Untersuchung des nicht-viralen Gentransfers mit den Polymeren PEI und PDMAEMA

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Transfektion von eukaryotischen Zellen mit den Polymeren Polyethylenimin (PEI) und verschiedenen Poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylaten (PDMAEMA). Die kationischen Polymeren komplexieren die negativ geladene Plasmid DNA und bilden sogenannte Polyplexe. Dadurch ist die pDNA zum Einen vor Abbau geschützt und kann zum Andren von der Zelle aufgenommen werden. Die Polyplexe wurden im Hinblick auf Größe, Zeta Potential, Bindungsstärke und Stabilität charakterisiert. Dabei wurde beispielsweise gezeigt, dass Polyplexe mit PEI stabiler sind als Polyplexe mit PDMAEMA, während ihre Größe und Zeta Potential vergleichbar ist. Für die Verwendung von Polymeren als Transfektionsagenz spielt deren Transfektionseffizienz und Toxizität eine wichtige Rolle. Hierfür wurde der Einfluss von Molekulargewicht und Architektur von PDMAEMA im Hinblick auf diese Faktoren untersucht und kritische Molekulargewichte ermittelt. Weiterhin wurden wichtige Hinweise zum Mechanismus der Transfektion mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie gesammelt. Diese zeigten, dass die Polyplexe unabhängig vom Zellzyklus perinuklear und nicht im Zellkern detektiert wurden. Durch Untersuchungen des Transfektionsmechanismus mit Hilfe von Inhibitoren (Bafilomycin) und quaternisierten Polymeren wurden Unterschiede zwischen PDMAEMA und PEI heraus gearbeitet. Während bei einer Transfektion mit PEI die Clathrin-abhängige Endozytose eine wichtige Rolle spielt, scheint dies bei PDMAEMA nicht der Fall zu sein. Desweiteren wird eine sternförmige Variante von PDMAEMA beschrieben, die adherente und Suspensionszellen, sowie differenzierte und primäre Zellen effizienter transfiziert als PEI und dabei eine verringerte Toxizität ausweist. Dabei spielt die Art des Polymerkerns keine Rolle für die verbesserte Transfektion. So wurden auch sternförmige Polymere mit anorganischen Kernen mit magnetischen Eigenschaften untersucht. Diese eigneten sich zur Trennung von Polyplexen und freiem Polymer sowie zur Aufreinigung von eukaryotischen Zellen, die magnetische Partikel aufgenommen haben.