Nat Biomed Eng. 2025 Aug;9(8):1320-1334. doi: 10.1038/s41551-025-01373-0. Epub 2025 Mar 28. Erzeugung tolerogener antigenpräsentierender Zellen in vivo durch die Verabreichung von mRNA, die für PDL1 kodiert, in Lipid-Nanopartikeln Zusammenfassung Tolerogene antigenpräsentierende Zellen (APCs) sind vielversprechend als Therapeutika zur Unterdrückung der T-Zell-Aktivierung bei Autoimmunerkrankungen. Die Isolierung und ex vivo Manipulation autologer APCs ist jedoch kostspielig und der Prozess ist für jeden Patienten individuell angepasst. Hier zeigen wir, dass tolerogene APCs in vivo erzeugt werden können, indem mittels Lipid-Nanopartikeln Boten-RNA verabreicht wird, die für das inhibitorische Protein Programmed Death Ligand 1 kodiert. Wir haben eine Lipid-Nanopartikel-Formulierung optimiert, um deren Immunogenität zu minimieren, indem das molare Verhältnis von Stickstoffatomen auf dem ionisierbaren Lipid zu den Phosphatgruppen auf der verkapselten mRNA reduziert wurde. In Mausmodellen für rheumatoide Arthritis und Colitis ulcerosa reduzierte die subkutane Verabreichung von Nanopartikeln, die mRNA für Programmed Death Ligand 1 verkapseln, den Anteil aktivierter T-Zellen, förderte die Induktion regulatorischer T-Zellen und verhinderte effektiv das Fortschreiten der Krankheit. Die Methode könnte die Entwicklung von APCs ermöglichen, die auf spezifische Autoantigene abzielen oder zusätzliche inhibitorische Moleküle integrieren. Produkt: SM-102

Nat Commun. 2025 May 20;16(1):4700. doi: 10.1038/s41467-025-60040-9. Durch Einfrieren induzierter Einbau von Betain in Lipid-Nanopartikel verbessert die mRNA-Abgabe Zusammenfassung Lipid-Nanopartikel (LNPs) sind wichtige nicht-virale Träger für mRNA-Impfstoffe und Therapeutika, doch die inhärente Instabilität von mRNA erfordert eine Lagerung unter dem Gefrierpunkt mit Kryoprotektiva (CPAs), um eine durch das Einfrieren induzierte LNP-Aggregation und eine beeinträchtigte mRNA-Abgabe zu verhindern. Hier zeigen wir, dass die Eisbildung während des Einfrierens CPAs zusammen mit LNPs in der verbleibenden Flüssigkeit konzentriert – ein Phänomen, das als Gefrierkonzentration bekannt ist. Dies erzeugt einen steilen Konzentrationsgradienten von CPAs über die Lipidmembran, der die passive Diffusion von CPAs in die LNPs antreibt. Durch die Nutzung dieses Prozesses haben wir auf Betain basierende CPAs entwickelt, die sowohl die Stabilität der LNP bewahren als auch während des Auftauens in die LNP eindringen. Das eingebaute Betain verbessert das endosomale Entweichen und steigert die mRNA-Abgabe der LNP. Bei weiblichen Mäusen lösen mit Betain beladene LNPs stärkere humorale und zelluläre Immunantworten aus, was Vorteile bei der Dosiseinsparung bietet. Diese Ergebnisse heben die Gefrierkonzentration als vielversprechende LNP-Formulierungsstrategie hervor und unterstreichen die Rolle von CPA als aktive Modulatoren der LNP-Struktur und -Funktion. Produkt: Lipide für LNP

Mol Ther Nucleic Acids. 2025 Feb 12;36(2):102485. doi: 10.1016/j.omtn.2025.102485. eCollection 2025 Jun 10. Verbesserung der mRNA-Translationseffizienz durch Einführung sequenzoptimierter AU-reicher Elemente in die 3'-UTR mittels HuR-Verankerung Zusammenfassung Die mRNA-Technologie birgt ein immenses Potenzial als innovativer therapeutischer Ansatz mit Anwendungen, die von Impfstoffen gegen Infektionskrankheiten und Krebsimmuntherapie bis hin zu Proteinersatz und Gen-Editierung reichen. Die praktische Anwendung von mRNA wurde jedoch durch Herausforderungen wie eine geringe zelluläre Stabilität und eine vorübergehende Proteinexpression behindert. Um diese Probleme anzugehen, schlagen wir eine neuartige Strategie zur Optimierung von mRNA-Sequenzen vor, insbesondere in der nicht-translatierten Region, indem wir adenylat-/uridylatreiche Elemente (AU-reiche Elemente) einfügen, um die Stabilität und Proteinexpression zu verbessern. Unsere Untersuchung ergab, dass die Integration AU-reicher Elemente zwischen dem offenen Leserahmen (ORF) und der 3'-nicht-translatierten Region (3'-UTR) die RNA-Stabilität im Vergleich zu anderen Insertionsstellen signifikant erhöht. Wir haben das zytoplasmatische Human Antigen R (HuR) als ein essenzielles RNA-Bindungsprotein identifiziert, das für die Förderung der mRNA-Stabilität und -Translation verantwortlich ist, was durch HuR-Knockdown-Experimente und Pull-down-Assays zwischen AU-reichen Elementen und HuR bestätigt wurde. Durch rationales Design haben wir die Sequenz natürlicher AU-reicher Elemente optimiert und das essenzielle "AUUUA"-Element identifiziert, das mit bestimmten Wiederholungen die Proteinexpression um bis zu das 5-Fache steigern kann. Um die Universalität von AU-reichen Elementsequenzen bei der Verbesserung der mRNA-Translation zu demonstrieren, haben wir die kodierenden Proteine von Luziferase zu EGFP, mCherry und Ovalbumin (OVA) gewechselt und festgestellt, dass sowohl natürliche als auch gentechnisch veränderte AU-reiche Elementsequenzen die Expression dieser Proteine verstärken. Zusammenfassend stellt die Nutzung der Funktionalitäten von RNA-Bindungsproteinen und der natürlichen Regulation der RNA-Stabilität in der nicht-translatierten Region eine neuartige Strategie dar, um die mRNA-Pharmakokinetik im Zytoplasma zu verbessern, was die potenziellen Anwendungen von mRNA in therapeutischen Arzneimitteln erweitert. Schlüsselwörter: 3′-UTR rationales Design; AU-reiche Elemente; HuR; MT: Oligonukleotide: Therapien und Anwendungen; RNA-Stabilität; RNA-Bindungsproteine; mRNA-Impfstoffe; Sequenzoptimierung. Produkt: Lipide für LNP

ACS Nano. 16. Dez. 2025;19(49):41803-41815. doi: 10.1021/acsnano.5c15619. Epub 4. Dez. 2025. Entwicklung metallorganischer Netzwerke als Pflaster für die Reparatur osteoporotischer Knochenbrüche ZusammenfassungDie Behandlung von osteoporotischen Knochenbrüchen bleibt aufgrund der fehlregulierten Knochenumbau-Mikroumgebung, die durch übermäßige osteoklastische Resorption, beeinträchtigte osteogene Differenzierung, angiogene Dysfunktion und chronische Entzündungen gekennzeichnet ist, eine kritische Herausforderung. In dieser Arbeit entwickelten wir ein metallorganisches Netzwerk als Knochenreparatur-„Pflaster“, indem wir Poly(ethylenglycol)-Alendronat (PEG-ALN)-Konjugate mit bioaktivem Epigallocatechingallat (EGCG), Zink- und Calciumionen in ein multifunktionales Gerüst integrierten. Dieses Design nutzt die synergistischen Effekte der entzündungshemmenden und antioxidativen Eigenschaften von EGCG mit den ausgleichenden osteogenen und osteoklastischen Funktionen von ALN, Zink- und Calciumionen. In-vitro-Studien zeigten, dass das Pflaster die Proliferation und Differenzierung von Osteoblasten signifikant verbesserte und gleichzeitig die Migration von Endothelzellen und die Tubulusbildung förderte, was auf ein robustes osteogenes und angiogenes Potenzial hindeutet. In-vivo-Auswertungen in einem Modell für osteoporotische Knochenbrüche zeigten eine beschleunigte Knochenregeneration und eine verbesserte Mikrovaskularisierung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer ausgewogenen Immunantwort zur Vorbeugung chronischer Entzündungen. Mechanistisch modulierte das Pflaster die Makrophagen-Polarisierung in Richtung eines pro-regenerativen M2-Phänotyps und unterdrückte eine übermäßige Osteoklastenaktivität, wodurch das osteogen-osteoklastische Gleichgewicht wiederhergestellt wurde. Diese Studie liefert nicht nur ein therapeutisches Implantat für die osteoporotische Knochenreparatur, sondern schlägt auch eine Strategie für die Entwicklung immunmodulatorischer Gerüste vor, die auf die pathologische Knochen-Mikroumgebung abzielen. Schlüsselwörter:Knochenreparatur; metallorganische Netzwerke; Osteoporose; Polyphenole; Tissue Engineering. Produkt: 8-arm-PEG-NHS

J Phys Chem Lett. 17. Apr. 2025;16(15):3874-3878. doi: 10.1021/acs.jpclett.5c00825. Epub 10. Apr. 2025. Doppelhelix-Dualität: Stäbchen biegen sich, Toroide beeindrucken in der Nuklease-Arena ZusammenfassungUnter Nutzung von Polyionen-Komplexierung wird die Bildung von stäbchenartigen DNA-Kondensaten durch die intrinsische Steifigkeit von supramolekularer Plasmid-DNA vorangetrieben. Bei der Interaktion mit polykationischen Block-Copolymeren aus Poly(ethylenglycol)-Polylysin (PEG-PLys) durchlaufen diese Makromoleküle einen regulären Selbstfaltungsprozess, während dessen doppelsträngige DNA (dsDNA) an den geknickten Verbindungsstellen in einzelsträngige DNA (ssDNA) übergeht. Unsere Untersuchungen mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zeigen beispiellos das Fehlen einer PEG-Beschichtung an diesen kritischen Verbindungsstellen, was sie anfällig für den Abbau durch Nukleasen macht. Diese Erkenntnis unterstreicht die entscheidende Notwendigkeit einer umfassenden PEG-Verkapselung bei der Entwicklung robuster Gentransfer-Konstrukte. Im krassen Gegensatz zu den anisotropen stäbchenartigen Kondensaten weisen unsere neuartigen isotropen toroidalen DNA-Kondensate, die durch eine umfassende PEG-Abschirmung und einen Selbstaufwicklungsmechanismus, der die Integrität der dsDNA bewahrt, gekennzeichnet sind, eine deutliche Verbesserungder enzymatischen Stabilität auf (fast 30-fach höher). Ihr günstiger Kondensationsprozess verleiht ihnen zudem ein überlegenes Transkriptionspotenzial, wodurch diese toroidalen Kondensate als vielversprechende Plattformen für die nächste Generation von Gentransfersystemen positioniert werden. Produkt: mPEG-NH2

Proc Natl Acad Sci U S A. 29. Okt. 2024;121(44):e2406434121. doi: 10.1073/pnas.2406434121. Epub 22. Okt. 2024. CXCL13 fördert breite Immunantworten, die durch zirkuläre RNA-Impfstoffe induziert werden Zusammenfassung Antikörperantworten, die durch aktuelle Impfstoffe gegen Influenza und SARS-CoV-2 induziert werden, weisen oft keine robuste Kreuzreaktivität auf. Als Knotenpunkte, an denen verschiedene Immunzellen zusammenlaufen und interagieren, sind die Veränderungen im Immunmikromilieu innerhalb der Lymphknoten (LNs) eng mit Immunantworten verknüpft. Hier haben wir ein Lipid-Nanopartikel (LNP) entwickelt, das mit zirkulärer RNA (circRNA) beladen und auf LNs ausgerichtet ist, wobei CXCL13 direkt in die Antigen-kodierenden circRNA-Stränge integriert wurde. Wir haben nachgewiesen, dass CXCL13 die transkriptomischen Profile von LNs verändert, insbesondere durch die Hochregulierung von IL-21 und IL-4. Gleichzeitig fördert CXCL13 die Bildung von Keimzentren und löst robuste antigenspezifische T-Zell-Antworten aus. Durch die gemeinsame Verabreichung von CXCL13 und dem Antigen verstärkt CXCL13 kreuzreaktive Antikörper gegen das Influenzavirus und SARS-CoV-2, wodurch in einem Mausmodell Schutz gegen sowohl homologe als auch heterologe Influenzavirus-Herausforderungen erreicht wird. Bemerkenswert ist, dass die gezielte Modifikation von LNP-Oberflächen mit Antikörpern hilft, einige der Herausforderungen im Zusammenhang mit lyophilisierten LNP-Impfstoffen zu bewältigen, was für die Langzeitlagerung von LNP-circRNA-Impfstoffen entscheidend ist. Insgesamt bietet das hier entwickelte circRNA-basierte Antigen-CXCL13-Coexpressionssystem eine einfache und robuste Plattform, die das Ausmaß und die Breite der Antikörperantworten gegen mehrere virale Glykoproteine verbessert und das potenzielle Nutzen von CXCL13 bei der Induktion breiter Immunantworten hervorhebt. Schlüsselwörter: CXCL13; SARS-CoV-2; breit kreuzreaktive Antikörper; circRNA-Impfstoff; Influenzavirus. Produkt: SM-102

Adv Healthc Mater. 2025 Mar;14(6):e2403865. doi: 10.1002/adhm.202403865. Epub 2025 Jan 2. Koazervat-basierte Assemblierung von Poly(ethylenglycol)-Nanopartikeln für die kombinierte Tumortherapie Zusammenfassung Koazervate haben als potenzielle Wirkstoffträger große Aufmerksamkeit erregt. Die Instabilität, die sich aus ihrer inhärenten membranlosen Natur ergibt, schränkt jedoch die Anwendung von Koazervaten bei der Wirkstoffabgabe ein. Hier wird über die Entwicklung von Poly(ethylenglycol)-Nanopartikeln (PEG-NPs) unter Verwendung von Koazervaten aus PEG und Polyphenolen als Vorlagen berichtet, wobei PEG anschließend auf Basis verschiedener chemischer Reaktionen (z. B. Thiol-Disulfid-Austausch, Klick-Chemie und Schiff-Base-Reaktion) vernetzt wird. Die berichtete Assemblierungsstrategie vermeidet den Prozess der Vorlagenentfernung, und die resultierenden PEG-NPs weisen im Vergleich zu Koazervaten eine hervorragende Stabilität in der physiologischen Umgebung auf. Das Vorhandensein von Polyphenolen in PEG-NPs ermöglicht das Laden verschiedener Frachten, einschließlich Metallionen (d. h. Ru, Gd, Mn, Fe) und Wirkstoffmolekülen (d. h. Doxorubicin), was ihr Potenzial in der Magnetresonanztomographie und der kombinierten Tumortherapie demonstriert. Diese Arbeit bietet eine vielversprechende Strategie, um die Entwicklung von Koazervat-abgeleiteten NPs als Wirkstoffabgabesystem für biomedizinische Anwendungen zu fördern. Schlüsselwörter: Koazervate; Wirkstoffabgabe; Nanopartikel; Poly(ethylenglycol); Selbstassemblierung. Produkt: 8-armiges PEG-NH2HCl (HG)

Biomaterials. 2026 Feb:325:123568. doi: 10.1016/j.biomaterials.2025.123568. Epub 2025 Jul 19. Chrono-gesteuerte Hydrogel-Plattform orchestriert metabolische Reprogrammierung und Cuproptose-gesteuerte Immunaktivierung gegen dreifach-negativen Brustkrebs ZusammenfassungDreifach-negativer Brustkrebs (TNBC) stellt aufgrund seiner metabolischen Plastizität und seines immunsuppressiven Mikromilieus erhebliche therapeutische Herausforderungen dar. In dieser Studie präsentieren wir ein Hydrogel-System zur sequenziellen Wirkstofffreisetzung (SeqGel), das den Tumorstoffwechsel umprogrammiert und die Immunlandschaft moduliert, um das Wachstum und die Metastasierung von TNBC zu unterdrücken. Das injizierbare Hydrogel-System auf Basis von Poly(ethylenglykol) könnte eine einstellbare Bioabbaubarkeit innerhalb von 48 Stunden ermöglichen, um eine wiederholte peritumorale Verabreichung und eine lokalisierte kontrollierte Wirkstofffreisetzung zu gewährleisten. Insbesondere wird wasserlösliches niedermolekulares Dichloracetat schnell freigesetzt, um den Stoffwechsel der Tumorzellen von Glykolyse auf oxidative Phosphorylierung umzulenken, wodurch die Milchsäureakkumulation verringert, die Glukoseaufnahme eingeschränkt und die Anfälligkeit der Krebszellen für mitochondriale Schäden erhöht wird. Darauf folgt die anhaltende Freisetzung von pH-sensitiven, mit Kupferkomplexen beladenen polymeren Nanopartikeln PED@tCu, was eine effiziente intrazelluläre Abgabeund eine gezielte mitochondriale Lokalisierung erleichtert, wodurch insbesondere die Funktion von Komplex II beeinträchtigt wird. Mechanistisch gesehen verstärkt der geordnete metabolische Eingriff die Antitumorimmunität durch Aktivierung des AMPK-Signalwegs, Förderung des PD-L1-Abbaus und Hochregulierung von MHC I zur Verbesserung der Antigenpräsentation. In 4T1 subkutanen Tumormodellen unterdrückte SeqGel effektiv das Tumorwachstum und reduzierte deutlich Lungen- und Lymphknotenmetastasen durch Förderung der CD8+ T-Zell-Infiltration und Depletion regulatorischer T-Zellen. Diese Studie etabliert ein Paradigma für metabolisch-immunologische Synergie und bietet eine vielversprechende Strategie zur Bekämpfung aggressiver Krebsarten durch chrono-metabolische Immuntherapie. Schlüsselwörter:Hydrogel; Immunogene Cuproptose; Immuntherapie; Metabolische Reprogrammierung; Sequenzielle Wirkstofffreisetzung. Produkt: 4-arm PEG-SG