Title (eng)
Peptide targeted gene therapy using functionalized polyethylenimine and dendrimer based nucleic acid carriers
Parallel title (deu)
Zielgerichtete Gentherapie mit Peptiden unter der Verwendung von funktionalisierten Polyethylenimin und Dendrimer Polykationen basierten Nukleinsäurevektoren
Author
Simon Decker
Advisor
Manfred Ogris
Assessor
Dagmar Fischer
Patrick Garidel
Abstract (deu)
Die klinisch etablierte Gentherapie benutzt virale und nicht virale Vektoren, um Krankheiten an der Ursache zu behandeln. Gerade in den letzten zwei Jahren hat sich die Anzahl an zugelassenen Gentherapeutika verdoppelt. Diese Arbeit verbessert etablierte Genvektoren, um schwer zu erreichendes Gewebe zugänglich zu machen für Therapien und um die dafür benötigte Dosis zu reduzieren, mit einem Fokus auf Polyethylenimine und Dendrimer basierten Polykationen. Folglich kann diese Arbeit in drei Kapitel unterteilt werden: Kapitel eins fokussiert auf die Verwendung von Polyamidoamine (PAMAM), ein Dendrimer Polykation, zur Zielrichtung von Adeno-assoziiertem Virus (AAV) auf mikrovaskuläre Endothelzellen. Hierfür wurde PAMAM an ein zielgerichtetes Peptid, mittels einer Polyethyl-englycol Linkers, konjugiert und Dieses verwendet, um die Virusoberfläche zu ummanteln. Dabei wird der natürliche Tropismus intakt gelassen. Dieser Ansatz wurde weiter in mehreren in vivo Modellen verifiziert, nämlich Wildtyp und transgenen Mäusen als auch in Schweinen. In dieser Arbeit wurden die Trikonjugate synthetisiert und die Formulierungsparameter optimiert, um eine stabile Ummantelung der AAV zu ermöglichen. In Kapitel zwei wurde lineares Polyethylenimin (LPEI) mit einem neuen epidermalen Wachs-tumsfaktorrezeptor zielgerichteten Peptid gekoppelt und die Bindungseigenschaften für Diesen untersucht. Mittels Oberflächen-Plasmonen-Resonanz-Spektroskopie (SPR) wurde so-wohl eine erhöhte Bindungsaffinität nachgewiesen als auch die Spezifität der Bindung in Zelllinien gezeigt. Im letzten Kapitel wurde ein biokompatibler LPEI basierter Vektor synthetisiert um splice switching Oligonukleotide zu formulieren. Diese wurden in einem neuen transgenen Mausmodell für β-Thalassämie angewendet um Spleißkorrektur in RNA zu erreichen. Niedermolekulares LPEI wurde mit einem Disulfid Linker quervernetzt, um die Biokompatibilität zu erhöhen. Weiters konnte Spleißkorrektur in den Hauptorganen, nach einer einzelnen intravenösen Injektion, beobachtet werden.
Abstract (eng)
Gene therapy, using traditional viral and non-viral vectors, is well established in clinics to treat diseases at their fundamental level. During the last two years alone, the number of drugs with positive application status has doubled. This thesis further improves upon established gene carriers to target hard to treat tissues and lower the dosage needed, focusing on polyethylenimine and dendrimeric polycations. It can be divided into three chapters: Chapter one focusses on using dendrimeric polyamidoamine (PAMAM) to retarget adeno associated virus (AAV) towards microvascular endothelial cells. PAMAM is conjugated to a targeting peptide via polyethyleneglycol spacer and used to coat the viral surface, leaving the native tropism intact. The approach is validated in wildtype and transgenic mouse and pig models. In this thesis the triconjugate is synthesized and the formulation parameters optimized to ensure successful and stable coating of the AAV. Within chapter two linear polyethylenimine (LPEI) is coupled to a novel epidermal growth factor receptor (EGFR) targeting peptide and investigated for its binding properties with the receptor. Using surface plasmon resonance (SPR) an increased binding efficiency towards the receptor is found and the specificity investigated on cell lines. In the final chapter we use a biocompatible LPEI based vector to deliver splice switching oligonucleotides (SSO) to induce splice correction in a novel transgenic mouse model based on β-thalassemia. Low molecular weight LPEI is crosslinked via a disulfide linker for improved biocompatibility. We show successful splice correction in major organs after a single intravenous injection and improved pharmacokinetics.
Keywords (deu)
PolyethyleniminPAMAMquervernetztPeptidzielgerichtete GentherapieAAVEGFR
Keywords (eng)
polyethyleniminePAMAMcrosslinkedpeptidetargeted gene therapyAAVEGFR
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1614667
rdau:P60550 (deu)
171 Seiten : Illustrationen
Number of pages
171
Association (deu)
Title (eng)
Peptide targeted gene therapy using functionalized polyethylenimine and dendrimer based nucleic acid carriers
Parallel title (deu)
Zielgerichtete Gentherapie mit Peptiden unter der Verwendung von funktionalisierten Polyethylenimin und Dendrimer Polykationen basierten Nukleinsäurevektoren
Author
Simon Decker
Abstract (deu)
Die klinisch etablierte Gentherapie benutzt virale und nicht virale Vektoren, um Krankheiten an der Ursache zu behandeln. Gerade in den letzten zwei Jahren hat sich die Anzahl an zugelassenen Gentherapeutika verdoppelt. Diese Arbeit verbessert etablierte Genvektoren, um schwer zu erreichendes Gewebe zugänglich zu machen für Therapien und um die dafür benötigte Dosis zu reduzieren, mit einem Fokus auf Polyethylenimine und Dendrimer basierten Polykationen. Folglich kann diese Arbeit in drei Kapitel unterteilt werden: Kapitel eins fokussiert auf die Verwendung von Polyamidoamine (PAMAM), ein Dendrimer Polykation, zur Zielrichtung von Adeno-assoziiertem Virus (AAV) auf mikrovaskuläre Endothelzellen. Hierfür wurde PAMAM an ein zielgerichtetes Peptid, mittels einer Polyethyl-englycol Linkers, konjugiert und Dieses verwendet, um die Virusoberfläche zu ummanteln. Dabei wird der natürliche Tropismus intakt gelassen. Dieser Ansatz wurde weiter in mehreren in vivo Modellen verifiziert, nämlich Wildtyp und transgenen Mäusen als auch in Schweinen. In dieser Arbeit wurden die Trikonjugate synthetisiert und die Formulierungsparameter optimiert, um eine stabile Ummantelung der AAV zu ermöglichen. In Kapitel zwei wurde lineares Polyethylenimin (LPEI) mit einem neuen epidermalen Wachs-tumsfaktorrezeptor zielgerichteten Peptid gekoppelt und die Bindungseigenschaften für Diesen untersucht. Mittels Oberflächen-Plasmonen-Resonanz-Spektroskopie (SPR) wurde so-wohl eine erhöhte Bindungsaffinität nachgewiesen als auch die Spezifität der Bindung in Zelllinien gezeigt. Im letzten Kapitel wurde ein biokompatibler LPEI basierter Vektor synthetisiert um splice switching Oligonukleotide zu formulieren. Diese wurden in einem neuen transgenen Mausmodell für β-Thalassämie angewendet um Spleißkorrektur in RNA zu erreichen. Niedermolekulares LPEI wurde mit einem Disulfid Linker quervernetzt, um die Biokompatibilität zu erhöhen. Weiters konnte Spleißkorrektur in den Hauptorganen, nach einer einzelnen intravenösen Injektion, beobachtet werden.
Abstract (eng)
Gene therapy, using traditional viral and non-viral vectors, is well established in clinics to treat diseases at their fundamental level. During the last two years alone, the number of drugs with positive application status has doubled. This thesis further improves upon established gene carriers to target hard to treat tissues and lower the dosage needed, focusing on polyethylenimine and dendrimeric polycations. It can be divided into three chapters: Chapter one focusses on using dendrimeric polyamidoamine (PAMAM) to retarget adeno associated virus (AAV) towards microvascular endothelial cells. PAMAM is conjugated to a targeting peptide via polyethyleneglycol spacer and used to coat the viral surface, leaving the native tropism intact. The approach is validated in wildtype and transgenic mouse and pig models. In this thesis the triconjugate is synthesized and the formulation parameters optimized to ensure successful and stable coating of the AAV. Within chapter two linear polyethylenimine (LPEI) is coupled to a novel epidermal growth factor receptor (EGFR) targeting peptide and investigated for its binding properties with the receptor. Using surface plasmon resonance (SPR) an increased binding efficiency towards the receptor is found and the specificity investigated on cell lines. In the final chapter we use a biocompatible LPEI based vector to deliver splice switching oligonucleotides (SSO) to induce splice correction in a novel transgenic mouse model based on β-thalassemia. Low molecular weight LPEI is crosslinked via a disulfide linker for improved biocompatibility. We show successful splice correction in major organs after a single intravenous injection and improved pharmacokinetics.
Keywords (deu)
PolyethyleniminPAMAMquervernetztPeptidzielgerichtete GentherapieAAVEGFR
Keywords (eng)
polyethyleniminePAMAMcrosslinkedpeptidetargeted gene therapyAAVEGFR
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1623075
Number of pages
171
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