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Dr. Christian Wölk

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ORCID ID: orcid.org/0000-0002-8067-7307

ResearchGate   

Entwicklung von kationischen Lipidformulierungen als Nukleinsäure Delivery Systeme

Die Verwendung von Nukleinsäuren als Arzneimittel besitzt ein großes Potential für zukünftige Therapieformen. So bietet die Gentherapie, d.h. das Einbringen von genetischem Material in Zellen mit dem Ziel einen therapeutischen Nutzen zu erlangen, eine aussichtsreiche Strategie für die Behandlung genetisch bedingter Erkrankungen. Weiterhin stellt das Einschleusen von kodierender DNA, mRNA und siRNA auch potentielle Therapieformen für ein breites Spektrum an Erkrankungen wie Krebs, AIDS, neurologische und kardiovaskuläre Erkrankungen.

Für die Durchführung der Gentherapie benötigt man spezielle Vehikelsysteme, welche auch als Vektoren bezeichnet werden. Derzeit dominieren die viralen Vektoren die klinischen Studien. Sie stellen aktuell die effektivsten Vektoren, sind aber mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden (onkogenes Potential, Immunogenität, geringe Beladungskapazität). Weiterhin sind die Herstellungskosten der Produktion viraler Vektoren vergleichsweise hoch. Deshalb ist die Weiterentwicklung von nicht-viralen Gentransfersystemen von großem Interesse.

Die Synthese neuer Verbindungen stellt dabei ein wichtiges Werkzeug dar. So wurden von uns in den letzten Jahren 3 neue Klassen von aminofunktionalisierten Lipiden etabliert: verzweigte Fettsäureamide sowie die Malonamide der 1. Und 2. Generation. In systematischen Untersuchungen der DNA-Transfereffizienz der neuen kationischen Lipidformulierungen konnten wir sehr effektive Lipidformulierungen identifizieren.

Ziel unserer Arbeiten ist:

  • die Weiterentwicklung von kationischen Lipidformulierungen.
  • die Aufklärung von Zusammenhängen zwischen physikochemischen Eigenschaften der Lipidformulierungen und ihrer Effektivität.
  • die Untersuchung von zellulären Aufnahmemechanismen um Barrieren zu identifizieren, welche die Gentransfereffizienz reduzieren.

Dabei kommt eine Vielzahl an Untersuchungsmethoden zum Einsatz:

  • Partikelgrößenbestimmung (DLS, TEM, Cryo-TEM)
  • Zetapotentialmessung
  • kalorimetrische Methoden (DSC, ITC)
  • konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie
  • Untersuchungen an der Monoschicht (BAM, IRRAS, Flächen-Druck-Isothermen, Epifluoreszenzmikroskopie)
  • Röntgenbeugungsanalysen (SAXS, WAXS)
  • In-vitro Untersuchungen an verschiedenen Zellkulturmodellen
  • Molekularbiologische Methoden (Gelelektrophorese, PCR)

Publikationen

C. Janich, A. Hädicke, U. Bakowsky, G. Brezesinski, and C. Wölk: Interaction of DNA with Cationic Lipid Mixtures—Investigation at Langmuir Lipid Monolayers. Langmuir, 2017, in press, [mehr]   

C. Wölk, C. Janich, U. Bakowsky, A. Langner, and G. Brezesinski: Malonic acid based cationic lipids – The way to highly efficient DNA-carriers. Adv. Coll. Interface Science 2017, 248, 20-34, [mehr]   

S. Tassler, C. Wölk, C. Janich, B. Dobner, and G. Brezesinski: Lysine-based amino-functionalized lipids for gene transfection: the protonation state in monolayers at the air–liquid interface. PCCP 2017, 19, 20271-20280, [mehr]   

C. Janich, S.R. Pinnapireddy, F. Erdmann, T. Groth, A. Langner, U. Bakowsky, and C. Wölk: Fast therapeutic DNA internalization – a high potential transfection system based on a peptide mimicking cationic lipid. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2017, 118, 38-47, [mehr]   

C. Janich, S. Taßler, A. Meister, G. Hause, J. Schäfer, U. Bakowsky, G. Brezesinski and C. Wölk: Structures of malonic acid diamide/phospholipid composites and their lipoplexes.
Soft Matter 2016, 12, 5854-5866, [mehr]   

C. Janich, C. Wölk, F. Erdmann, T. Groth, G. Brezesinski, B. Dobner, and A. Langner: Composites of malonic acid diamides and phospholipids — Impact of lipoplex stability on transfection efficiency.
Journal of Controlled Release 2015,  220, 295–307. [mehr]   

C. Wölk, C. Janich, A. Meister, S. Drescher, A. Langner, G. Brezesinski, and U. Bakowsky: Investigation of Binary Lipid Mixtures of a Three-Chain Cationic Lipid with Phospholipids Suitable for Gene Delivery.
Bioconjugate Chem. 2015, 26 (12), 2461–2473. [mehr]   

X. Zhang, L. Dai, A. Wang, C. Wölk, B. Dobner, G. Brezesinski, Y. Tang, X. Wang, and J. Li: The Directional Observation of Highly Dynamic Membrane Tubules Formation Induced by Engulfed Liposomes. Scientific Reports 5, Art. Num. 16559, doi: 10.1038/srep16559 [mehr]   

N. Erdmann, C. Wölk, I. Schulze, C. Janich, M. Folz, S. Drescher, M. Dittrich, A. Meister, J. Vogel, T. Groth, B. Dobner, and A. Langner: Tris(2-aminoethyl)-amine-based α-branched fatty acid amides – Synthesis of lipids and comparative study of transfection efficiency of their lipid formulations.
Eur. J. Pharm. Biopharm. 2015, 96, 349-362. [mehr]   

C. Wölk, C. Janich, D. Pawlowska, S. Drescher, A. Meister, G. Hause, B. Dobner, A. Langner, and G. Brezesinski: Lamellar versus Micellar Structures - Aggregation Behaviour of a Three-Chain Cationic Lipid Designed for Nonviral Polynucleotide Transfer.
ChemPhysChem 2015, 16 (10), 2115-2126. [mehr]   
ChemPhysChem 2015, 16 (10), 2029. (Cover Profile) [mehr]   

C. Janich, C. Wölk, S. Taßler, S. Drescher, A. Meister, G. Brezesinski, B. Dobner and A. Langner: Composites of malonic acid diamides and phospholipids - structural parmeters for optimal transfection efficiency in A549 cells.
Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2014, 116, 1205-1216. [mehr]   

C. Wölk, D. Pawlowska, S. Drescher, A. Auerswald, A. Meister, G. Hause, A. Blume, A. Langner, G. Brezesinski, and B. Dobner: New micellar transfection agents
Langmuir 2014, 30, 4905–4915. [mehr]   

C. Wölk, S. Drescher, A. Meister, A. Blume, A. Langner, B.  Dobner:
General Synthesis and Physico-Chemical Characterisation of a  Series of Peptide-Mimic Lysine-Based Amino-Functionalised Lipids.
Chem. Eur. J.
2013, 19, 12824-12838. [mehr]   

M. Dittrich, M. Heinze, C. Wölk, S. S. Funari, B. Dobner, H. Möhwald, and G. Brezesinski: Structure-Function Relationships of New Lipids Designed for DNA Transfection.
ChemPhysChem 2011, 12, 2328-2337. [mehr]   

C. Wölk, M. Heinze, P. Kreideweiß, M. Dittrich, G. Brezesinski, A. Langner, and B. Dobner: Synthesis and DNA transfection properties of new head group modified malonic acid diamides.
Int. J. Pharm. 2011, 409, 46-56. [mehr]   

Präsentationen

C. Wölk, C. Janich, D. Pawlowska, S. Drescher, A. Meister, A. Langner, B. Dobner, G. Bresezinski: Lamellar vs. micellar - a tripple-chained cationic lipid as polynucleotide carrier.
Joint  Meeting of the Membrane Sections of the  French and German Biophysical  Societies, Aril 11 to 14 1016, Bad  Herrenalb, Germany

C. Wölk, C. Janich, A. Langner, B. Dobner, und U. Bakowsky
Effective Lipid-mediated DNA Transfer with a Three-Chain Amino-Functionalized Lipid Designed for Lipofection
11th nternational Conference and Workshop on Biological Barriers 2016

Posterpräsentationen

C. Wölk,A. Langner, U. Bakowsky, C. Janich
A New Class of High Potential Nucleic Acid Delivery Systems -
To Fuse or Not to Fuse: That is the Question
NaNo DDS, September 2016, Baltimor, USA

C. Janich, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Fast Therapeutic DNA Internalization –
a New Class of High Potential Nucleic Acid Delivery Systems
NaNo DDS, September 2016, Baltimor, USA

C. Janich, C. Wölk, A. Hädicke, A. Langner
Monolayer Studies of Phospholipid-Based Gene Delivery Systems
Joint  Meeting of the Membrane Sections of the French and German Biophysical  Societies, Aril 11 to 14 1016, Bad Herrenalb, Germany

C. Janich, C. Wölk, A. Langner
Phospholipid-Based Gene Delivery Systems – DNA complexation and DNA release behavior of lipoplexes
11th nternational Conference and Workshop on Biological Barriers 2016

C. Janich, A. Langner, U. Bakowsky, S. Taßler, G. Brezesinski, B. Dobner, and C. Wölk
Structural Investigations of Cationic Lipid Compositions and their Complexes with DNA
21th Ostwald-Colloquium- MPI-KG Potsdam 2015

C. Janich, C. Wölk, F. Erdmann, T. Groth, G. Brezesinski, B. Dobner, and A. Langner
Phospholipid-Based Gene Delivery Systems – Impact of Lipoplex Stability on Transfection Efficiency
4. Symposium on Phospholipids in Pharmaceutical Research - Heidelberg 2015

C. Wölk, C. Janich, S. Taßler, A. Meister, G. Hause, U. Bakowsky, A. Langner, G. Brezesinski, and B. Dobner
Phospholipid-Based Gene Delivery Systems – Aggregate Structures
4. Symposium on Phospholipids in Pharmaceutical Research - Heidelberg 2015

S. Taßler, C. Janich, C. Wölk, B. Dobner, and G. Brezesinski
Physical-chemical investigation of a new cationic lipid for gene transfection
International Workshop "Molecular Membrane Biophysics" - Hünfeld 2014

D. Pawlowska, C. Wölk, B. Dobner, and G. Brezesinski
The impact of chain purity of cationic lipids on the transfection efficiency
International Workshop "Molecular Membrane Biophysics" - Hünfeld 2014

C. Janich, C. Wölk, S. Taßler, S. Drescher, A. Meister, G. Brezesinski, B. Dobner, and A. Langner
Investigation of Phospholipids in Mixture with Cationic Lipids - Biological and Physicochemical Characterization.
International Workshop "Molecular Membrane Biophysics" - Hünfeld 2014

C. Janich, C. Wölk, B. Dobner, and A. Langner
Evaluation of Transfection Efficiency of Cationic Lipids/Co-lipid-Complexes using an EGFP-Assay
3. Symposium on Phospholipids in Pharmaceutical Research - Heidelberg 2013

C. Wölk, S. Drescher, A. Meister, A. Blume, A. Langner, and B. Dobner
Physicochemical Characterization of the Miscibility of Phospholipids with a Novel Amino-Functionalized Lipid Bearing Three Alkyl Chains
3. Symposium on Phospholipids in Pharmaceutical Research - Heidelberg 2013

C. Wölk, A. Langner, and B. Dobner
Synthesis of Cationic Lipids with Peptide-Like Malonic Acid Diamide Backbone
DPhG-Tagung - Insbruck 2011

P. Kreideweiß, C. Wölk, B. Dobner, and A. Langner
Cationic Lipids for Liposomal Gene Transfer
DPhG-Tagung - Insbruck 2011

C. Wölk, N. Erdmann, S. Drescher, A. Meister, A. Blume, A. Langner, and  B. Dobner
Physicochemial Characterization of Cationic Liposomes for the Use as Gene Transfection Systems.
2. Symposium on Phospholipids in Pharmaceutical Research - Heidelberg 2011

C. Wölk, A. Langner, and B. Dobner
Synthesis of Cationic Lipids with a Novel Peptide-like Malonic Diamide Backbone
Frontiers in Medicinal Chemistry - Saarbrücken 2011

C. Wölk, M. Heinze, P. Kreideweiß, B. Dobner, and A. Langner
Synthesis of Novel Cationic Lipids with Malonic Diamide Backbone and Lysine Containing Headgroup
DPhG-Tagung - Braunschweig 2010

Betreute Praktika/Seminare

Allgemeine und analytische Chemie der anorganischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe (1. Studienjahr)

Allgemeine und analytische Chemie der organischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe (2. Studienjahr)

Instrumentelle Analytik (2. Studienjahr)

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