Gentherapie eröffnet vielversprechende Möglichkeiten zur Behandlung von erworbenen Erkrankungen und Erbkrankheiten. Dabei soll der zugrunde liegende genetische Defekt durch therapeutische Nukleinsäuren gebunden an Transportvehikel, sogenannte Vektoren, korrigiert werden. Derzeit werden zwei große Gruppen von Vektoren eingesetzt, virale und nicht-virale. Obwohl virale Vektoren höhere Transfektionseffizienzen erzielen, ist diese Art des Gentransfers mit Problemen, wie ungenügender Sicherheit, möglicher Immunogenität, begrenzter Transgengröße und hoher Kosten verbunden. Diese Nachteile erfordern eine Entwicklung alternativer Transportsysteme. Kationische Lipide und Polymere gehören zu den am häufigsten eingesetzten nicht-viralen Vektoren und besitzen einige Vorteile gegenüber dem viralen System. Sie induzieren keine Immunantwort, ihre Produktion ist kostengünstiger und in größerem Maßstab möglich. Allerdings sind kationische Vektoren mit geringer Transfektionseffizienz und Zytotoxizität verbunden. In dieser Studie wurden kationische Lipoplexe als Vektoren in der Gentherapie untersucht und bewertet. Sowohl Transfektionseffizienz als auch Zytotoxizität der DOTAP/DOPE/mRNA Komplexe wurden beurteilt, da beide Faktoren den Erfolg des Transportes von genetischem Material in die Zelle bestimmen. Erstes Ziel war die Optimierung der Herstellungsparameter. Um den Einfluss von Serum auf die Transfektionseffizienz zu untersuchen, wurden die Zellen in Gegenwart von verschiedenen Serum-Konzentrationen inkubiert und die Transfektionseffizienz ermittelt. Da Größe ein wichtiger Parameter ist, der sich auf den Aufnahmemechanismus von Partikeln und damit auf die Transfektionseffizienz auswirkt, wurde die Größe der Komplexe bestimmt. Die Toxizität der Komplexe wurde durch Bestimmung der Zellviabilität nach der Transfektion ermittelt. Um die Kinetik der Proteinexpression nach der Transfektion zu erfassen, wurde die Dauer der Proteinproduktion nach der Transfektion zeitlich verfolgt.

Gene therapy is a promising approach for treatment of both acquired and inherited diseases by correcting the underlying genetic disorder. To achieve that, so-called vectors transport therapeutic nucleic acids into targeted tissue and further into cells. Viral and non-viral ones are two major groups of vectors used. Although viral vectors reach the highest transfection efficiencies, numerous limitations concerning safety, immunogenicity, transgene size and high costs call for development of alternative systems. Cationic lipids and polymers are the most common non-viral vectors and exhibit several advantages over viral vectors. They do not induce immune responses; their production is cheaper and easy to be up-scaled. However, it is generally known that cationic vectors show poor transfection efficiencies and induce some cytotoxicity. Main objective was to optimize the conditions of the transfection process mediated by cationic lipids complexed to mRNA. Since both transfection efficiency and cytotoxicity are known to depend on the ratio, at which cationic lipids and nucleic acids are mixed together, it is imperative to find the optimal ratio. Second objective was to estimate the influence of serum on transfection efficiency. Therefore influence of different serum concentrations on transfection efficiency was tested. Since size is a parameter that might influence the mechanism of particle uptake and thus transfection efficiency, different mRNA complexes were characterized in terms of size. Furthermore, toxicity of complexes was evaluated by analyzing the viability of cells. Finally, for better understanding the kinetics of protein production upon transfection, duration of protein production was followed over time.