Kationische Liposomen werden weit verbreitet als Vektoren zur Gentherapie genutzt, um Makromoleküle effizient in Säugerzellen zu übertragen. Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung eigens synthetisierter kationischer Liposomen, komplexiert mit Plasmid-DNA, die in Zellkultur von Hirntumorzellen (Gliome) unter serumfreien und serumhaltigen (in vivo ähnliche) Bedingungen getestet und optimiert wurden. Die Expression des Markergens EGFP wurde mittels Fluoreszenzmikroskopie und FACS-Analyse quantifiziert. Allgemein führten die Transfektionen unter serumhaltigen Bedingungen zu höheren Gentransferraten im Vergleich zu serumhaltigen Bedingungen. Konzentrationserhöhungen der Liposomen (10-30 nmol) und der Plasmid-DNA (1-10 µg) führten in serumfreiem Medium wie unter serumhaltigen Bedingungen zu keiner Transfektionssteigerung. Konzentrationen von 1 bis 10 nmol des kationischen Lipids bei jeweils gleichbleibender DNA-Konzentration resultierten dagegen in einer signifikanten Erhöhung der Markergenexpression. Da Ultraschall (US) den lipsomalen Gentransfer in eukaryontische Zellen unterstützt, wurde der Effekt eines 2 MHz fokussierten US (0,5 W/cm2) und des US-Kontrastmittels Levovist®, das in klinischen Anwendungen als US- Signalverstärkung genutzt wird, auf den Liposomen unterstützten DNA-Transfer untersucht. 60 Sekunden US führten zu den besten Transfektionsergebnissen. Um US-Reflexionen und Kavitationen in den Kulturplatten zu vermeiden, wurde eine gesondert angefertigte US- Absorptionskammer angewendet, in der keine signifikante Erhöhung der liposomalen Transduktionsraten durch US-Einwirkung zu verzeichnen war. Die Applikation von Levovist® während der US-Exposition führte wiederum zu einer signifikanten Verbesserung der Transfektion. Jedoch war dabei zu erkennen, dass die Viabilität der Zellen, denen Kontrastmittel während der Beschallung verabreicht wurde, deutlich geringer war im Vergleich zu den nichtbeschallten Kontrollzellen. Diese US-Studien lassen darauf schließen, dass Kavitationseffekte, die durch US hervorgerufen werden, die liposomal unterstützte Gentransfereffizienz in Tumorzellkulturen verbessern, aber gleichzeitig den Zelltod durch Membranschäden einleiten. Die Einkapselung stellt eine neue Methode zur Immunoprotektion genetisch veränderter Säugerzellen dar. Mikrokapseln werden zur Produktion von rekombinanten Proteinen, Hormonen und Wachstumsfaktoren eingesetzt. Dieses Projekt sollte die Einkapselung von Säugerzellen in kleine (vibrating nozzle, ii) Gasextrusion (AirJet) und iii) JetCutter. Die mechanische Stabilität der APA-Mikrokapseln und die Viabilität der eingekapselten Zellen wurde in Langzeitkultur untersucht. Mit den beschriebenen Methoden und Einkapselungstechniken konnten Mikrokapseln mit regelmäßigen Formen und durchschnittlichen Größen in vivo in einem Tierexperiment eingesetzt und es wurde gezeigt, dass die APA-Mikrokapseln intraarteriell in Fischer-Ratten injiziert werden konnten und die Mikrokapselmembranen blieben intakt.
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