Die Synthetische Biologie erforscht die Mittel zur Neugestaltung und Herstellung bestehender biologischer Systeme oder das de novo-Design und die Erzeugung biologischer Komponenten, die in der Natur völlig neu sind. Das Hauptaugenmerk der relativ neuen und dynamischen Disziplin liegt auf der Entwicklung programmierbarer genetischer Regulationssysteme. Eine präzise, reversible und temporäre Kontrolle der Genexpression sowie ein tiefes Verständnis der grundlegenden Genetik sind für die Programmierung neuer genetischer Schaltkreise von entscheidender Bedeutung. Die RNA stellt eines der leistungsstärksten Substrate bei der Entwicklung biologischer Systeme dar, da sie vielseitig, gestaltbar und leicht zu charakterisieren ist. Unter den verschiedenen Funktionen der RNA-Moleküle hat ihre Rolle als natürliche Riboschalter die Forscher vor allem dazu inspiriert, synthetische RNA-basierte Regulatoren zu entwerfen. Die meisten RNA-Vorrichtung enthalten ein Sensorelement, eine Aptamerdomäne, die kleine Moleküle oder Proteinliganden mit hoher Spezifität und Affinität erkennt, und eine Expressionsplattform, die die Genexpression mittels verschiedener Mechanismen steuert. Im Allgemeinen stabilisiert die Bindung eines spezifischen Liganden an die Aptamer-Domäne das RNA-Molekül oder verursacht Konformationsänderungen in seiner Struktur, die die Transkription, Translation und mRNA-Prozessierung und -Degradation weiter regulieren. RNA-basierte Geräte haben bereits zahlreiche Anwendungen in der synthetischen Biologie gezeigt. Ihre Implementierung wurde jedoch hauptsächlich in Bakterien und Hefe validiert, während die synthetische Biologie in Säugetieren hinterherhinkt. Die RNA stellt eines der leistungsstärksten Substrate bei der Entwicklung biologischer Systeme dar, da sie vielseitig, gestaltbar und leicht zu charakterisieren ist. Unter den verschiedenen Funktionen der RNA-Moleküle hat ihre Rolle als natürliche Riboschalter die Forscher vor allem dazu inspiriert, synthetische RNA-basierte Regulatoren zu entwerfen. Die meisten RNA-Geräte enthalten ein Sensorelement, eine Aptamerdomäne, die kleine Moleküle oder Proteinliganden mit hoher Spezifität und Affinität erkennt, und eine Expressionsplattform, die die Genexpression über verschiedene Mechanismen steuert. Im Allgemeinen stabilisiert die Bindung eines spezifischen Liganden an die Aptamer-Domäne das RNA-Molekül oder verursacht Konformationsänderungen in seiner Struktur, die die Transkription, Translation und mRNA-Prozessierung und -Degradation weiter regulieren. RNA-basierte Geräte haben bereits zahlreiche Anwendungen in der synthetischen Biologie gezeigt. Ihre Implementierung wurde jedoch hauptsächlich in Bakterien und Hefe validiert, während die synthetische Biologie bei Säugetieren hinterherhinkt. Das Spleißen von prä-mRNAs ist ein wesentlicher Prozess in menschlichen Zellen, der durch Netzwerke von koordinierten Spleißereignissen ein vielfältiges Proteom erzeugt und eine zusätzliche Kontrollebene für synthetische RNA-Geräte bietet. Die reprogrammierte Entfernung intronischer Sequenzen könnte einen neuen Ansatz für die Entwicklung von Gentherapien zur Bekämpfung von Krankheitsphänotypen bieten. Zu diesem Zweck ist es notwendig, Werkzeuge zu entwerfen, die eine präzise und rechtzeitige Kontrolle der Spleissmechanismen ermöglichen. Im ersten Forschungsprojekt, das in der vorgestellten Doktorarbeit beschrieben wird, wurde eine vielseitige und hocheffiziente Spleißvorrichtung entworfen, die eine Kontrolle der Genexpression in menschlichen Zellen ermöglicht und ein vom TetR erkanntes RNA-Aptamer verwendet. Weiterhin wurde die Portabilität der Spleißeinrichtung durch ihre Funktionalität in verschiedenen Reportersystemen und im endogenen Genkontext gezeigt. Im Rahmen der Arbeit wurde das erste induzierbare Modell zur alternativen 3'-Spleißstellenerkennung mit dem Tetracyclin-Repressor (TetR)-Aptamer generiert, das zur Herstellung von Spleißvarianten mit unterschiedlicher subzellulärer Lokalisation führt. Die Anwendbarkeit des Systems wurde in Experimenten bestätigt, die darauf abzielten, den Kernimport in menschliche Zellen zu kontrollieren. Der vorgeschlagene Ansatz könnte sich bei phänotypischen Studien wesentlicher Gene als wertvoll erweisen und eine Alternative bei der Entwicklung therapeutischer Strategien bieten, da der nukleo-zytoplasmatische Transport für die Aufrechterhaltung einer ausgewogenen Zellphysiologie von entscheidender Bedeutung ist, wobei eine aberrante räumlich-zeitliche Lokalisierung von Proteinen zur Entwicklung verschiedener Störungen und Krebs führen kann. Schliesslich konzentrierte sich das dritte Forschungsprojekt, das im Rahmen meiner Doktorarbeit durchgeführt wurde, auf die Entwicklung und Optimierung des TetR-Aptamer-abhängigen Translationskontrollsystems in menschlichen Zellen. Die Translationsregulation stellt einen wichtigen Punkt der posttranskriptionellen Kontrolle der Genexpression dar, der es der Zelle ermöglicht, das Niveau eines bestimmten Genprodukts rasch zu verändern. Bislang konnte kein effizientes, auf Aptamer-Liganden basierendes translatorisches Regulationssystem in Säugetierzellen nachgewiesen werden.