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Das Problem der viralen Genfähren

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Auf den ersten Blick erscheinen Viren als die optimalen Vektoren: Sie bestehen im Grunde fast nur aus ihrem Genom und einer Proteinhülle und sind von Natur aus darauf ausgerichtet, ihre Gene in fremde Zellen einzuschleusen. Dazu docken sie an die Wirtszelle an und injizieren ihr Genmaterial in das Zellinnere. Damit setzen sie einen Prozess in Gang, in dessen Folge sie den zelleigenen Syntheseapparat dazu bringen, nur noch Befehle der Virengene auszuführen. Und genau dies lässt sich auch für die Gentherapie ausnutzen: Forscher entfernen aus den als Überträger ausgewählten Viren alle für den Menschen schädlichen Gene, und bauen stattdessen das therapeutische DNA-Bruchstück ein. Alle für die Injektion und Aktivierung der Genfracht gebrauchten Bestandteile des Virus bleiben dabei intakt.

Adenovirus © University of Utah

Diese Art des Gentransfers kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers durchgeführt werden: Erhält der Patient die viralen Genfähren beispielsweise per Injektion, spricht man von einer in-vivo-Therapie. Möglich ist es aber auch, den Austausch der Gene bei Zellen durchzuführen, die zuvor aus dem Körper des Patienten entnommen wurden. So kann beispielsweise ein defektes Gen in Knochenmarkszellen „ex-vivo“ im Labor ersetzt werden, anschließend werden die nunmehr funktionsfähigen Zellen dem Patienten wieder injiziert.

Adenoviren: Trojanische Pferde mit Immunwirkung

Unter den viralen Genfähren galten – bis zum Fall Jesse Gelsinger – die Adenoviren als das Nonplusultra. Die hoch infektiösen Erreger, beispielsweise von grippalen Infekten und anderen Atemwegserkrankungen, lassen sich relativ leicht in Zellen der Leber, der Blutgefäße, des Gehirns oder der Atemwege einschleusen und werden sogar als Aerosol über die Schleimhäute aufgenommen.

Aber die scheinbar so pflegeleichten „trojanischen Pferde“ haben auch ihre Schattenseiten: Die Wirkung einer Gentherapie mit Adenoviren ist in der Regel nicht von Dauer, da die Viren das von ihnen eingeschleuste Genmaterial nicht dauerhaft in das Erbgut der Wirtszelle einbauen. Andererseits senkt dies wiederum das Risiko, durch falschen Einbau in das zelleigene Genom möglicherweise Fehlfunktionen auszulösen. Dafür aber können die in hohen Dosen verabreichten Adenoviren beim Patienten heftige Immunreaktionen auslösen – wie bei Gelsinger der Fall.

Retrovirus © University of Utah

Retroviren: Dauerhaft, aber ungezielt

Angesichts dieser Gefahr entschieden sich damals viele Gentherapeuten für eine andere Virengruppe, die Retroviren. Das Genom dieser Viren, zu denen auch das HI-Virus gehört, besteht nicht aus DNA, sondern aus RNA und wird fest in das Erbgut der Wirtszellen eingebaut. Der Vorteil dabei: Ist ein therapeutisches Gen einmal auf diese Weise in das Genom integriert, hält die Wirkung dauerhaft an, die Therapie braucht im Idealfall nicht wiederholt zu werden.

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Allerdings birgt genau dieser Einbau auch erhebliche Risiken: Retroviren verstreuen oft mehrere Kopien des eingeschleusten Gens im Wirtsgenom, meist ist weder steuerbar wo, noch wie viele Genbausteine die Viren auf diese Weise einbauen. Eine Insertion der Gene an falscher Stelle kann jedoch die Funktion wichtiger Steuerungsgene stören und dann beispielsweise ungeregeltes Zellwachstum und letztendlich Krebs zur Folge haben – wie sich leider bald herausstellt.

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Nadja Podbregar
Stand: 08.02.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die Gen-Reparateure
Gentherapie: Neue Chance für die Medizin?

Fehler im Code
Wie Gendefekte zu Krankheiten führen

Die erste Gentherapie
Ashanti: ein Mädchen wird zum Meilenstein

Außer Kontrolle
Der Fall Jesse Gelsinger

Krebs statt Heilung
Rückschlag bei einem Musterbeispiel

Taxi gesucht
Das Problem der viralen Genfähren

Ganz ohne Viren in die Zelle
Fettbläschen und Elektroschocks als Gen-Transporteure

Renaissance für Virentaxis
Neue Ansätze zur Reparatur defekter Gene

Marktreif
Das erste Gentherapie-Präparat

Basteln an der Keimbahn
Warum Gendefekte nicht gleich für immer beheben?

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