Teilprojekte

Die Teilprojekte des SFB 1066 setzen sich aus den Projekten der Teilbereiche A und B sowie den Querschnittsprojekten (Q) und den zentralen Projekten (Z) zusammen.

 

Im Teilbereich A werden von der chemischen Seite her sehr unterschiedliche Träger zur Verfügung gestellt, wobei sowohl komplexe kovalent verknüpfte Polymerarchitekturen als auch selbstorganisierende Strukturen berücksichtigt werden.

A2: Synthese zuckerbasierter Nanokapseln und deren Funktionalisierung mit Glykomimetika zur zellspezifischen Adressierung

T. Opatz, K. Landfester
Das Projekt kombiniert polysaccharidische Materialien zur Herstellung nanodimensionaler Partikel und Kapselstrukturen mit der Synthese und Anbindung komplexer Oligosaccharide zur gezielten Adressierung von Immunzellen. Durch polysaccharidische Nanokapseln mit hoher Verkapselungseffizienz, langer Blutzirkulation und kontrollierbarer Oberflächenfunktionalität sollen Trägersysteme zur Adressierung verschiedener Immunzellpopulationen hergestellt werden, deren Hülle durch lokale Stimuli abgebaut wird und die eingeschlossenen Wirkstoffe lokal freisetzt.

A6: Synthetische Kontrolle der Morphologie und Funktion in polypeptidbasierten
Trägersystemen

M. Barz, T. Weil
Dieses Teilprojekt hat das Ziel die Morphologie und Funktion von peptidischen Trägermaterialien präzise zu kontrollieren, um damit den Einfluss von Form, Größe und Funktion von Nanopartikeln auf die Modulation des Immunsystems zu untersuchen. Die präzise Kontrolle von Morphologie und Funktion soll durch die Kombination natürlicher Proteine, mit lebender Ringöffnungspolymerisation und chemoselektiver Biokonjugation erreicht werden. Hierdurch sollen peptidbasierte Trägersysteme hergestellt werden, die es erlauben den Einfluss von Morphologie und Funktion auf eine Immunmodulation im Detail zu untersuchen.

A7: Vergleich von Liposomen und Polymersomen mit multifunktionellen
Endgruppen: Multivalentes Targeting und gezielte Freisetzung

H. Frey, M. Helm, R. Zentel
Hier werden Polymersome und Liposome als Carrier für RNA, Peptide und niedermolekulare Pharmaka entwickelt, die mit Targeting Strukturen und mit hyperverzweigtem PEG funktionalisiert werden können. Der Fokus liegt dabei darauf, die Stabilität dieser Strukturen chemisch verändern zu können, z.Bsp. durch Vernetzung oder Spaltung in leicht saurem Milieu. Hinzu kommt die Trägersystem-Optimierung in Bezug auf deren Herstellung und Formulierung.

 

Die Querschnitts-Projekte (Q) bilden die natürliche Brücke zwischen den A- und B-Projekten. Sie sind von zentraler Bedeutung für den Großteil der Teilprojekte im A- und B-Bereich und zeichnen sich durch einen sehr hohen SFB-spezifischen Forschungsanteil aus.

Q1: Komplexierung und Adsorption polymerer Nanocarrier mit biologischen Komponenten wie RNA, Serumsproteinen und anderen Blutbestandteilen und der Einfluss auf Stabilität und Wechselwirkungen mit (Zell)Membranen

K. Landfester, M. Maskos, F. Schmid
Das Teilprojekt untersucht die Wechselwirkung nanopartikulärer Träger mit Komponenten des Blutserums in vitro. Um die Bildung einer Proteinkorona zu analysieren, werden dynamische Lichtstreuung, Massenspektrometrie und Mikrokalorimetrie eingesetzt. Die Ergebnisse werden mit theoretischen Simulationen zur Wechselwirkung von synthetischen Polymeren mit Peptiden verglichen.

Q2: Aufklärung von Endozytose, intrazellulärem Transport und Wirkstofffreisetzung mittels Mikroskopie

K. Koynov, I. Lieberwirth, V. Mailänder
Das Teilprojekt untersucht mit Hilfe der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie die Größe, Beladungseffizienz, Stabilität und Freisetzung des Cargos von Nanoträgern. Durch konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie und elektronen-mikroskopische Verfahren werden die Aufnahmemechanismen und intrazelluläre Verteilung im Detail untersucht. Zudem liegt der Fokus auf der Aufdeckung des Zusammenhangs zwischen intrazellulärem Verbleib, intrazellulärer Freisetzung oder Degradation.

Q3: Multimodale und multiskalige in vivo-Bildgebung der Körperverteilung von Nanowirkstoffen und der Effektivität von immunmodulierenden Therapien

T. Lammers, M. Miederer, F. Rösch
Dieses Projekt zielt auf eine multiskalige Untersuchung der Körperverteilung der Trägersysteme (vom Organ zur Zelle) ab, wozu auch stärker optische Methoden (Fluoreszenz) integriert werden, mit dem Ziel sie im Vergleich mit PET zu validieren. Zudem soll ein zweiter Fokus auf dem Immuno-Imaging liegen, um das „Anspringen“ des Immunsystems nach Gabe immunstimulierender Nanoträger zu detektieren.

Q4: Identifizierung und immuntherapeutische Charakterisierung tumorassoziierter Antigene und Neoantigene in genetischen und karzinogen-induzierten Melanom Tumormodellen

M. Diken, H. Schild
Das Projekt verfolgt zwei Ziele. Erstens, verschiedene induzierbare, autochthone Melanommodelle bereit zu stellen und diese, zweitens, hinsichtlich der Expression von Antigenen und Neoantigenen zu charakterisieren, so dass diese Modelle im Rahmen der Entwicklung NP-basierter Krebsvakzine von den verschiedenen Teilprojekten des Konsortiums verwendet werden können.

 

Im Teilbereich B sind die Projekte zusammengefasst, die sich primär mit der Anwendung von Nanopartikeln und Polymeren für die Tumor-Immuntherapie beschäftigen.

B3: Therapie des metastasierten Melanoms durch Adressierung toleranzinduzierender M2-Makrophagen mittels therapeutischer Nanopartikel

D. Schuppan, A. Tüttenberg, R. Zentel
Das Projekt erprobt die Aufhebung der Immunsuppression durch Tumor-assoziierter M2-Makrophagen (TAM) mit Hilfe von siRNA,- und Pharmaka-beladener Nanopartikel. Herr Zentel soll in der kommenden Förderperiode, die von ihm im Projekt A4 entwickelten kationischen Nanohydrogele in das Projekt einbringen, die ihre Eignung für den Transport kurzer RNA Sequenzen in die Leber erwiesen haben und gezielt für die Zwecke in B3 optimiert werden sollen.

B4: Polymer-vermittelte Tumor-Immuntherapie durch in situ Aktivierung von antigenpräsentierenden Zellen

S. Grabbe, L. Nuhn, H. Schild
Das Teilprojekt verwendet Nanopartikel zur selektiven Antigenbeladung und Aktivierung dendritischer Zellen (DC) in situ. In der kommenden Antragsperiode soll gemeinsam mit Herrn Nuhn die nanopartikuläre Vakzinierung optimiert und ein modulares System entwickelt werden, mit dem Antigene, Immunaktivatoren und Targeting-Strukturen variabel kombiniert werden können. Hierbei sollen auch Checkpoint-Inhibitoren eingesetzt werden.

B5: Transkriptionale Adressierung von dendritischen Zellen (DCs) mit Hilfe eines vom hPFscn1 abgeleiteten Promotors unter Verwendung DC-adressierender Polymere zur Tumortherapie

M. Bros, E. Wagner, R. Zentel
Das Teilprojekt zielt auf die Entwicklung von DNA-Vakzinen ab, die unter der transkriptionellen Kontrolle des Fascin-Promotors stehen und daher bevorzugt in DCs aktiviert werden. Um effektive Transfektionsagenzien für diese, schwer zu transfizierenden Zellen, zu erhalten wird die Expertise von E. Wagner und R. Zentel kombiniert werden, um funktionelle, stimulus-responsive Trägersysteme zu entwickeln.

Modulation von IL-10- und STAT3-vermittelten Tumor-assoziierten Toleranzmechanismen durch funktionalsierte Nanopartikel

K. Landfester, K. Steinbrink
Hier werden Hydroxyethylstärke-basierte Nanokapseln für ein zell-spezifisches Targeting immunregulatorischer Zellen verwendet, für die eine Herstellungslinie zur reproduzierbaren Herstellung etabliert werden konnte. In der kommenden Antragsperiode sollen diese Kapseln mit IL-10-/STAT3-Inhibitoren beladen und die therapeutische Wirkung in Melanom-Modellen evaluiert werden.

B8: Entwicklung und Erprobung von Nanopartikeln zur Aufhebung der cAMP-vermittelten Immunsuppression beim malignen Melanom

M. Barz, C. Becker, T. Bopp
Das Projekt erprobt die Aufhebung der Immuntoleranz in Melanomen durch kontrollierte Modulation des cAMP Stoffwechsels über Adenylatzyklase-, Protein Kinase A- und Casein Kinase Inhibitoren in mizellaren Formulierungen, die bereits erfolgreich zur Behandlung von Tumoren im Mausmodell eingesetzt werden konnten. Dazu sollen die nanopartikulären Trägersysteme durch Kombination einer Adressierung des Tumorgewebes und kontrollierter Wirkstofffreisetzung auf eine systemische Anwendung hin optimiert werden, um so die Voraussetzungen für eine klinische Erprobung des Partikel-basierten Eingriffs in die cAMP-vermittelte Immunsuppression beim malignen Melanom zu schaffen.

B11: Proteine auf Nanocarriern: vom Stealth Effekt zu einem gezielten Targeting in vivo

V. Mailänder, S. Tenzer, T. Weil
Ausgehend von der für einige Nanopartikelsysteme beobachteten Bedeutung der Protein Korona für zelluläre Aufnahme und das intrazelluläre Trafficking beschäftigt sich dieses Projekt mit drei Themenfeldern: (1) der weitergehenden Analyse der Koronabildung an andere Trägersysteme sowie deren Auswirkung, (2) des  Studiums der Möglichkeit durch Vorbildung einer Korona die Biodistribution zu verändern und (3) der chemischen Anbindung von wichtigen Proteinen wie Clusterin, um so ein „stealth-artiges“ Verhalten zu erreichen.

B12: Nanopartikuläre mRNA-Trägersysteme zur Reprogrammierung von Immunzellpopulationen

M. Barz, P. Langgut, U. Sahin
Im Projekt sollen mRNA basierte Nanotherapeutika unter kliniknahen Bedingungen entwickelt werden, die es ermöglichen Zellen des Immunsystems, im Blut, im Knochenmark und in der Milz zu erreichen und diese mittels mRNA funktionell umzuprogrammieren. Zielsetzung ist die Bereitstellung neuer mRNA-basierter Therapieansätze für die Behandlung des Melanoms und Tumorerkrankungen im Allgemeinen. Als Trägersysteme für RNA werden polymer- und lipidbasierte Nanopartikel eingesetzt, die über positiv geladene Molekülbestandteile die negativ geladene RNA durch elektrostatische Wechselwirkungen komplexieren und eine Optimierung der Trägersysteme über Hochdurchsatzmethoden erlauben.

B13: Multifunktionelle nanodimensionale Peptid/Glykopeptid Konjugate als vollsynthetische Vakzine für die Antitumor-Immuntherapie

P. Besenius, E. Schmitt
In Projekt werden formanisotrope, selbstorganisierte Nanostäbchen genutzt, um B-Zell-Epitope, die sich von den Melanom- und Brusttumor-assoziierten Oberflächenproteinen herleiten, multivalent zusammen mit „universellen“, immunstimulierenden T-Helfer-Zell-Epitopen zu präsentieren. Dies soll eine humorale anti-Tumorantwort induzieren. Zusätzlich sollen Mannose-Einheiten und TLR-Liganden gebunden werden, um bei der Vakzinierung auch Makrophagen, als akzessorische Zellen, zu rekrutieren und zu stimulieren.