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Targeted delivery of advanced functionality by nanomaterials : focus on nucleic acids delivery by novel block copolymers
No full textAbstract: Smart drug delivery systems are versatile examples of successful nanomedicine with
potential in diagnostics and medical therapy. The thesis presents selected
approaches in current drug delivery systems in the (pre-)clinical trials, and deals with
potential side effects, including complement activation and hypersensitivity reactions
as well as the design requirements of the delivery systems. Furthermore, it presents
approaches of cationic block copolymers, which are capable to condense negatively
charged nucleic acid molecules such as plasmid deoxyribonucleic acid (pDNA) and
small interfering ribonucleic acid (siRNA) with the aim of efficient cell gene delivery
and specific gene suppression, respectively.
The first part addresses the transfection efficiency of circular versus linearized
plasmid DNA using a green fluorescent protein expressing vector with Lipofectamine
2000 and linear 25 kDA polyethylenimine (PEI). These results show a considerably
improved transfection efficiency with the circular compared to the linearized DNA for
the two transfection reagents. The electron microscopy images with Lipofectamine or
PEI demonstrate that the circular DNA gives rise to random coil appearance of
compact, spherical shape, while linearized DNA appear as worm-like strands.
Particle size and shape are important in the cell biology of endocytosis and
phagocytosis. The findings indicate that the shape of the transfection particle is vital
for successful gene transfer.
To develop a delivery system for gene therapy, two cationic diblock copolymers
consisting of primary and tertiary amines were synthesized and analyzed with
respect to DNA condensation properties, morphology of the condensed plasmid DNA
and transfection efficiency using two cell lines. This study revealed proof-of-concept
showing an order of magnitude lower transfection efficiency of primary amine diblock
copolymers compared to PEI after 48 h with increasing plasmid DNA concentration.
Furthermore, primary amines compared to tertiary ones show much stronger binding
to DNA and improved transfection efficiency. Transmission electron and atomic force
microscopy data revealed morphologies of primary and tertiary amines regarding the
condensation of the plasmid DNA, in agreement with the transfection efficiency.
In a second part the design and characterization of pentablock-based polyplexes
based on the combination of cationic pentablock copolymers with folic acid
functionalized copolymers for targeted specific siRNA delivery is described. The
achieved 31 % knockdown efficiency shows its potential regarding cancer gene
therapy. The pentablock architecture allows the formation of highly stable
micelleplexes of (21 ± 3) nm in 10 mM PBS buffer solution with a neutral surface
charge, excellent siRNA condensation properties, outstanding colloidal stability in
10 % serum over 24 h and biocompatibility deduced from the absence of
considerable cytotoxicity even after 48 h incubation. Furthermore, selective delivery
of the siRNA could be proven by the introduction of a ligand-linked block copolymer,
resulting in 31 % compared to 8 % gene suppression for targeted a non-targeted
micelleplexes. This pentablock-based delivery system might yield impact to future
delivery systems as well as being a potential platform to be applied in vivo for cancer
gene therapy. ---------- Zusammenfassung
Innerhalb des Bereichs der Nanomedizin weisen intelligente Wirkstoffabgabesysteme
ein großes Potenzial auf, sowohl hinsichtlich der Diagnostik wie auch der
medizinischen Therapie. Die vorliegende Arbeit stellt im Rahmen einer
Literaturrecherche ausgewählte Wirkstoffabgabesysteme vor, welche sich in (vor-)
klinischen Studien befinden, den Nebenwirkungen welche durch diese entstehen
können, im speziellen der Komplementaktivierung und Überempfindlichkeitsreaktionen,
sowie deren Konstruktionsanforderungen. Des weiteren werden in einem
experimentellen Teil kationische Block-Kopolymere präsentiert, welche in der Lage
sind, negativ geladene Nukleinsäuremoleküle zu binden - wie etwa Plasmid
Desoxyribonukleinsäure (pDNA) und kleine interferierende Ribonukleinsäuren
(siRNA) - mit dem Ziel der Transfektion von fremder DNA in die Wirtszellen und
damit der spezifischen Unterdrückung der Genexpression.
Der erste Teil der experimentellen Arbeit untersucht die Transfektionseffizienz von
zirkulärer gegenüber linearisierter Plasmid-DNA mittels eines Vektors, welcher ein
grün fluoreszierendes Protein exprimiert. Transfiziert wurde einerseits mit
Lipofectamine 2000 und andererseits mit linearem 25 kDa Polyethylenimin (PEI),
zwei etablierten Transfektionsreagenzien. Die Ergebnisse zeigen eine wesentlich
verbesserte Transfektionseffizienz der zirkulären, verglichen mit der linearisierten
DNA für beide Transfektionsreagenzien. Die elektronenmikroskopischen Bilder von
Lipofectamine sowie PEI komplexiert mit DNA zeigen, dass die zirkuläre DNA
zufällige, kompakte Kugelformen bildet, während die linearisierte DNA wurmartige
Stränge aufweist. Partikelgröße und -form spielen in der Zellbiologie eine wichtige
Rolle bei der Endozytose und Phagozytose. Die Ergebnisse legen die Vermutung
nahe dass die Form der zu transfizierenden DNA-Transfektions-Komplexen eine
wichtige Rolle einnimmt für einen erfolgreichen Gentransfer.
Für die Entwicklung eines intelligenten Wirkstoffabgabe-Systems für die Gentherapie
wurden zwei kationische Diblock-Kopolymere, die aus primären und tertiären Aminen
bestehen synthetisiert und im Hinblick auf deren DNA-Kondensationseigenschaften,
Morphologie der kondensierten Plasmid-DNA sowie Transfektionseffizienz unter
Verwendung von zwei Zelllinien analysiert. Die Studie bestätigt trotz einer um den
Faktor 10 schwächeren Transfektionseffizienz der primären Amin-DiblockKopolymeren
im Vergleich zu PEI nach 48 h mit zunehmender pDNA Konzentration
eine Bestätigung des Konzepts. Außerdem weisen die primären Amin-Block-
Kopolymere im Vergleich zu den tertiären eine viel stärkere Komplexbildung der DNA
auf - wie transmissions-elektronen- und rasterkraft-mikroskopische Daten ergaben -
als auch eine verbesserte Transfektionseffizienz. Diese physikalischmorphologischem
Erkenntnisse über die Kondensation der primären und tertiären
Amine mit Plasmid-DNA konnten mittels der biologischen Transfektionseffizienzdaten
validiert werden.
Der zweite Teil der experimentellen Arbeit befasst sich mit dem Design sowie der
Charakterisierung von pentablock-basierten Polyplexen für einen gezielten siRNA
Transport. Diese Polyplexe beruhen auf einer Kombination von kationischen
Pentablock-Kopolymeren mit folsäure-funktionalisierten Kopolymeren. Die erreichten
31% Gen-Suppression in einem Krebszellkulturmodell, zeigen das Potenzial des
Wirkstoffabgabesystems in Bezug auf eine Krebstherapie auf. Die Architektur
ermöglicht die Bildung von sehr stabilen Mizellen mit einer Grösse von (21 ± 3) nm in
10 mM PBS Pufferlösung, eine neutrale Oberflächenladung, ausgezeichneten siRNAKondensationseigenschaften,
hervorragender kolloidaler Stabilität in
Zellkulturmedium supplementiert mit 10 % Serum über 24 h, sowie guter
Biokompatibilität aufgrund fehlender erheblicher Zytotoxizität auch nach 48 h
Inkubation in einem Zellkulturmodell. Ferner konnte durch die Einführung eines
liganden-gebundenen Block-Kopolymers der selektive Transport der siRNA
nachgewiesen werden, was zu einer Gen Suppression von 31% gegenüber 8% nicht
funktionalisierter Polyplexen führte. Das in dieser Arbeit eingeführte und
charakterisierte pentablock-basierte Wirkstoffabgabesystem könnte Auswirkungen
auf das Design zukünftiger Wirkstoffabgabesystem haben als auch als eine
potentielle Plattform für in vivo-Krebsgentherapien angewendet werden
Eichler cohomology for generalized modular forms
No full textBy using Stokes's theorem, we prove an Eichler cohomology theorem for generalized modular forms with some restrictions on the relevant multiplier systems. © 2009 World Scientific Publishing Company.Bol G., 1949, ABH MATH SEM HAMBURG, V16, P1; Eichler M., 1957, MATH Z, V67, P267, DOI 10.1007-BF01258863; Eichler M., 1965, ACTA ARITH, V11, P169; Ford L. R., 1929, AUTOMORPHIC FUNCTION; Gunning R., 1961, T AM MATH SOC, V100, P44, DOI 10.2307-1993353; HUSSEINI SY, 1971, ILLINOIS J MATH, V15, P565; Knopp M, 2003, ACTA ARITH, V110, P117, DOI 10.4064-aa110-2-2; KNOPP M, INT J NUMBER THEORY; Knopp M, 2003, J NUMBER THEORY, V99, P1, DOI 10.1016-S0022-314X(02)00065-3; Knopp M., 1962, T AM MATH SOC, V103, P168, DOI 10.2307-1993746; KNOPP M, 1965, DUKE MATH J, V32, P452; KNOPP M, 1974, B AM MATH SOC, V50, P607; Knopp M. I., 1993, MODULAR FUNCTIONS AN; KRA I, 1969, ANN MATH, V90, P576, DOI 10.2307-1970749; LEHNER J, 1971, P SCI RES COUNC ATL, P49; LEHNER J, 1969, J RES NBS B MATH SCI, VB 73, P153, DOI 10.6028-jres.073B.016; PETERSSON H, 1937, MATH ANN, V115, P175; RAJI W, EICHLER COHOMO UNPUB; Raji W, 2009, INT J NUMBER THEORY, V5, P153; Shimura G., 1959, J MATH SOC JAPAN, V11, P29155
Letter, [Author unclear] to Paulina T. Merritt
No full textHandwritten letter to Paulina Merritt from an unknown author, October 1, 1876.
Notes on Atkin-Lehner theory for Drinfeld modular forms
No full textIn this article, we settle a part of the Conjecture by Bandini and Valentino
(\cite{BV19a}) for when $\mathrm{dim}\
S_{k,l}(\mathrm{GL}_2(A))\leq 2\mathfrak{n}S_{k,l}^{\mathrm{old}}(\Gamma_0(\mathfrak{n}))S_{k,l}^{\mathrm{new}}(\Gamma_0(\mathfrak{n}))U_\mathfrak{p}U_\mathfrak{p}S_{k,l}^{\mathrm{new}}(\Gamma_0(\mathfrak{n}))$
Individuazione delle competenze regionali e accesso delle Regioni alla giurisdizione comunitaria: il caso del "Tocai friulano". Osservazioni a prima lettura della Ordinanza del Tribunale di Primo Grado delle Comunità Europee (Quarta Sezione) del 12 marzo 2007, in causa T-417/04, Regione autonoma Friuli-Venezia Giulia c. Commissione
No full textL’ordinanza si segnala sia per la sua attinenza al tema dell’accesso delle Regioni alla giurisdizione comunitaria – a causa della ambiguità della pronuncia rispetto al consolidato orientamento espresso dallo stesso Tribunale di Primo Grado, in forza del quale la lesione operata da un atto comunitario nei confronti dell’autonomia legislativa e finanziaria costituzionalmente attribuita ad un ente sub-statale implica la sussistenza dell’interesse ad agire richiesto alle persone giuridiche ex art. 230 co. 4 TCE – sia per un profilo prettamente interno, relativo agli effetti della c.d. clausola di maggior favore (recata dall’art. 10 della L.cost. n. 3 del 2001) sul riparto di competenze tra Stato e Regioni ad autonomia differenziata in materia di denominazione di origine dei vin
Special regulatory T cell review: The resurgence of the concept of contrasuppression in immunoregulation
No full textThe original concept of contrasuppression (CS) is evident in many immunoregulatory mechanisms. Inhibition of suppressor activity - CS - may be critical in microbial infection and autoimmunity. The major cellular interactions involved in suppression are the CD25(+) FoxP3(+) CD4(+) T regulatory cells, programmed death-1 (PD-1) : PD-L1/L2 and cytotoxic T lymphocyte antigen-4 (CTLA-4) : CD80/86 pathways. These cellular functions are affected by dendritic cells (DC) and a complex array of cytokines of which interleukin (IL)-2, IL-10, IL-6 and transforming growth factor-beta (TGF-beta) are especially significant. Inhibition of regulatory cells, suppressor pathways or cytokines, is consistent with CS and can be attributed to IL-6, IL-2, PD-1 or PD-L-1 antibodies, blockade of CTLA-4 : CD80/86 pathway, inhibition of CD40-CD40L pathways, and TGF-beta, IL-10 antibodies. Contrasuppression may regulate innate immunity by Toll-like receptor expressed not only in non-cognate DC, monocytes, natural killer cells and gamma delta T cells but also in adaptive T cells. Furthermore, cross-talk between innate and adaptive immunity may be facilitated by contrasuppressor activit
Handwritten biographical information on Paulina T. McClung Merritt
No full textA handwritten biography of Paulina T. McClung Merritt by an unknown author, 1892.
Heterogeneous and tissue-specific regulation of effector T cell responses by IFN-gamma during Plasmodium berghei ANKA infection.
No full textIFN-γ and T cells are both required for the development of experimental cerebral malaria during Plasmodium berghei ANKA infection. Surprisingly, however, the role of IFN-γ in shaping the effector CD4(+) and CD8(+) T cell response during this infection has not been examined in detail. To address this, we have compared the effector T cell responses in wild-type and IFN-γ(-/-) mice during P. berghei ANKA infection. The expansion of splenic CD4(+) and CD8(+) T cells during P. berghei ANKA infection was unaffected by the absence of IFN-γ, but the contraction phase of the T cell response was significantly attenuated. Splenic T cell activation and effector function were essentially normal in IFN-γ(-/-) mice; however, the migration to, and accumulation of, effector CD4(+) and CD8(+) T cells in the lung, liver, and brain was altered in IFN-γ(-/-) mice. Interestingly, activation and accumulation of T cells in various nonlymphoid organs was differently affected by lack of IFN-γ, suggesting that IFN-γ influences T cell effector function to varying levels in different anatomical locations. Importantly, control of splenic T cell numbers during P. berghei ANKA infection depended on active IFN-γ-dependent environmental signals--leading to T cell apoptosis--rather than upon intrinsic alterations in T cell programming. To our knowledge, this is the first study to fully investigate the role of IFN-γ in modulating T cell function during P. berghei ANKA infection and reveals that IFN-γ is required for efficient contraction of the pool of activated T cells
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