Universität zu Köln

Reichart, Florian (2015). Zyklisierte zellpenetrierende Peptide für den Wirkstofftransport: Auswirkung auf Stabilität und Internalisierungsmechanismus. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Zellpenetrierende Peptide (CPP) werden in den letzten Jahren zunehmend als ein vielversprechender Ansatz für den erfolgreichen Transport bioaktiver Moleküle für therapeutische oder diagnostische Zwecke in die Zelle diskutiert. Gegenüber anderen molekularen Transportern weisen sie eine geringe Toxizität und Immunogenizität auf. Nachteilig sind allerdings die oftmals geringe proteolytische Stabilität und Bioverfügbarkeit. Zur Überwindung dieser Limitierungen und zur Aufklärung des Internalisierungsmechanismus‘ wurden im Zuge dieser Arbeit basierend auf bekannten linearen CPP mittels Festphasensynthese und anschließender kupferkatalysierter Huisgen-1,3-dipolarer Zykloaddition (Klick-Reaktion) in Lösung mit 15-30% Ausbeute zyklische Varianten mit unterschiedlicher Ringgröße hergestellt. Die Charakterisierung der über die Seitenketten funktioneller Aminosäuren zyklisierten CPP erfolgte mit Hilfe unterschiedlicher chromatographischer, spektroskopischer und spektrometrischer Verfahren. Drei auf einem Fragment des amphipathischen, kationischen antimikrobiellen Peptids – sC18 – basierende zyklische CPP mit 4/8/12 Aminosäuren innerhalb des Zyklus‘ besaßen eine 15- fach/21-fach/keine erhöhte Stabilität gegenüber Trypsin und eine um das 4,5-fache/3- fache/4,5-fache gesteigerte Stabilität in humanem Blutplasma. Die zelluläre Aufnahme erhöhte sich mit der Anzahl der im Zyklus inkorporierten Argininreste und erreichte im Falle des großen Zyklus‘ den Wert des linearen Vergleichspeptids. Die beiden letzteren Peptide scheinen dabei eine gewisse Krebszellselektivität zu besitzen, da sie eine zytoplasmatische und nukleare Akkumulation zeigten. In der Nichtkrebszelllinie zeigte sich lediglich eine endosomale Verteilung der Peptide innerhalb der Zellen. Eine Transfektion von MCF-7-Zellen konnte mit allen zyklischen Varianten, insbesondere des großen Zyklus‘, durch nicht-kovalente Komplexierung mit Plasmid-DNS durchgeführt werden. Unter Verwendung artifizieller Liposomen unterschiedlicher Größe und Lipidzusammensetzung konnte eine selektive Anreicherung aller CPP an negativ geladene Liposomen beobachtet werden. Des Weiteren zeigten der kleine und große Zyklus gegenüber dem linearen Peptid eine verstärkte Membranaktivität und Porenbildung. Die Ausbildung einer α-helikalen Sekundärstruktur erfolgte zusammen mit negativ geladenen Liposomen am ausgeprägtesten im Falle des kleinen Zyklus‘ sowie des linearen Peptids. Ein weiteres, vom humanen Calcitonin abgeleitetes zyklische Derivat besteht N-terminal aus einem 11 Aminosäuren umfassenden Ring mit einem sich anschließenden linearen Teil aus 14 Aminosäureresten. Gegenüber Pepsin bzw. in humanem Blutplasma wies es eine 5-fache bzw. um 100% erhöhte Stabilität im Vergleich zum linearen Ursprungspeptid auf. Das Ausmaß an endozytotischer Aufnahme gegenüber direkter Penetration war für beide Peptide in etwa gleichermaßen konzentrations- und zelltypabhängig. Für das zyklische Peptid konnte ein nichtkovalenter Transport eines Zytostatikums gezeigt werden.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Reichart, Florian florian.reichart.FR@googlemail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-62116
Date:	2015
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Biochemistry
Subjects:	Chemistry and allied sciences Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language zellpenetrierende Peptide, Zyklisierung, Wirkstofftransport, Stabilität, Internalisierungsmechanismus German cell-penetrating peptides, CPP, cyclic CPP, drug delivery, stability, internalization mechanism English
Date of oral exam:	23 June 2015
Referee:	Name Academic Title Neundorf, Ines Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6211