thesis

Potente HIV-gerichtete RNA-Interferenz mittels Selektion einer randomisierten lentiviralen shRNA-Bibliothek

Abstract

Um neue potente shRNA-Sequenzen gegen HIV-1 zu identifizieren, wurde zum ersten Mal eine randomisierte lentivirale shRNA-Bibliothek konstruiert. Die Expression der shRNAs wurde dabei von einem RNA Polymerase III Promoter (Pol III) gesteuert. Die Selektion potenter shRNA-Sequenzen erfolgte über zu diesem Zweck etablierten Zelllinien. Sowohl die Konstruktion als auch das Selektionssystem basierten auf etablierten Technologien, die jedoch in einigen Punkten zwecks erhöhter Diversität der Bibiothek und optimierter Selektionsbedingungen modifiziert wurden. Die Validierung der selektierten shRNA-Sequenzen zeigte, dass mehr als die Hälfte der shRNAs ein inhibitorisches Potential von über 70% aufwiesen. Sequenzanalysen subklonierter shRNA-Expressionskassetten demonstrierten ihre HIV-1 Spezifität. Außerdem zeigten Vergleichsanalysen mit öffentlichen siRNA-Algorithmen, dass die meisten der hier selektierten shRNAs die Parameter der Algorithmen nicht erfüllen konnten. Daraus resultiert, dass die selektierten shRNA-Sequenzen zusammen mit anderen selektierten Bibliotheken einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der entscheidenden Parameter der siRNA-Algorithmen leisten könnten, weil sie aufgrund ihrer Effizienz und möglicher Toxizität und nicht ihrer Sequenz selektiert wurden. Um die Konvertibilität der inhibitorischen Sequenzen zu überprüfen, wurde das Pol III System mit synthetischen siRNAs und RNA Polymerase II gesteuerten miRNAs verglichen. Dabei stellte sich das Pol III System als das effizienteste heraus. Synthetische siRNA-Derivate ausgewählter hochpotenter shRNA-Sequenzen wiesen zwar ein vergleichbar starkes inhibitorisches Potential auf, die transiente Wirkdauer und die geringe Stabilität einiger siRNA-Sequenzen in Serum limitiert jedoch ihren Einsatz in klinischen Studien. Die Expression der shRNAs in einer miRNA-Umgebung offenbarte wiederum nur eine geringe inhibitorische Wirkung und erfordert weitere Optimierungen dieses Expressionssystems. Die stabile lentivirale Expression von shRNAs in HIV permissiven HeLa-P4-Zellen zeigte eine effiziente Inhibition der Virusreplikation nach Infektion mit HIV-1. Da die inserierten shRNAs in Zelllinien selektiert und reevaluiert wurden, kann außerdem von einer geringen Zytotoxizität ausgegangen werden. Dies macht sie für einen etwaigen Einsatz in gentherapeutischen Ansätzen interessant

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