Uridine-depleted hCFTR mRNA-delivery to restore hCFTR expression and function in vitro and in vivo

Abstract

Zystische Fibrose ist die häufigste monogene, lebensverkürzende Erkrankung unter Kaukasiern. Als eine kausale Therapieoption für die Lungenerkrankung bei Zystischer Fibrose wird die Proteinersatztherapie mittels CFTR mRNA diskutiert. Ein möglicher Ansatz, Immunogenität und Instabilität der mRNA in vivo zu reduzieren, ist die Reduktion des Uridin-Gehalts der mRNA (Uridin-Depletion, UD). Diese Dissertation untersucht die Expression von humanem CFTR (hCFTR) nach Gabe von UD hCFTR mRNA in vitro und in vivo. In den in vitro Experimenten konnte gezeigt werden, dass UD hCFTR mRNA in CFBE41o- - Zellen hCFTR Gen- und Protein-Expression induziert und dabei der nicht-modifizierten hCFTR mRNA überlegen ist. Außerdem zeigte sich die UD hCFTR mRNA weniger zytotoxisch im Vergleich zur nicht-modifizierten mRNA. Allerdings konnten wir nach der Behandlung von Cftr-/- Mäusen mit UD hCFTR mRNA nur eine geringfügige Verbesserung der Lungenfunktion feststellen. Eine reduzierte Chlorid-Konzentration im murinen Speichel zeigte sich nicht. Auch konnte keine deutliche hCFTR Expression in murinem Lungengewebe nachgewiesen werden. Abschließend zeigte sich, dass die UD hCFTR mRNA weiterhin eine Zytokinantwort in murinen Seren auslöst. Diese Immunreaktionen konnten durch das Einfügen zusätzlicher chemischer Modifikationen in die UD hCFTR mRNA deutlich gesenkt werden. Zusammenfassend komme ich zu dem Schluss, dass die Gabe von UD hCFTR mRNA in vitro erfolgreich hCFTR Expression induzieren kann. Die Uridin-Depletion allein scheint aber nicht auszureichen, um die ausgelösten Immunantworten in vivo erfolgreich zu senken. Allerdings konnte durch das zusätzliche Einfügen chemischer Modifikationen, eine deutliche Minimierung dieser Immunantwort erreicht werden. Für die zukünftige Forschung wird die tiefergehende Untersuchung sequenzoptimierter und chemisch modifizierter hCFTR mRNA ein wichtiges Ziel sein. Auf dieser Grundlage könnte die Proteinersatztherapie mittels hCFTR mRNA in Zukunft eine effiziente Therapie für die Lungenerkrankung bei Zystischer Fibrose darstellen.