisher kaum untersucht. Diese sind allerdings wesentlich für die Effektivität des Transports sowie für ein weitergehendes rationales Design der NC. Hier führt Q2 zu einem tieferen Verständnis der Barrieren eines erfolgreichen Wirkstofftransportes. So werden die Beladungseffizienz der NC, Zerfall oder Koagulation bei Kontakt mit Blutbestandteilen sowie die Interaktion mit der Ziel-Zellmembran, die Prozesse der zellulären Aufnahme und die Reifung der endosomalen Vesikel bis hin zur Ankunft am Zielmolekül, z.B. mRNA oder Protein, aufgeklärt werden.
Q2 untersucht die Kinetik von Bildung und Zerfall bzw. Aggregation der Nanocarrier aus den A-Projekten in wässriger Lösung, Plasma und Blut. Durch hochauflösende mikroskopische Methoden werden die für den Transporterfolg entscheidenden Stationen der Aufnahme, Verteilung und Freisetzung der Fracht in der Zielzelle aufgeklärt. Die subzellulären Vorgänge werden in diesem Teilprojekt durch die mikroskopischen Methoden STED (stimulated emission depletion), FCS und TEM (Transmissionselektronenmikroskopie) detailliert dargestellt und quantifiziert. So spielen zur Überwindung der ersten Barriere in Form der Zellmembran verschiedene Aufnahmewege über Clathrin oder Caveolin sowie die Makropinozytose eine Rolle. Diese sind zudem abhängig von NC und Zellart.
Die Untersuchungen zur frühzeitigen Lenkung in verschiedene frühe wie späte Endosomen und des weiteren intrazellulären Verbleibs (qualitativ und quantitativ) haben zum Ziel, Eigenschaften von NC ausfindig zu machen, die in hoher Menge aus den Endosomen entkommen. Dies erfolgt wiederum durch hochauflösende Mikroskopie und Fluoreszenzmarkierung von intrazellulären Kompartimenten. Darüber hinaus wird durch Darstellung derselben Zelle in der Fluoreszenzmikroskopie und im TEM bzw. der TEM-Tomographie sowie die Überlagerung der daraus gewonnen Einzelbilder in 3D eine korrelative Mikroskopiemethode etabliert werden und Aussagen mit einer Auflösung im Bereich von ca. 1 nm ermöglicht.

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