Arbeitsgruppe DNA-Vektoren

Dr. Richard Harbottle

Schematische Darstellung der episomalen Replikation und Aufrechterhaltung eines Scaffold Matrix Attachment Region (S/MAR-) DNA-Vektors, der mit Chromatin Looped Domains (CLD) assoziiert ist. SAF-A: Scaffold Attachment Factor Protein A, ?: Aushilfs-Transkriptions- / -Replikations-Protein
© dkfz.de

Unsere Forschung konzentriert sich auf die Herstellung von neuartigen DNA-Vektoren der nächsten Generation für die Gentherapie. Wir haben ein neues, nicht-virales DNA-Vektor System entwickelt, das einzigartig für die genetische Modifikation von Zellen ist. Es gewährleistet eine persistente Expression und episomalen Verbleib ohne die Nutzung von potenziell toxischen viralen Komponenten oder dem Risiko der Insertionsmutagenese. Zusätzlich bietet es unbegrenzte Kapazitäten, die eine nicht limitierte Entwicklung von speziell entwickelten und endogen kontrollierten genetischen Vektoren erlaubt, die komplette genomische Loci umfassen können. Wir haben die Nützlichkeit dieser Vektoren in vitro, ex vivo und in vivo gezeigt. Der Gebrauch von eukaryotischen, chromosomalen Komponenten erlaubt uns, klinisch relevante, episomal replizierende DNA-Vektoren zu entwickeln, die dazu genutzt werden können, persistente Expression von biologisch relevanten oder korrektiven Genen zu übertragen. Wir waren die ersten, die zeigten, dass das S/MAR-Vektorsystem für eine in vivo-Anwendung genutzt werden kann und es die Fähigkeit besitzt, Langzeit-Transgenexpression aufrechtzuerhalten. Wir zeigten zudem, dass wir die Effizienz steigern und die Toxizität vermindern können, indem wir unwesentliche bakterielle Sequenzen vom Vektor entfernen und Minicircle nutzen. Neue Ziellinien können so einfach herstellt werden und direkt für Zellmarkierungsstudien, Stammzelldifferenzierung und in vivo-Tumormodelle genutzt werden.

Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt zur Zeit auf Next-Generation DNA-Vektoren, die verbesserte Promotoren und Klonierungselemente besitzen, um die Aufnahme neuer Gene und anderer genetischer Komponenten zu erleichtern. Gegenwärtig verwenden wir diese Vektoren in einer Reihe bereits etablierter und neuer Projekte.

Herstellung von Tumorzelllinien für die Krebsgentherapie

In diesem Projekt produzieren wir DNA-Vektoren mit ubiquitären und spezifischen Promotoren, um Konstrukte zu erhalten, die für eine langanhaltende Expression von Reportergenen oder korrektiven Genen geeignet sind. Diese genetisch modifizierten Zellen werden genutzt, um Xenograft-Modelle zu generieren, die durch Langzeitstudien von Genexpression und Tumor-Evaluierung mit Hilfe von Standard-Labormethoden sowie eines Bioimaging-Systems verfolgt werden. Daran anschließend können mit Hilfe dieser Modelle genetische Krebstherapien evaluiert werden.

Minimal große DNA-Vektoren für Stammzell-Modifikationen

Wir nutzen unsere DNA-Technologien, um ein S/MAR-Minicircle-System zu entwickeln, das die Einschränkungen der derzeitigen nicht-viralen Vektoren umgehen soll. Diese Vektoren werden verwendet, um eine sichere und persistente genetische Modifikation einer Reihe von Stammzellen zu erreichen, bei denen wir die genetische Integrität während der Zellteilung und Differenzierung evaluieren. Diese neue Technologie wird ein verbessertes Werkzeug nicht nur für die Gentherapie, sondern auch für die personalisierte Medizin, die Stammzellforschung und Transgenese liefern.

Kontakt

Dr. Richard Harbottle
DNA-Vektoren (F160)
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 424978

Ausgewählte Publikationen

  • Wong S.P. and Harbottle R.P. (2013) Genetic modification of dividing cells using episomally maintained S/MAR DNA vectors Molecular Therapy Nucleic Acids 2, e115; doi:10.1038/mtna.2013.40
  • Argyros O., Wong S.P., Gowers K. and Harbottle R.P. (2012) Genetic modification of cancer cells using non-viral, episomal S/MAR vectors for in vivo tumour modeling. PLoS ONE 7(10): e47920. doi:10.1371/journal.pone.0047920
  • Wong S.P., Argyros O., Howe S.J. and Harbottle R.P. (2011) Systemic gene transfer of non-viral plasmids to neonatal mice Journal of Controlled Release Mar 30;150(3):298-306
  • Argyros O., Wong S.P., Constantinos F., Tolmachov O., Waddington S.N., Howe S.J., Niceta M., Coutelle C. and Harbottle R.P. (2011) Development of S/MAR minicircles for enhanced and persistent transgene expression in the mouse liver Journal of Molecular Medicine Journal of molecular medicine (Berlin, Germany)
nach oben