DNA & RNA Vektoren

Rekombinante Nukleinsäuren – DNA oder RNA – und ihre Manipulation und Herstellung sind der Ausgangspunkt für viele Forschungs- und Entwicklungsprojekte. DNA oder RNA dient größtenteils der temporären oder permanenten Expression von Fremdgenen in Zellen oder Organismen.

Diese Funktion von Nukleinsäuren wir aus dem Grund als „Vektoren“ bezeichnet, da sie den Transfer von Fremd-Genen in Zellen ermöglicht. Am TRON decken die Funktionsbereiche „VECTORS“, „CLONING“ und „GENE TRANSFER“ den gesamten Workflow vom initialen Design eines bestimmten Vektors über die molekulare Klonierung hin zum Transfer in die Zelle ab. Die angewandten, hochmodernen Technologien stehen sowohl den TRON-internen Kollegen als auch den externen Partnern zur Verfügung.

Die Funktionseinheit „VECTORS“ hat sich auf selbstamplifizierende RNA (saRNA) Vektoren spezialisiert. saRNA wurde basierende auf dem Genom von plus-strängigen RNA Viren, hauptsächlich Alphaviren, erzeugt, da dieses der messenger RNA ähnelt. saRNA werden mit einer Kappe versehen und poly-adenyliert um eine effiziente Translation zu ermöglichen, sobald sie in das Cytoplasma der Zelle gelangen. Zusätzlich zum Transgen codiert die saRNA die enzymatische Maschinerie des parentalen Virus um die transfizierte RNA zu replizieren, daher der Begriff „selbstamplifizierende“ RNA. Diese Eigenschaften induzieren eine sehr hohe Expression unter Verwendung von sehr geringen Mengen RNA und macht sie somit einen attraktiven Vektor für Vakzine. Das Ziel des Teams ist es, die saRNA Plattform voranzutreiben und mit verbesserten Eigenschaften zu versehen oder neuartige Formate zu adaptieren. Wir haben eine proprietäre Vektorplattform entwickelt, die wir als trans-amplifizierende RNA (taRNA) bezeichnen. Diese Plattform  verknüpft eine nicht-replizierende mRNA mit einer replizierenden RNA.

Einen durchweg effizienten Gentransfer in ein großen Bandbreite an Zielzellen zu erreichen ist eine Herausforderung. Deswegen arbeitet das „Gene-Transfer“-Team mit einem modularen Set an Werkzeugen, das spezielle Vektorgerüste, Hüllproteine und optimierte Protokolle umfasst. Die Schlüsselkompetenz der Einheit ist retroviraler Gentransfer mit einem sich stetig erweiternden Methodenspektrum, das z.B. Transposons und CRISPR Vektoren miteinschließt.

Die Klonierung von Zielgenen in verschiedene Vektorgerüste ist oft essentiell für die Validierung dieser Gene als mögliche Ziele  für z.B. die Krebstherapie. Die Klonierungseinheit führ modernste Klonierungen von der Entwicklung einer passenden Klonierungsstrategie bis zur Herstellung von aufgereinigter, qualitätsgeprüfter Plasmid DNA in verschiedener Menge durch. Zusätzlich können wir durch Linearisierung lineare, aufgereinigte DNA als gebrauchsfertige Vorlagen für die RNA Synthese unserer Partner herstellen. Alle unsere Methoden folgen Standard Operating Procedures (SOPs) und sind in unser Qualitätssicherungssystem implementiert.

Live Cell Imaging

Tools & Plattformen

Vektoren

  • saRNA. Eine einzelne sehr lange synthetische RNA welche für eine Replikase und das gene of interest codiert. saRNA benötigt in vitro capping und Poly-Adenylierung. Die Synthese muss angepasst an die Länge der RNA erfolgen.
  • taRNA. Ein Split-Vektor System. Hergestellt von einer saRNA die für eine Replikase auf einer nicht-amplifizierenden mRNA codiert und einem Transgen auf einer zweiten kurzen RNA, die als Trans-Replikon bezeichnet wird. Trans-Replikons benötigen kein Capping und kurze oligo-A tails. Trans-Replikon Synthese ist praktisch und flexibel.

Gentransfer

  • Retro. Vektor der zweiten Generation, der vom Retrovirus MLV abstammt und für stabilen Gentransfer in proliferierende Zelle genutzt werden kann. Ermöglicht die Arbeit unter BSL-1 Bedingungen solange die Partikel keine humanen Zellen transduzieren.
  • Lenti. Vektor der zweiten Generation, der vom Retrovirus HIV-1 abstammt und für stabilen Gentransfer in ruhende und proliferierende Zelle genutzt werden kann.

Schlüsselpublikationen

Beissert T, Perkovic M, Vogel A, Erbar S, Walzer KC, Hempel T, Brill S, Haefner E, Becker R, Türeci Ö, Sahin U. (2020) A Trans-amplifying RNA Vaccine Strategy for Induction of Potent Protective Immunity. Mol Ther. 28(1):119-128. PMID: 31624015

Vogel AB, Lambert L, Kinnear E, Busse D, Erbar S, Reuter KC, Wicke L, Perkovic M, Beissert T, Haas H, Reece ST, Sahin U, Tregoning JS. (2018) Self-Amplifying RNA Vaccines Give Equivalent Protection against Influenza to mRNA Vaccines but at Much Lower Doses. Mol Ther. 26(2):446-455. PMID: 29275847

Beissert T, Koste L, Perkovic M, Walzer KC, Erbar S, Selmi A, Diken M, Kreiter S, Türeci Ö, Sahin U. (2017) Improvement of In Vivo Expression of Genes Delivered by Self-Amplifying RNA Using Vaccinia Virus Immune Evasion Proteins. Hum Gene Ther. 28(12):1138-1146. PMID: 28877647

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