Authors:	Tappertzhofen, Kristof G.
Title:	Funktionelle HPMA-Copolymere zur möglichen Anwendung in der Tumor-Immuntherapie
Online publication date:	23-Jan-2015
Year of first publication:	2015
Language:	german
Abstract:	Der Fokus dieser Arbeit lag in der Synthese von funktionellen HPMA-Copolymeren, sowohl für die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate, als auch zum effizienten Transport von p-DNA in Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe). Nach ausführlicher physikalischer und chemischer Charakterisierung wurden gezielt ihre Wechselwirkungen mit (Immun)-Zellen untersucht und so ihr Potential für die Verwendung in der Tumor-Immuntherapie aufgezeigt.rnFür das gezielte Ansprechen von bestimmten Immunzellen mit Schlüsselfunktionen besitzen monoklonale Antikörper ein großes Potential. Im Rahmen dieser Arbeit gelang die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate über das gezielte Einführen von Thiol-Gruppen an Antikörper und die Synthese eng verteilter, Maleinimid funktionalisierter HPMA-Copolymere. Diese sehr gut definierten, funktionellen HPMA-Copolymere konnten über die Kombination der RAFT-Polymerisation und Reaktivester Polymeren gewonnen werden. Unterschiedliche Polymerstrukturen ermöglichten die Synthese verschiedener Arten von Polymer-Antikörper Konjugaten. Speziell die Untersuchung der verschiedenen Konjugate aus dem für dendritische Zellen spezifischen aDEC-205 Antikörper an Immunzellen aus dem Knochenmark von Mäusen lieferten wertvolle Erkenntnisse über Struktur-Wirkungsbeziehungen und zeigten die Möglichkeit der gezielten Adressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen bei der Aktivierung einer (Tumor)-Immunabwehr am Beispiel von dendritischen Zellen. Gleichzeitig erlaubt der Syntheseweg sowohl die gleichzeitige und kontrollierte Einführung auch komplexerer Stimuli am Polymerrückgrat als auch die Verwendung verschiedener Antikörper.rnÜber die Kombination der RAFT-Polymerisation und polymeren Reaktivestern wurde ebenso die Synthese von neuartigen kationisch-hydrophilen Polylysin-b-poly(HPMA) Blockcopolymeren als effiziente Transporter für den komplexen aber wirkungsvollen Wirkstoff p-DNA in Form von Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe) realisiert. Da diese Polyplexe gleichzeitig eine Abschirmung der sensitiven p-DNA über eine poly(HPMA)-Korona vermitteln, stellen sie allgemein ein geeignetes Transportmittel für einen therapeutischen Transport von p-DNA dar. Diese Polyplexe sind in der Lage, humane Nierenkarzinomzellen (HEK-293T Zelllinie) zu transfizieren ohne signifikante Zytotoxizität zu zeigen. Darüber hinaus gelang eine große Steigerung der Transfektionseffizienz, ohne eine gleichzeitige Erhöhung der Zytotoxizität, durch die gezielte Einführung von Redox-stimuliresponsiven Disulfid-Gruppen zwischen den einzelnen Blöcken. Diese Polyplexe stellen einen polymeren Vektor zur transkriptionellen Regulierung von Zellen dar, zum Beispiel für die transkriptionelle Aktivierung von dendritischen Zellen, durch die Verwendung speziell dafür modifizierter p-DNA-Konstrukte. rnDurch die Verknüpfung einer ortsspezifischen enzymatischen Kopplung und kupferfreien Cyclooctin-Azid Kupplung gelang die kontrollierte und kovalente Modifizierung von polymeren Mizellen mit aDEC-205 Antikörpern an der hydrophilen poly(HPMA)-Korona. Diese Methode bietet die Möglichkeit der Anbindung der effektiven aber anspruchsvollen Erkennungsstruktur Antikörper an komplexere Polymerstrukturen und andere nano-partikulären Systeme, zum Beispiel an die zuvor genannten Polyplexe, um eine zellspezifische und verbesserte Aufnahme und Prozessierung zu erreichen.rnDiese Studien zeigen somit, sowohl die Möglichkeit der selektiven Addressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen wie dendritischer Zellen, als auch die Möglichkeit der transkriptionellen Regulation von Zellen durch Polyplexe. Sie stellen somit einen ersten Schritt zur Herstellung funktioneller, nanopartikulärer Systeme zur Verwendung in der Tumor-Immuntherapie dar. rn The aim of this thesis was to synthesize functional HPMA-Copolymers for the preparation of defined polymer-antibody conjugates as well as transporters for p-DNA delivery. Their potential for their use in the field of Tumor-Immunotherapy through controlled interaction with (immune)-cells after detailed chemically and physical characterization should be demonstrated.rnMonoclonal antibodies offer great potential to address certain Immune Cells with key-roles in the activation of an immune response selectively. Thus this work shows the synthesis of well defined polymer-antibody-conjugates through the introduction of thiol groups to antibodies and synthesis of maleimide-functionalyzed HPMA-copolymers. These well-defined, maleimide functionalized HPMA-Copolymers could be obtained by the combination of RAFT-Polymerization and active ester polymers. Different polymeric structures enable thereby the synthesis of variable polymer-antibody conjugates. Especially the use of different types of conjugates with the dendritic cell specific antibody aDEC-205 on murine bone marrow derived dendritic cells reveals structure-activity relationships and illustrates the possibility of selective targeting of immune cells with key-functions such as dendritic cells. Furthermore the synthetic protocol allows for the parallel attachment of complex stimuli as well as replaceability of the used antibody for targeting of other immune cells. rnAdditionally the combination of RAFT-Polymerization and active ester polymers enable the synthesis of novel cationic-hydrophilic Polylysine-b-poly[HPMA] block copolymers as efficient carriers of the complex drug p-DNA by forming polymer-p-DNA complexes (Polyplexes). These polyplexes provoke a shielding of p-DNA through the HPMA-corona and thus offer a potential for a therapeutic transport of p-DNA. The polyplexes were able to transfect human cancer cells (HEK-293T cells) without showing significant toxicity. Furthermore a highly increased transfection efficiency, without increased cytotoxicity, was achieved by introduction a redox-stimuli responsive disulfide-bond between the polymer blocks. Thus these polyplexes represent a promising polymeric vector for the trans-criptional regulation of cells, for example of dendritic cells by using available p-DNA especially designed for the activation of dendritic cells.rnMoreover the controlled and covalent modification of polymeric micelles with monoclonal antibodies through the combination of strain-promoted, cupper free azide-alkine coupling and â site-specificâ enzymatic reactions was achieved. This method allows the attachment of antibodies as targeting moiety to more complex polymeric structures and even other nanoparticles such as the aforementioned polyplexes to achieve cell specific and improved uptake and processing.rnThese studies reveal the potential of selective addressing of immune cells with key roles such as dendritic cells as well as the possibility of transcriptional regulation of cells by polyplexes and thus are first steps for the development of functional nanoparticles for the use in Tumor-Immunotherapy. rn
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1517
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-39330
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen