Fortschritte in der Gentherapie schaffen neue Behandlungsmöglichkeiten
Die Gentherapie ist eine der vielversprechendsten Behandlungsmöglichkeiten für Erkrankungen wie genetische Krankheiten und Krebs. Dabei wird genetisches Material in eine Zielzelle eingebracht, um ein krankheitsverursachendes Gen zu ersetzen oder zu inaktivieren oder um veränderte Gene zur Behandlung einer bestimmten Krankheit einzuschleusen. Dieses Forschungsgebiet ist jedoch noch relativ neu und es gibt noch viele Herausforderungen. Die meisten therapeutischen Gene, die in die Zellen transportiert werden, akkumulieren beispielsweise in Zellkompartimenten, die Endosomen genannt werden, wo sie aufgespalten und abgebaut werden. „Eine normal funktionierende Zelle baut alles ab, was sie in sich aufnimmt“, erklärt Hendrik Fuchs, Koordinator des Projekts ENDOSCAPE, von der Charité – Universitätsmedizin Berlin. „Aber wenn ein therapeutisches Gen in die Zelle eingeschleust werden soll, soll es vollständig eingebracht werden.“
Züchtung von Molekülen als Verstärker der Freisetzung aus Endosomen
Das Hauptziel von ENDOSCAPE bestand darin, Wege zu finden, die es den eingeschleusten Genen ermöglichen, aus diesen Endosomen zu entkommen, und die Bereitstellung sicherer, gezielter Gentherapien für Erkrankte zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wandte sich das Projektteam Molekülen als Verstärker der Freisetzung aus den Endosomen zu, die bereits vor einigen Jahren identifiziert und aus Pflanzenwurzeln isoliert worden waren. Im Rahmen des Projekts wurde das Potenzial der Kombination dieser Moleküle zur Entwicklung gezielter und wirksamer Gentherapien erkannt. Ein Teil des Projekts galt der Ermittlung der idealen Bedingungen für das „Züchten“ dieser Moleküle, der Herstellung der Moleküle im Labor und der Schaffung einer zuverlässigen Lieferkette.
Molekulare Zellträger für den Transport von Gentherapien
Diese Moleküle, die die Freisetzung aus den Endosomen verstärken, wurden dann in molekulare Zellträger eingebettet. „DNA wird abgebaut, wenn sie direkt in den Körper injiziert wird, deshalb muss sie geschützt werden“, fügt Fuchs hinzu. „In diesem Projekt haben wir dies mit positiv geladenen Molekülen erreicht, die die negativ geladene DNA umgeben.“ Im Rahmen des Projekts ENDOSCAPE wurden neue Stoffe identifiziert, mit denen diese Zellträger aufgebaut werden können. Diese waren auch in der Lage, den Verstärker der Freisetzung aus den Endosomen und die Zielmoleküle bzw. Liganden zu tragen. „Die Idee war, alles in einem Molekül zu vereinen“, sagt Fuchs. Das Projektteam erkannte, dass durch die Aufnahme von Verstärkern der Freisetzung aus den Endosomen in das Transportmolekül die Dosierung der Wirkstoffe erheblich reduziert werden konnte, da viel weniger Wirkstoffe von der Zielzelle abgebaut wurden. Dies könnte die Wahrscheinlichkeit verringern, dass bei den Betroffenen im weiteren Verlauf schädliche Wirkungen des Arzneimittels auftreten. Eine anhaltende Herausforderung bestand jedoch darin, sicherzustellen, dass diese Zellträger, die all diese Moleküle vereinen, von den Zellen vollständig aufgenommen werden können. „Es gibt eine Grenze für die Größe der Partikel, die Zellen aufnehmen können“, erklärt Fuchs. „Wir haben zwar gezeigt, dass das von uns entwickelte therapeutische System im Prinzip funktioniert, aber die Frage des gezielten Transports muss noch vollständig geklärt werden. Es wird noch einige Jahre dauern, bis wir dies in den Kliniken sehen werden.“
Vorreiterrolle in der Spitzenmedizintechnik
Gegenwärtig ist die einzige klinische Option zum Transport von Genen die Verwendung von Viren. Dieses Verfahren ist teuer – eine einzige Behandlung kann Millionen von Euro kosten – und sehr oft kann nur ein einziger Behandlungsversuch unternommen werden, da das Immunsystem des Erkrankten gegen künftige Behandlungen immunisiert. „Deshalb haben sichere und wirksame Behandlungen auf nicht-viraler Basis das Potenzial, die Gesundheitsausgaben zu senken und einer größeren Zahl von Betroffenen zugute zu kommen“, sagt Fuchs. Die im Rahmen des Projekts ENDOSCAPE erzielten Fortschritte werden dazu beitragen, dass die EU eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung dieser Technik übernimmt.
Schlüsselbegriffe
ENDOSCAPE, Gen, Krankheiten, Krebs, Endosomen, DNA, Medizin, viral
