Identifikation immunstimulatorischer Nukleinsäureliganden zur Stimulation von Rezeptoren der angeborenen Immunantwort

Abstract

<p>Eine zentrale Rolle der angeborenen Immunität ist die unverzügliche Eingrenzung und Abwehr von Virusinfektionen, bevor Mechanismen der angeborenen Immunität induziert werden, die spezifisch dem Virus entgegenwirken. Dabei ist die Erkennung viraler Nukleinsäuren durch Rezeptoren der angeborenen Immunität entscheidend. <br /> Um diese antiviralen Immunmechanismen auch therapeutisch nutzbar zu machen, müssen selektive Agonisten zur Stimulation von endosomalen und zytosolischen Rezeptoren der angeborenen Immunität identifiziert werden. Ebenso muss ein effizienter und sicherer Transfer der Nukleinsäureliganden in die Zellkompartimente, in denen die Rezeptoren lokalisiert sind, sichergestellt werden, um eine zukünftige Anwendung im Menschen zu ermöglichen. </p> <ol><li> In dieser Arbeit wurde die Komplexierung von immunstimulatorischer Ribonukleinsäure (isRNA) mit einem anderweitig bereits für die Klinik zugelassenen Medikament – dem kationischen Peptid Protamin – etabliert. Dabei wurde in Abhängigkeit der isRNA-Sequenz und des Präparats zur Komplexierung das induzierte Zytokinmuster analysiert.</li> <li> Einzelstrang-RNA – einschließlich viraler RNA – bildet spontan Sekundärstrukturen aus. Bei der Untersuchung der Auswirkung von RNA-Sekundärstrukturen auf die Erkennung durch die Toll-like Rezeptoren (TLR)7 und TLR8 konnte die Wobble-Basenpaarung Guanosin:Uridin in doppelsträngiger RNA als selektiver TLR7 RNA-Agonist identifiziert werden. Bestimmte Formen dieses Agonisten werden spontan von Zellen aufgenommen und stellen die bisher einzig bekannte Phosphodiester-RNA dar, die ohne vorherige Komplexierung Immunzellen stimuliert.</li> <li> Doppelstrang-RNA (dsRNA), insbesondere pI:C, gilt als Agonist für den zytosolischen Rezeptor MDA-5. Bei der Untersuchung einer zytosolischen Erkennung von dsRNA über MDA-5 waren die meisten getesteten dsRNAs inaktiv. Es konnte gezeigt werden, dass neben der Länge der dsRNA insbesondere die Basenpaarung Inosin:Cytidin (I:C) ein entscheidendes Kriterium für eine Stimulation von MDA-5 ist. Bei einer dsRNA, die neben I:C-Basenpaarungen zusätzlich Guanosin:Cytidin-Basenpaarungen enthält, wird — im Vergleich zu pI:C — die Erkennung über MDA-5 verstärkt. Inosin:Uridin-Paarungen dagegen verhindern die zytosolische Erkennung über MDA-5. </li> <li> Neben RNA wird auch Desoxyribonukleinsäure (DNA) durch Nukleinsäurerezeptoren erkannt, wenn sie ins Zytosol von Zellen gelangt. Das enzymatisch hergestellte DNA-Polymer pdAdT ist bisher der stärkste bekannte Agonist der zytosolischen DNA-Erkennung. In dieser Arbeit wurden bipalindromische konkatemerisierende Oligondesoxynukleotide (bpcODNs) identifiziert, die agonistische Aktivität zeigen. Die Modifikation von bpcODNs mit einem 3’-Monophosphat steigerte deren Aktivität. Mit diesen bpcODNs kann erstmals eine Stimulation mit kurzen DNA Oligonukleotiden in myeloiden Zellen erreicht und die Produktion von Interferon α induziert werden. </li> </ol><p>In dieser Arbeit wurden folglich neue immunstimulatorische Nukleinsäurestrukturen identifiziert, die eine selektive Stimulation von Rezeptoren der angeborenen Immunität ermöglichen. Diese könnten für die gezielte Aktivierung und Modellierung der Immunantwort eingesetzt und als chemisch definierte Agonisten für eine therapeutische Nutzung weiterentwickelt werden.</p>