Die Entwicklung von Biotherapeutika hat sich von wenig spezifischen niedermolekularen Arzneimitteln hin zu gezielten Verabreichungssystemen mit rezeptorspezifischen Liganden entwickelt, wodurch die therapeutische Dosis gesenkt und Off-Target-Effekte verringert werden. Die meisten Proteintherapeutika werden für spezifische Proteine auf der Zelloberfläche entwickelt und modulieren zelluläre Signalwege, die der Zielbindung nachgeschaltet sind. Aufgrund ihrer Größe und hydrophilen Eigenschaft sind diese Therapeutika zumeist auf extrazelluläre Ziele beschränkt, da diese die Zellmembran nicht durchdringen können. Da jedoch viele onkogene Erkrankungen auf dysregulierte intrazelluläre Protein-Protein-Interaktionen zurückzuführen sind, ist die gezielte intrazelluläre Verabreichung von Biomolekülen für die therapeutische Wirksamkeit nach wie vor sehr wünschenswert. Zellpenetrierende Peptide (engl. cell penetrating peptides, CPPs) bieten eine vielversprechende Strategie, da sie sich selbst und verschiedene Biomoleküle durch die Zellmembran hindurch transportieren können. Allerdings erfolgt diese Internalisierung nicht zellspezifisch, weshalb CPPs von einer erhöhten Selektivität für Tumorzellen profitieren würden. Dies gilt auch für den intrazellulären Transport größerer Frachtmoleküle, welche eine Multimerisierung von CPPs auf einem Gerüst erfordert. Dadurch findet eine erhöhte multivalente Interaktion mit der Zellmembran statt, sodass eine Zellpenetration ermöglicht oder gesteigert werden kann. In dieser Arbeit wird eine Reihe von Studien vorgestellt, die darauf abzielen konditional aktivierte CPPs für die zellgezielte intrazelluläre Verabreichung zu entwickeln und multimere CPP-Verabreichungsmodule zu optimieren. Im ersten Teil wurde das kationische und amphiphile Peptid L17E als Modell-CPP verwendet, um ein aktivierbares CPP zu erzeugen und den konditionalen und selektiven intrazellulären Transport eines angehängten Frachtmoleküls (Cargo) zu demonstrieren. Die unter physiologischen Bedingungen positiv geladenen Lysinreste des L17E-Peptids wurden mit Schutzgruppen maskiert, um ihre Rolle bei der zellulären Aufnahme zu untersuchen. Anschließend wurde ein enzymatisches Spaltsystem entwickelt, um das Peptid konditional zu aktivieren. Der Schutz aller fünf Lysinreste des Peptids führte zu einer Beeinträchtigung der zellulären Aufnahme, während die enzymatische Spaltung der Schutzgruppen zu einer Reaktivierung des intrazellulären Transports führte. Anschließend wurde der konditionale und selektive intrazelluläre Transport eines Toxins mittels eines ADEPT-ähnlichen Verfahrens in einem zellbasierten Assay untersucht. Die Verwendung eines HER2-targetierenden Antikörper-Enzym-Konjugats führte dabei zu einer verstärkten Zelltötung bei der HER2-positiven Zelllinie im Vergleich zur HER2-negativen Zelllinie. Zweitens wurde das Konzept, motiviert durch die Ergebnisse der konditionalen Aktivierung des aktivierbaren L17E-Peptids, auf ein Dextrangerüst ausgeweitet, welches mehrere L17E-Peptide trägt. Der intrazelluläre Transport eines Fluorophors zeigte jedoch keine eindeutigen Ergebnisse und die Demaskierung der Schutzgruppen des L17E-Peptids auf das Dextrangerüst konnte nicht verifiziert werden. Im dritten Teil wurde Streptavidin als Multimerisierungsplattform untersucht. Mit seinen vier Bindungsstellen dient es als Gerüst für die gleichzeitige Bindung von bis zu vier biotinylierten Komponenten. So müsste jedes Cargomolekül oder jedes Dextran-Konjugat, das CPPs, therapeutisch relevante Proteine, rezeptortargetierende Liganden oder andere Effektormoleküle trägt, nur biotinyliert werden, um an Streptavidin gebunden zu werden. Da frühere Untersuchungen mit L17E-Dextran-Konjugaten auf Streptavidin eine erhebliche Zytotoxizität zeigten, war eine Optimierung erforderlich. Die Anzahl der L17E-Peptide pro Dextranmolekül wurde optimiert und weitere CPPs wurden untersucht. Dazu gehörte eine Variante des L17E-Peptids, das L17E/Q21E-Peptid, das cyclische CPP ATSP-7041 und ein α-helikales Peptid apCC Di B. Aus diesen neuen CPPs wurden Dextran-CPP-Konjugate synthetisiert. Mindestens zwei L17E- oder L17E/Q21E-Dextran-Konjugate pro Streptavidinmolekül mit eGFP als Cargo waren nötig für die intrazellulären Aufnahme des Konstrukts. Zellproliferationassays mit den Streptavidin-Architekturen zeigen an, dass auch bei solchen multivalenten Konstrukten für eine erfolgreiche zelluläre Internalisierung eine gewisse Zytotoxizität in Kauf genommen werden muss.