Nanoformulierung von Prime Editing Ribonukleoproteinen

Die Entwicklung des CRISPR/Cas9-Systems als molekulares Werkzeug zur gezielten Veränderung von DNA hat die biomedizinische Forschung revolutioniert und große Hoffnungen auf neuartige Therapien geweckt. Die funktionelle Einheit von CRISPR/Cas9 besteht aus Ribonukleoproteinen (RNPs), die als kontrollierbare Genscheren DNA an gewünschten Sequenzen schneiden. In den vergangenen Jahren konnte durch die Weiterentwicklung des konventionellen, in der Natur vorkommenden CRISPR/Cas9- Systems seine Präzision und Vielseitigkeit gesteigert und an spezielle Anforderungen in der Medizin angepasst werden. Eine solche Innovation stellt das sogenannte Prime Editing (PE) dar, das verschiedene Gen-Modifikationen wie kurze Deletionen, Insertionen oder Nukleobasen-Konversionen bei gleichzeitig verringertem Risiko von Schreibfehlern ermöglichen kann. Es wird geschätzt, dass theoretisch bis zu 89 % der bekannten, mit Krankheiten assoziierten genetischen Varianten mittels PE korrigiert werden könnten. Für die Behandlung menschlicher Erkrankungen müssen die Komponenten jedoch sicher und effizient in den Zellkern der gewünschten Zielzellen transportiert werden, was derzeit eine Hürde für die vielseitige Anwendung darstellt. Das Projekt Nanoformulierung von Prime Editing Ribonukleoproteinen adressiert diese Herausforderung, indem nanoskalige Trägersysteme für PE RNPs entwickelt und systematisch in Zellmodellen untersucht werden. Die Träger basieren auf Materialklassen, die bereits eine sehr gute Eignung für den zellulären Transport anderer Biomoleküle gezeigt haben, und werden gezielt für PE RNPs optimiert: ionisierbare Lipo-Oligomere und Lipid-Nanopartikel (LNPs). Mit einer Kombination komplementärer Methoden werden die Nanoformulierungen hinsichtlich ihrer Effizienz, PE RNPs in Zellen einzuschleusen, gewünschte DNA-Veränderungen zu vermitteln sowie unerwünschte Wirkungen zu minimieren, charakterisiert. Auf diese Weise können relevante zelluläre Transportprozesse entschlüsselt und optimale Trägereigenschaften für zukünftige PE-Therapien identifiziert werden.