Entwicklung eines nanoliposomalen Trägersystems zur gezielten siRNA-Therapie des nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms

Abstract

Einleitung: Das Bronchialkarzinom ist mit einer Inzidenz über 50.000 jährlich die häufigste Krebserkrankung in Deutschland. Die aktuellen multimodalen Therapieschemata führen zu keiner wesentlichen Prognoseverbesserung. Ein vielversprechendes innovatives Konzept sind Therapien auf der Basis der RNA- Interferenz. Die Applikation von small interfering RNAs (siRNA) kann die Expression von an der Tumorgenese beteiligten Genen gezielt inhibieren. Aktuell ist jedoch die Gewährleistung der Bioverfügbarkeit der siRNAs in den Tumoren problematisch. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines nanoliposomalen Trägersystems für die siRNA-Therapie des nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms.

Methodik: In den vorliegenden Versuchen wurden unterschiedliche Lipidmischung für die Nanoliposomen (egg phosphatidylcholine (EPC)-, hydrogenated soy phosphatidyl-choline (HSPC)-, Polyethylenglykol (PEG) und Transfektionsreagenzien (INTERFERin®, DOTAP) auf verschiedenen Zelllinien (HUVEC, A549-Zellen, Ea.hy926-Zellen) getestet. Untersucht wurde die Transfektionseffizienz und die Reduktion der Genexpression verschiedener Adhäsionsmoleküle (vascular adhesion molecule 1 (VCAM-1), E-Selektin und intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1)) durch spezifische enkapsulierte siRNAs. Zur Kontrolle wurden zusätzlich die Zellviabilität und die Größe der Nanoliposomen überprüft.

Ergebnisse: Die PEG-Nanoliposomen (50 μM) mit der enkapsulierten ICAM-1- siRNA erzielten mit einer 57 % Reduktion der ICAM-1-Genexpression, im Vergleich zu anderen getesteten Nanoliposomenmischungen, die besten Effekte. Die durchschnittliche Größe der Nanoliposomen betrug 53 nm. Die Zellviabilität lag abhängig von der Konzentration der PEG-Nanoliposomen zwischen 67 % und 78 %. Zusätzlich erzielten HSPC-Nanoliposomen (10mM) mit enkapsulierter VCAM-1 siRNA eine maximale Reduktion der VCAM-1-Genexpression von 67%, jedoch mit einer signifikant erhöhten Zelltoxizität.

Schlussfolgerung: Die Versuche zeigen, dass die Genexpression in humanen Endothelzellen durch siRNA-tragende Nanoliposomen signifikant und spezifisch reduziert werden kann. Das entwickelte Trägersystem ist für die systemische Applikation von spezifischen siRNAs geeignet, die die Chemotaxis und damit die Ausbreitung von Tumorzellen stören. Daraus ergeben sich neue multimodale Therapiemöglichkeiten im Rahmen der Lungenkrebs-Therapie.