Gen-Scheren: Präzision für die Gentherapie

   

Gen-Scheren können das Erbgut reparieren - und sind damit theoretisch den bisherigen Gentherapien weit überlegen. Die ersten Studien mit Menschen haben begonnen, vom medizinischen Alltag sind diese Therapien aber noch viele Jahre entfernt.

Kleine Fehler mit dramatischen Konsequenzen - Mutationen im Erbgut lösen über 4000 Erbkrankheiten aus. Medikamente oder Operationen helfen den Betroffenen nur selten, oft stellen Gentherapien die einzige Hoffnung dar. Doch die bisherigen Ansätze sind alles andere als perfekt: Statt den Fehler zu korrigieren, installieren sie nur einen notdürftigen Ersatz.

Gen-Scheren in der Gentherapie

Gen-Scheren in der Gentherapie

"Gen-Scheren" stellen - zumindest in der Theorie - eine wesentlich bessere Lösung dar. Diese Werkzeuge haben zuletzt viel Aufmerksamkeit erregt, weil sie das Erbgut präzise und zielgenau verändern können. Damit sind Gen-Scheren auch prädestiniert für die Gentherapie: Wenn der Fehler direkt im Erbgut behoben werden kann, wäre die Ursache der Erbkrankheit vollständig beseitigt.

Reparatur statt Notbehelf

Doch auch die bisherigen Gentherapien - die noch keine Gen-Scheren verwenden - haben bereits beeindruckende Erfolge erzielt. Das Leben dutzender Menschen mit vererbten Anämien, Immundefekten und Stoffwechselkrankheiten hat sich oftmals erheblich verbessert. Aber die Zahl der behandelbaren Krankheiten bleibt klein, und von einer Heilung kann man auch nur in Ausnahmefällen sprechen.

Die Ursache dafür liegt in dem Verfahren, das bisher angewendet wurde. Bisherige Gentherapien benutzten veränderte Viren - auch Genfähren oder virale Vektoren genannt - um künstliche Gene in Körperzellen einzuschleusen. Dadurch wurde dem Erbgut zwar eine funktionstüchtige Kopie hinzugefügt, das ursprüngliche und fehlerhafte Gen blieb jedoch erhalten. Die neue Kopie muss sich daher einen anderen Platz im Erbgut suchen - was zu großen Problemen führen kann.

Gene werden natürlich gesteuert

Denn es reicht nicht aus, dass ein funktionsfähiges Gen zur Verfügung steht - dessen Aktivität muss auch exakt gesteuert werden. Der Erfolg einer Behandlung hängt davon ab, dass das neue Gen zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort und in der richtigen Dosierung angeschaltet wird. Diese Feinregulation erfolgt durch die Umgebung des Gens - und die wird bei den meisten Gentherapien durch den Zufall bestimmt.

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Gen-Scheren hingegen schneiden das Erbgut an einer exakt definierten Stelle - neue Gene lassen sich so zielgenau platzieren1. Im optimalen Fall wird die Aktivität des neuen Gens dann durch natürliche Prozesse gesteuert und erzielt eine bessere Wirkung. Oder Forscher suchen eine sichere Stelle, wo das Erbgut bei der Therapie nicht geschädigt wird oder unbeabsichtigt Prozesse aktiviert werden, die Krebs hervorrufen.

Es ist sogar denkbar, einzelne Abschnitte punktgenau zu mutieren oder kurze Abschnitte zu entfernen. Damit könnten Ärzte einen Fehler direkt im defekten Gen korrigieren: Das Erbgut wäre dann von dem eines gesunden Menschen nicht mehr zu unterscheiden.

Fehlerrate muss gering sein

Bei der Entwicklung derartiger Gentherapie haben Ärzte die Qual der Wahl: Drei unterschiedliche Varianten von Genscheren werden im Moment für die Gentherapie getestet. Zinkfinger-Nukleasen sind die ältesten Varianten, und ihre medizinische Entwicklung ist auch am weitesten fortgeschritten2. Aber auch TALEN fanden schon Anwendung3, und die vielversprechende CRISPR-Technologie holt mit großen Schritten auf.

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Bei allem Optimismus wird oft vergessen, dass die Kombination von Gen-Scheren und Gentherapien noch vor großen Herausforderungen steht. So müssen viele Milliarden von Körperzellen mit den Gen-Scheren behandelt werden, damit die Therapie eine spürbare Wirkung entfalten kann4. Zudem muss die Fehlerrate extrem gering sein: Eine unglückliche Mutation in einer dieser Milliarden Körperzellen könnte dazu führen, dass Krebs entsteht. Der Schaden für den Patienten wäre dann womöglich größer als der Nutzen.

Vorsicht ist also angebracht: Die Geschichte der Gentherapie ist voller hochfliegender Hoffnungen, die unsanft auf dem harten Boden der Realität gelandet sind. Aber die Entwicklung läuft mit hohem Tempo, eine Handvoll Patienten wurden bereits mit Gen-Scheren behandelt - und die ersten Ergebnisse geben Anlass zu vorsichtigem Optimismus.

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1 L. Naldini, Ex vivo gene transfer and correction for cell-based therapies, Nat. Rev. Genet. 2011 (link)
2 Tebas et al., Gene Editing of CCR5 in Autologous CD4 T Cells of Persons Infected with HIV, New England Journal of Medicine 2014 (link)
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Gen-Scheren ermöglichen eine Präzision in der Gentherapie, die bisherige Methoden weit übertrifft.
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Kurz und knapp

  • bislang konnten Gentherapien einen funktionstüchtigen Ersatz für defekte Gene bereitstellen, aber den eigentlichen Fehler nicht reparieren
  • Gen-Scheren können das Erbgut zielgenau verändern
  • ein Ersatz für defekte Gene könnte so an definierten Stellen im Erbgut platziert werden
  • Gen-Scheren könnten auch das defekte Gen direkt reparieren, indem einzelne Buchstaben ausgetauscht werden