Logo Deutscher Zahnärztetag
Samstag, 9. Nov. 2013
Zeit: 12:10-12:25 Uhr
Ort: Forum, Kolleg
Ebene/Etage: C

Exogene Nukleinsäuren können über verschiedene Transfektionsverfahren in eukaryotische Zellen eingebracht werden. Neben verbreiteten Verfahren wie der Calciumphosphat-Methode, der Elektroporation oder der viralen Transduktion existieren laserbasierte Transfektionsmethoden. Durch Fokussieren des Lasers auf die Zellmembran können Fremdmoleküle gezielt, schonend und berührungslos in die bestrahlten Zellen eingebracht werden. Für eine nutzbringende Anwendung in der Gentherapie ist dabei die Behandlung einer großen Anzahl von Zellen essentiell. Der benötigte hohe Durchsatz kann durch Zugabe von Goldnanopartikeln erfolgen, welche auf die Zellmembran sedimentieren. Das Bestrahlen dieser Zellen mit einem schwach fokussierten Laser bei geringen Energiedichten führt zu einer Feldüberhöhung und einem Energieeintrag um die Nanopartikel, welcher in einer stark lokalisierten, transienten Perforation der Zellmembran resultiert, durch die extrazelluläre Moleküle in die Zelle diffundieren können. Durch automatisierte Bestrahlung von adhärenten Zellen können innerhalb weniger Minuten einige zehntausend Zellen bei hoher Zellvitalität behandelt werden.

Wir haben gezeigt, dass durch Bestrahlung mit ultrakurzen Laserpulsen (532 nm, 1 ns) von an der Membran angelagerten 200 nm Goldpartikeln gezielt Fremdmoleküle in humane Gingiva-Fibroblasten eingebracht werden können. Durch Zugaben des Antioxidants Ascorbinsäure konnte die Perforationseffizienz für kleine Moleküle (Calcein, 623 Da) bei optimierten Parametern auf bis zu 90 % der behandelten Zellen bei 96 % nicht-nekrotischen Zellen gesteigert werden. Weitere Untersuchungen belegen, dass auch Dextran-Moleküle bis 2000 kDa, deren Größe in der Größenordnung von siRNA und DNA-Plasmiden liegt, in die Zellen eingeschleust werden können.

Die vorgestellte Methode ist flexibel auf verschiedene Zelltypen anwendbar und auch für schwer zu perforierende Zellen geeignet. Zudem besteht die Möglichkeit, über Biokonjugation der Nanopartikel, selektiv bestimmte Zellen zu adressieren. Zusammen mit der hohen Zellvitalität ist eine mögliche Anwendung dieser Methode in der Zahnheilkunde im Rahmen der regenerativen Medizin z. B. für ein gezieltes Reprogrammieren von bestimmten Zellen denkbar.

 
Copyright © 2010-2013 Quintessenz Verlags-GmbH, Berlin