MicroRNA engineering in Chinese hamster ovary (CHO) cells : its biological effects on cell growth and productivity

MikroRNAs (miRNAs) sind kurze regulatorische RNA-moleküle, welche durch spezifische Bindung die Genexpression in höheren Organismen kontrollieren können. Mit einer Länge von nur etwa 22 Nukleotiden sind sie dennoch maßgeblich an der Steuerung komplexer zellulärer Vorgänge beteiligt, wie zum Beispiel Zellstoffwechsel, -differenzierung und -entwicklung. Aus der Erforschung der biologischen Funktionen von microRNAs innerhalb der letzten 10 Jahren haben sich zahlreiche Anwendungen für diese Moleküle ergeben, wie zum Beispiel als Biomarker für die Diagnostik oder als therapeutische Wirkstoffe. Seit kurzem wird in Fachkreisen auch die Anwendung von microRNAs für die gentechnische Optimierung von Chinese hamster ovary (CHO) Zellen diskutiert („microRNA Engineering“). Erste Studien zeigen, dass microRNAs für die Steigerung der Produktivität von biopharmazeutischen Prozessen verwendet werden könnten, indem das Wachstum oder die Proteinsekretion von Zellfabriken wie CHO verbessert wird. Durch die Vernetzung von CHOomics Datensätzen können in CHO-Zellen Effekte des „microRNA Engineerings“ durch einen systematischen Ansatz und auf breiter Basis untersucht werden und um mögliche neue Anwendungen erweitert werden. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde daher insbesondere auf die Entwicklung von molekularbiologischen Werkzeugen und Methoden für die Erforschung von microRNAs in CHO Zellen - unter Berücksichtigung der vorhandenen -omics Datensätze eingegangen. Weiters wurde miR-17 als potenzieller Kandidat für die Verbesserung der Produktivität in CHO Zellen identifiziert und charakterisiert. Die in dieser Arbeit generierten Daten und Methoden finden nun Anwendung als Plattform für die Verbesserung von Wachstum und Produktivität für die Produktion rekombinanter Proteine in einer der wichtigsten biopharmazeutischen Zellfabriken, den CHO Zellen.MicroRNAs have evolved as a powerful genetic regulatory system to control gene expression in higher eukaryotes. These regulatory RNAs are about 22 nucleotides in length and since their discovery they have been shown to regulate complex molecular pathways from development to metabolism. In the last decade these molecules have generated eminent interest for possible applications as biomarkers and therapeutics. Recently miRNAs have gained lot of attention in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells engineering, where first reports show their potential for application in the production of biopharmaceuticals. In combination with CHO -omics data sets, the effect of engineered miRNAs can be further explored in an elaborate and systematic manner to broaden the scope of their application. Therefore, this doctoral thesis was focused on the development of tools and methods for miRNA research in CHO cells based on available -omics data sets. Furthermore, we identified miR-17 to potentially improve productivity in CHO cells. These newly developed tools and methods can be utilized as a platform to enhance growth and recombinant protein production of CHO cells, which are one of the most important biopharmaceutical cell factories.Vaibhav JadhavAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2014OeBB(VLID)193129