Zinkfingernukleasen – Mittel zu einer erfolgreicheren Gentherapie?
Erbkrankheiten therapierbar? Das ist die Überschrift eines Artikels, der kürzlich in CF-Kreisen die Runde machte (Links s.u.). Das klingt ja zunächst einmal toll, aber als ich diese Meldung las, hatte ich den Verdacht, dass - wie so oft -möglicherweise auch in diesem Fall ein wenig übertrieben wird. Ich habe mir deshalb die den News zugrunde liegenden Arbeiten einmal angesehen und möchte im Folgenden versuchen, die Informationen etwas genauer zu beleuchten.
Meinen Recherchen zufolge handelt es sich bei dem Projekt von Prof. Cathomen um einen alternativen Ansatz zur Gentherapie, der allerdings noch in einer frühen Laborphase steckt. Die Berliner Arbeitsgruppe führt derzeit ein BMBF-gefördertes Projekt zur genetischen Korrektur (CFTR-Gen)von Lungenstammzellen durch (begonnen im Januar 2007).
Hintergrund: Basis der Gentherapie ist ja bekanntlich, dass das defekte Genmaterial durch "gesunde" DNA ersetzt werden muss. Als größtes Problem stellt sich dabei zurzeit dar, geeignete Vehikel zu finden, mit denen die DNA in die Lungenzellen gebracht werden können. Ist die DNA einmal in diese Zellen gelangt, können die "gesunden" CFTR-Kanäle produziert werden. Allerdings geht diese "gesunde" DNA wieder verloren, wenn die Zellen sich teilen. Theoretisch könnte man dieses Problem durch eine erneute Behandlung einfach beheben, aber zumindest für die Ansätze mit Adenoviren-Vehikeln ist eine mehrfache Behandlung wegen der Immunreaktion (es werden nämlich Antikörper gegen die Vehikel gebildet) nicht möglich. Nicht-virale Vehikel wie kompakte DNA (USA) und liposomen-basierte Vehikel (UK) sind in der Erprobung, waren aber bislang nicht effektiv genug oder es waren zu hohe Dosen erforderlich.
Welche Vehikel Cathomen nutzen möchte, wird in den Projektbeschreibungen leider nicht klar, außer dass es sich um nicht-virale Systeme handelt. Cathomen beschäftigt sich schwerpunktmäßig aber gar nicht mit den Vehikeln sondern mit dem nächsten Schritt, nämlich wie man die gesunde DNA effektiv in das vorhandene Erbmaterial einbauen kann. Bei den herkömmlichen Versuchen geschieht dies ungerichtet; es reicht, wenn die DNA im Zellkern der Zelle ankommt. Z.T. kommt es dann zu einem zufälligen Einbau des gesunden CFTR-Gens in die dort vorhandene DNA, was das Risiko birgt, dass andere Gene dadurch zerstört werden oder Erkrankungen wie Krebs ausgelöst werden könnten. Cathomen möchte nun die gesunde DNA gezielt an die richtige Stelle bringen. Da er außerdem die Lungenstammzellen für seinen Gentherapieansatz im Visier hat, könnte dieser Einbau von gesundem Genmaterial auch stabiler sein als bei herkömmlichen Versuchen, so dass die Behandlung nicht mehrfach wiederholt werden müsste. Neben den Zinkfingernukleasen soll in dem Ansatz von Cathomen auch gesunde DNA - eine so genannte Reparaturmatrize - in die Zellen eingeschleust werden. Die Zinkfingernukleasen sollen über die Aktivierung der so genannten homologen Rekombination dafür sorgen, dass die gesunde DNA anstelle des mutierten CFTR-Gens eingebaut wird.
In dem gerade begonnenen Projekt versuchen die Berliner Wissenschaftler zunächst einmal eine passende CFTR-spezifische Zinkfingernuklease zu konstruieren. Danach soll in einem Zellkulturmodell untersucht werden, ob es tatsächlich zur gewünschten Reaktion (also dem Austausch der DNA) kommt. Außerdem erhofft man sich aus den Ergebnissen dieser Versuche Hinweise, ob die Behandlung mit unerwarteten Nebenwirkungen einhergeht. Der nächste Schritt, den die Wissenschaftler planen, ist der Versuch in Mäusen. Das Projekt ist angelegt bis Ende 2009 und eine klinische Entwicklung könnte sich frühestens danach anschließen.
Fazit: In der Arbeitsgruppe wurden sicherlich interessante Grundlagenforschungsergebnisse erzielt (immerhin wurde in Nature publiziert), aber die Nutzung dieser Ergebnisse für eine angewandte CF-Therapie ist im Moment leider noch reine Theorie. Das Problem, dass die bisher als Vehikel verwendeten Systeme nicht ausreichend funktionieren, bleibt aus meiner Sicht zunächst bestehen. Vielleicht bietet sich auf langfristige Sicht eine Kombination der Methoden an. Um das beurteilen zu können, wird man auf die Ergebnisse der Versuche warten müssen.
Originalmeldungen:
http://www.n24.de/wissen_technik/article.php?articleId=133996
http://www.n-tv.de/825092.html
Nature-Veröffentlichung:
Szczepek, M., V. Brondani, et al. (2007). "Structure-based redesign of the dimerization interface reduces the toxicity of zinc-finger nucleases." Nat Biotechnol 25(7): 786-93.
