Claudio Alter erklärt die Herstellung von extrazel- David Jaeger hat seine Doktorarbeit am Departe- Toshiya Kozai hat seine Doktorarbeit am Biozent- lulären Partikeln. ment Physik der Universität Basel absolviert und rum der Universität Basel geschrieben und arbei- war dort als Postdoktorand angestellt. tet dort jetzt auch als Postdoktorand. Optimierung der Gentherapie Vorteile von zwei Systemen nutzen Dynamische Strukturen In seiner Doktorarbeit hat Dr. Claudio Al- Dr. David Jaeger hat in seiner Doktorar- Dr. Toshiya Kozai hat in seiner Doktorar- ter verschiedene Methoden zur e昀昀ektiven beit eine optomechanische Plattform ent- beit Kernporenkomplexe genauer unter- und sicheren Übertragung genetischen wickelt. Die erzielte Wechselwirkung sucht. Diese dienen als selektive Tore, die Materials in Zielzellen erforscht. Diese zwischen Licht und mechanischen in eukaryontischen Zellen den Austausch Arbeiten tragen zur Entwicklung von Schwingungen lässt sich für verschiedene von Biomolekülen zwischen Zytoplasma Gentherapien zur Behandlung oder Prä- Anwendungen nutzen, beispielsweise für und Zellkern steuern. Diese Schleusen be- vention bestimmter Krankheiten bei. hochsensible Sensoren oder die Erzeu- stehen aus einer zylindrischen Struktur in Zunächst hat Claudio verschiedene gung von Quantenzuständen. der Kernhülle mit einem zentralen Kanal Strategien zur Genübertragung unter- Die Basis der Plattform bildet ein op- von etwa 50 Nanometern Durchmesser, in sucht, einschliesslich extrazellulärer Ve- tischer Resonator, in dem Licht möglichst dem bestimmte Spaghetti-artige Proteine sikel, Viren und Lipid-Nanopartikel oft hin und her gespiegelt wird. In diesen als Permeabilitätsbarriere fungieren. Sie (LNPs). Anschliessend hat er die Lipidzu- Resonator wird eine mechanische Struk- lassen selektiv Moleküle passieren, die mit sammensetzung der LNPs verbessert, in- tur platziert, die schwingende Bewegun- einem spezi昀椀schen Transportfaktor «mar- dem er natürlich vorkommende Lipide gen ausführen kann. Dank des Resona- kiert» sind und verhindern den Eintritt oder extrazelluläre Vesikel nutzte, wel- tors werden die Wechselwirkungen zwi- von unspezi昀椀schen Molekülen. che die Genübertragung in Organismen schen Licht und dem mechanischen Ele- In seiner Arbeit hat Toshiya die Per- erleichtern. Diese neuen Formulierungen ment um mehrere Grössenordnungen meabilitätsbarriere einzelner Kernporen- verbesserten die Wirksamkeit und Po- verstärkt. So können nicht nur die Bewe- komplexe von Wildtypen und bestimm- tenz der LNPs sowohl in vitro als auch in gungen der mechanischen Struktur ge- ten Mutanten mit einem Hochgeschwin- vivo erheblich. Die Verbesserung war nau gemessen werden, sondern die Struk- digkeits-Rasterkraftmikroskop unter- hauptsächlich auf eine gesteigerte zellu- tur lässt sich sogar mittels Licht kontrol- sucht. Dieses Mikroskop kann Biomole- läre Aufnahme und Verarbeitung in den lieren. küle mit einer Au昀氀ösung von wenigen Zielzellen zurückzuführen. Darüber hin- David hat den optischen Hohlraum Nanometern abbilden und einen Film aus hat Claudio das Verhalten und die mit zwei an ihren Enden verspiegelten generieren, der die Dynamik der Struk- Wirksamkeit verschiedener LNPs in Tier- Glasfasern realisiert. Als mechanischen turveränderungen wiedergibt. modellen analysiert. Die Verteilung und Resonator, der zwischen den beiden Fa- Die Ergebnisse belegen, dass die ungeord- Zirkulation von LNPs in Zebra昀椀schlarven sern platziert wird, verwendete er hexa- neten Proteine im zentralen Kanal dyna- lieferten dabei wertvolle Einblicke über gonale Bornitrid昀氀ocken (hBN), die über mische Fluktuationen aufweisen und zu- das Verhalten der Partikel. Löcher in einer Siliziumnitrid-Membran sammen mit verschiedenen Transportfak- Claudios Forschung hat zu einem tie- gehängt worden waren. Aufgrund der be- toren eine hochdynamische Struktur bil- feren Verständnis der LNPs geführt und sonderen Eigenschaften des zweidimen- den. Sie spielen eine entscheidende Rolle den Weg für die zukünftige Entwicklung sionalen hBN absorbiert der Resonator für die Funktionalität der Barriere und e昀昀ektiver und potenter Gentherapien auf nur wenig Licht und gewährleistet die stellen eine schnelle und anpassungsfä- Basis von Lipid-Nanopartikeln unter- langandauernde Spiegelung des Lichts. hige Reaktion sicher. stützt. Publikation: https://bit.ly/3RM2tiF Publikation: https://bit.ly/3S2iMXw Video: https://youtu.be/xR6OzF1z6Sg Medienmitteilung: https://bit.ly/3tu3LWf Publikation: https://bit.ly/3Ny0QT6 SNI-Jahresbericht 2023 17