Doktorarbeit Nina Ewerdwalbesloh - Universität zu Lübeck

Einleitung
vermittelt wird. Ein Unterschied der CpG-Motive ist zum einem, dass die so initiierte
Antisense-Wirkung der Oligonukleotide durch eine Protein-DNA-Wechselwirkung und
nicht durch eine Watson-Crick-Basenpaarung zustande kommt. Des Weiteren ist für die
Wirksamkeit keine Aufnahme ins Zytoplasma der Zelle notwendig, da TLR9 auf der
Zelloberfläche exprimiert wird. Durch Methylierung von CpG-Sequenzen kann diese
unspezifische immunaktivierende Wirkung vermieden werden. Allerdings werden CpG-
Motive auch therapeutisch, z.B. als Adjuvanz bei Vakzinierungen oder in der
Tumortherapie eingesetzt (Klinman, 1998).
1.3.1 Chemische Modifikationen
Probleme bei der Verwendung von unmodifizierten Antisense-Oligonukleotiden ergeben
sich aus der Empfindlichkeit gegenüber Nukleasen, niedriger Aufnahme in die Zelle und
aus der schlechten intrazellulären Verteilung. Chemische Modifikationen (s.u.) und
Transfektionsreagenzien (s.u.) haben viele dieser Nachteile reduziert.
Da unmodifizierte Phosphodiester-Oligonukleotide in den meisten biologischen
Systemen sehr schnell durch Exonukleasen abgebaut bzw. zerstört werden, können sie in
dieser Form schlecht in vitro und in vivo benutzt werden. Um die Resistenz gegenüber
dem Abbau zu erhöhen, wurden Oligonukleotide an verschiedenen Bereichen chemisch
modifiziert. Jede dieser Modifikationen hat vorteilhafte und nachteilige Eigenschaften.
Daher muss individuell entschieden werden, welche Modifikation für das jeweilige
Anwendungsgebiet die nützlichste ist. Unter anderem kann durch Thiolierung,
Modifikationen am Zucker, Konjugate (z.B. Cholesterol, C18), Substitutionen am
Rückgrat und Modifikationen an den Purin- und Pyrimidinringen die Stabilität der
Oligonukleotide erhöht werden (Cooper et al., 1999).
Die wohl am häufigsten verwendete Modifikation ist die Thiolierung des Phosphates
(P=S). Dabei wird im DNA-Rückgrat der negativ geladene Sauerstoff am Phosphatrest
durch Schwefel ersetzt. Dies führt zu einer 100-300fachen Erhöhung der Resistenz gegen
den Abbau durch Nukleasen, verglichen mit unmodifizierten Phosphodiester-
Oligonukleotiden (Cummins et al., 1995). Damit wird die Plasmahalbwertszeit in vitro
von ca. 5 Minuten bei Phosphodiester-ON auf 18 Stunden bei thiolierten
Oligonukleotiden erheblich verlängert (Shaw et al., 1991). In vivo erfolgt eine
biphasische Eliminierung (50 Minuten und 40 Stunden), die Halbwertszeit beträgt 40 bis
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