Bernhard Roth

• Zielvorgabe dieser Dissertation stellte die Konstruktion eines Plasmides mit mehreren shRNA-Expressionskassetten für den simultanen Knockdown onkogener Zielstrukturen im Multiplen Myelom dar. Es sollte sich zudem um ein Konstrukt handeln, bei dem ein beliebig häufiges Einfügen oder Ersetzen von Expressionskassetten durch einfache Klonierungsschritte möglich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Plasmide mit bis zu vier unterschiedlichen shRNA-Expressionskassetten konstruiert und getestet. Mittels Elektroporation und anschließender Analyse derZielvorgabe dieser Dissertation stellte die Konstruktion eines Plasmides mit mehreren shRNA-Expressionskassetten für den simultanen Knockdown onkogener Zielstrukturen im Multiplen Myelom dar. Es sollte sich zudem um ein Konstrukt handeln, bei dem ein beliebig häufiges Einfügen oder Ersetzen von Expressionskassetten durch einfache Klonierungsschritte möglich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Plasmide mit bis zu vier unterschiedlichen shRNA-Expressionskassetten konstruiert und getestet. Mittels Elektroporation und anschließender Analyse der Knock-down-Effizienz im Western Blot konnte beispielhaft an Proteinen des MEK-ERK-Signalweges gezeigt werden, dass mithilfe der klonierten Plasmide die Spiegel von mindestens vier Zielproteinen gleichzeitig herunterreguliert werden können, ohne dass es dabei zu Einschränkungen im Vergleich zur Verwendung von Einzel-shRNA-Expressionsvektoren kommt. Es konnte gezeigt werden, dass weder die zunehmende Menge an hintereinander klonierten Kassetten noch die Reihenfolge der einzelnen Expressionskassetten im Plasmid einen negativen Einfluss auf das Knock-down-Ergebnis haben. Dieses Ergebnis konnte in verschiedenen Zelllinien des Multiplen Myeloms bestätigt werden. Die Vorteile des Verfahrens liegen vor allem in der Kosteneffizienz, der einfachen Herstellung und Modifikation, sowie der niedrigen biologischen Sicherheitsstufe der Versuchsschritte. Bedeutend ist zudem die Vermeidung von toxischen Effekten, welche das Einbringen von Fremd-DNA in Zellen ab gewissen Mengen mit sich bringt, durch Klonierung aller shRNA-Expressionskassetten zu lediglich einem Plasmidkonstrukt. Einschränkungen erfährt die etablierte Methodik dadurch, dass die zu untersuchenden Zellen sich für die Transfizierung mit Plasmiden eigenen müssen und ein Verfahren der Selektion transfizierter von nativen Zellen verfügbar sein muss. Durch genannte Vorteile stellt das Konstrukt jedoch ein hervorragendes Mittel zur Erforschung zellulärer Signalwege und ihrer Interaktionen weit über die Erkrankung des Multiplen Myeloms hinaus dar. Es kann zudem als kostengünstige molekulare Methode zur Identifizierung neuer pharmakologischer Angriffspunkte bei Tumorerkrankungen dienen. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in Folgeversuchen genutzt um eine stabile Integration der shRNA-Expressionskassetten in die zelluläre DNA sowie eine pharmakologische Induzierbarkeit zu erreichen. Es konnte somit der Sprung von den transienten Knock-down-Versuchen dieser Arbeit hin zur langfristig verminderten Proteintranslation geschafft werden. Am Ende dieser Arbeit verblieb zu eruieren, inwieweit die Anzahl der shRNA-Expressionskassetten über die getestete Anzahl von vier erweiterbar wäre und ob die guten Erfahrungen mit dieser Methodik auch bei anderen Arten von Tumorzellen replizierbar sind. Das etablierte Vektorsystem könnte in künftigen Versuchen zur schnellen Erforschung bisher wenig untersuchter oder unbekannter Signalwege dienen.…
• Goal setting of this dissertation was the construction of a plasmid with multiple shRNA-expressioncassettes for a simultaneous knockdown of oncogene targets in multiple myeloma. It was furthermore supposed to be a construct which allowed adding or replacing of cassettes by simple cloning mechanisms. In this work plasmids have been constructed and established with up to four shRNA-expressioncassettes. By electroporation and westernblot-analysis it could be shown on the MEK-ERK-pathway that it is possible to downregulate four proteins at onceGoal setting of this dissertation was the construction of a plasmid with multiple shRNA-expressioncassettes for a simultaneous knockdown of oncogene targets in multiple myeloma. It was furthermore supposed to be a construct which allowed adding or replacing of cassettes by simple cloning mechanisms. In this work plasmids have been constructed and established with up to four shRNA-expressioncassettes. By electroporation and westernblot-analysis it could be shown on the MEK-ERK-pathway that it is possible to downregulate four proteins at once with one plasmid and that this is as efficient as the use of single plasmids. It could be shown that neither the number of expressioncassettes nor the order had a negative impact on the knockdown results. This result could be proved in different myeloma cell lines. The advantages of this construct are based on the cost efficiency, the simple construction and modification and the low biosafety level. The most significant advantage lies within the reduction of toxic effects for the cells that come within growing amounts of foreign DNA. These are reduced by fusion of multiple shRNA-expressioncassettes in one plasmid. The construct also underlies restrictions because in order to work with it there has to be a method to transfect the cells with the plasmid and a method to sort transfected cells afterwards. Nevertheless, the construct represents an excellent mean to investigate cellular signalling and interactions in multiple myeloma and beyond. Moreover, it can be used as a cost-efficient method to identify new pharmacological targets in malignancies. The results of this work have been used to establish stable transfection and inducible knockdowns. In the end it stayed yet to be investigated if the construct could be expanded over the here tested number of four shRNA-expressioncassettes and if it could be used in other malignancies than multiple myeloma. The established vector-system could be used in future to quickly investigate unknown signalling pathways.…