Dipl. Pharm. Julia Giselbrecht
Untersuchung kationischer Lipidformulierungen zum Polynukleotidtransfer für die nicht-virale Gentherapie
Mit der Zulassung von Glybera® (2013) und Strimvelis® (2016) als erste Gentherapeutika in Europa zeigt sich, welches Potenzial in der Gentherapie als neue kausale Therapieform steckt. Als Gentherapie wird die Korrektur fehlerhafter Gene oder deren regulierende Elemente, durch das Einbringen von Nukleinsäuren in einen lebenden Organismus bezeichnet, mit dem Ziel, Krankheiten vorzubeugen oder zu heilen.
Für die Genübertragung sind Vektoren nötig, die die Nukleinsäuren in die Zielzelle transportieren. Diese können in virale und nicht-virale (synthetische) Vektoren unterteilt werden. Als virale Vektoren werden Retro-, Adeno-, adeno-assoziierte Viren und Lentiviren verwendet. Man spricht bei der Verwendung viraler Vektoren zum Gentransfer von der Transduktion. Bei den synthetischen Vektoren sind vor allem kationische Lipide oder kationische Polymere zur Komplexierung negativ geladener DNA-Moleküle von Bedeutung. Bei der Übertragung therapeutischer Gene mithilfe nicht-viraler Vektoren spricht man von der Transfektion und bei Verwendung von Lipiden als Genfähren im Speziellen von der Lipofektion.
Aufgrund der geringen Immunogenität, der einfachen Herstellung und der Fähigkeit, auch größere Mengen DNA in die Zielzelle zu transportieren, sind ganz besonders kationische Lipide, die innerhalb unserer Abteilung synthetisiert wurden, im Fokus unserer Forschung. Zum Transport therapeutischer Gene in eine Zelle werden Liposomen mithilfe der kationischen Lipide gebildet. Zur Steigerung der Stabilität und Transfektionseffizienz werden die kationischen Lipide mit sogenannten Helferlipiden kombiniert. Diese Liposomenlösungen werden dann zur Komplexierung von DNA genutzt und als Lipoplexe bezeichnet.
Die Charakterisierung dieser Lipoplexe hinsichtlich ihrer Effizienz, Stabilität und Biokompatibilität stellt den Schwerpunkt unserer Untersuchungen dar. Ziel ist eine umfangreiche Charakterisierung der Lipoplexe innerhalb des physiologischen Milieus, um ein stabiles System mit hoher Transfektionseffizienz und geringer Toxizität zu entwickeln. Hierfür nutzen wir zahlreiche Methoden wie die Dynamische Lichtstreuung, Agarosegelelektrophorese, Zetapotenzialmessung, SDS-PAGE, TEM und in-vitro Untersuchungen an Zellkulturmodellen.
Publikationen
S. R. Pinnapireddy, J. Giselbrecht, B. Strehlow, C. Janich, C. Husteden, A. Meister,H. Loppnow, D. Sedding, F. Erdmann, G. Hause, G. Brezesinski, T. Groth, A. Langner, U. Bakowsky, Christian Wölk. A triple chain polycationic peptide-mimicking amphiphile – efficient DNA-transfer without co-lipids. Biomater. Sci., 2020,8, 232-249 [more]
J. Giselbrecht, S. Wiedemann, S. R. Pinnapireddy, N. Goergen, H. Loppnow, D. Sedding, F. Erdmann, U. Bakowsky, G. Hause, M. Lúcio, A. Langner, C. Wölk. Nucleic acid carrier composed of a branched fatty acid lysine conjugate—Interaction studies with blood components. Coll. Surf. B. 2019, 184, 110547, [more]
M. Schmid, C. Wölk, J. Giselbrecht, K.L.A. Chan, und R.D. Harvey: A combined FTIR and DSC study on the bilayer-stabilising effect of electrostatic interactions in ion paired lipids. Coll. Surf. B. 2018, 169, 298-394. [more]
S. Tassler, D. Pawlowska, C. Janich, J. Giselbrecht, S. Drescher, A. Langner, C. Wölk und G. Brezesinki: Lysine-based amino-functionalized lipids for gene transfection: the influence of chain composition on 3D phase behaviour and transfection performance. PCCP 2018, 20, 17393-17405. [more]
J. Giselbrecht, C. Janich, S.R. Pinnapireddy, G. Hause, U. Bakowsky, C. Wölk, und A. Langner: Overcoming the polycation dilemma - Explorative studies to characterise the efficiency and biocompatibility of newly designed lipofection reagents. Int. J of Pharm. 2018, [more]
Konferenzbeiträge
J. Giselbrecht, J. Bussmann, A. Langner, C. Wölk
In-vivo studies with the zebrafish embryo model of different nucleic acid formulations with the cationic lipid OH4
Symposium "CRS German Chapter" 2020
J. Giselbrecht, J. Bussmann, A. Langner, C. Wölk
Presentation of a biocompatible and efficient nucleic acid delivery system - In-vivo and in-vitro studies of new cationic lipoplexes
Leipzig Research Festival of Lifescience 2020
J. Giselbrecht, J. Bussmann, A. Langner, C. Wölk
From in-vitro assays to in-vivo application studies- new cationic lipoplexes in comparison
Annual Meeting of the German Pharmaceutical Society 2019 (DPhG Heidelberg)
J. Giselbrecht, J. Bussmann, A. Langner, C. Wölk
Comparative in-vitro and in-vivo studies of cationic lipoplexes
International Congress Nanotechnology in Medicine & Biology (BioNanoMed) 2019
J. Giselbrecht, J. Bussmann, A. Langner, C. Wölk
In-vitro and in-vivo studies of cationic lipoplexes for gene therapy – from hemolysis assay to zebrafish experiments
Symposium "CRS German Chapter" 2019
J. Giselbrecht, S.R. Pinnapireddy, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Physiological barriers after systemic application of lipoplexes - Study of the transfection limiting obstacles after systemic application
International Conference and Workshop on Biological Barriers 2018
J. Giselbrecht, S.R. Pinnapireddy, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Analyses of the physiological barriers after systemic application of lipoplexes of T14diLys
Symposium "CRS German Chapter" 2018
J. Giselbrecht, S.R. Pinnapireddy, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Analysis of the complexation behaviour and stability of lipoplexes in physiological media
Annual Meeting of the German Pharmaceutical Society - DPhG 2017
J. Giselbrecht, S.R. Pinnapireddy, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Comparativ analyses of lipoplexes regarding their complexation behaviour and stability under physiological conditions
Symposium "Phospholipids in Pharmaceutical Research" 2017
S. Müller, A. Ewe, J. Giselbrecht, C. Wölk, A. Aigner, M.C. Hacker, M. Schulz-Siegmund
Liposome and polymer based siRNA transfection in hASC and SaOS-2 cells
Biotechnology Symposium - University Leipzig 2017
J. Giselbrecht, S.R. Pinnapireddy, U. Bakowsky, A. Langner, C. Wölk
Peptide-Mimicking Lipids in Gene Therapy – Investigation of Stability in Serum
Symposium "CRS German Chapter" 2017