Erneut Gold für Heidelberg im iGEM Wettbewerb

iGEM ist der weltweit größte Wettbewerb für synthetische Biologie. Studierende aus der ganzen Welt versuchen reale Probleme der Gesellschaft zu lösen und die Grenzen unseres Verständnisses der synthetischen Biologie, mit verschiedenen Projekten vom Umweltschutz bis hin zu Krankheitstherapien, zu erweitern. Dem diesjährigen Team Heidelberg 2022 ist es gelungen, mit ihrem Projekt “Hersiran: siRNA-Tech for Neuroinfections” erneut eine Goldmedaille auf dem Grand Jamboree in Paris zu gewinnen. 

Weltweit infiziert sich fast jeder Mensch im Laufe seines Lebens mit Herpes simplex. Über den Nervus olfactorius kann das Virus in einigen Fällen direkt in das zentrale Nervensystem (ZNS) gelangen und dort eine Enzephalitis auslösen. Gegen Aciclovir, einem Nukleosidanalogon zur Behandlung von HSV-Infektionen, besteht besonders bei immunsupprimierten Patienten  zunehmend eine Immunität, und ferner weist Aciclovir eine hohe Nierentoxizität (i.v.) auf, weshalb der Bedarf an einer neuen und effektiven, alternative Therapie besteht. Ziel des iGEM Team Heidelbergs 2022 war deswegen die Entwicklung eines hocheffizienten Therapeutikums, bei dem siRNA gegen verschiedene HSV-Sequenzen in Liposomen verpackt werden. Diese sollten unter Umgehung der Blut-Hirn-Schranke durch intranasale Applikation in Form von Nasentropfen oder -sprays in das ZNS transportiert werden, um dort eine Infektion mit HSV zu bekämpfen. Die Verpackung von siRNA in Liposomen sollte sowohl eine hohe Stabilität der siRNA, als auch eine verbesserte Biokompatibilität ermöglichen.

Als "proof of concept" wurde eGFP als Reportergen in HeLa-Zellen verwendet, um mit eGFP-siRNA Liposomen den Erfolg der siRNA Freisetzung, die Knockdown-Effizienz und die Off-target Effekte auf das Transkriptom nachzuweisen. Diese konnten mittels bulk RNA-Sequenzierung (bulk RNA-seq) bewertet werden. Anschließend haben wir  unsere Formulierung in mit HSV-Proteinen transfizierten HeLa-Zellen getestet und mittels qPCR, Western Blot und RNA-Seq die Knockdown-Effizienz evaluiert. 

Im Drylab verglichen wir die bulk RNA-seq Daten aus unserem Labor mit geeigneten Online-Datensätzen. Mithilfe eines mit diesen Daten trainierten neuronalen Netzwerks wurde die Effizienz unserer Therapie bestimmt. Weiterhin erleichterten wir mit einer MD-Simulation der beladenen Liposomen die Ermittlung der optimalen Liposom-Zusammensetzung und evaluierten ihre Stabilität.

Eine vollständige Übersicht der durchgeführten Arbeiten ist unter: https://2022.igem.wiki/heidelberg/ zu finden. Das IGEM Team Heidelberg 2022 bedankt sich ausdrücklich bei der Geschäftsführung des IPMBs, des Bioquants und den Projektleitern Prof. Dr. Stefan Wölfl und Prof. Dr. Gert Fricker für die Zurverfügungstellung der Laborräume, welche diese Arbeiten ermöglichten und die gute Zusammenarbeit.

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