Stummgeschaltet: Mehrfach-Resistenzen bei Krebszellen bekämpfen durch Stummschaltung von Genen mit RNA

24.01.2014 - USA

Mehrfach-Resistenzen von Tumorzellen gegenüber Cytostatika sind ein schwerwiegendes Problem bei der Krebstherapie. Ein chinesisch-amerikanisches Team stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun einen neuen gentherapeutischen Ansatz vor, mit dem gegengesteuert werden könnte: Mit einem ausgeklügelten Nanokomplex wird das für die Resistenz kodierende Gen „stummgeschaltet“.

In jeder Körperzelle ist die komplette Erbinformation enthalten. Aber nicht alle Gene werden in jeder Zelle zu jeder Zeit gebraucht. Es muss daher reguliert werden, wann welches Gen abgelesen, in Messenger-RNA (mRNA) übertragen und das entsprechende Protein gebaut werden soll. Ein solcher Mechanismus ist das RNA-Silencing. Dabei binden kurze spezifische Silencing-RNA (siRNA)-Stücke unter Beteiligung mehrerer Enzymkomplexe an die „stummzuschaltende“ mRNA, die Enzyme spalten sie und verhindern so deren Übersetzung in ein Protein. Gen-Therapien, die auf künstlicher siRNA beruhen, sind in der klinischen Entwicklung.

Diese siRNA-Wirkstoffe sind jedoch auf die zelluläre „Silencing-Maschinerie“ angewiesen und können natürliche Wege der Genregulation stören, Nebenwirkungen sind zu erwarten. Außerdem benötigen sie ein Transportsystem, um durch die Zellmembran zu gelangen und zum Schutz vor einem raschen Abbau. Die Forscher um Min Yang vom Jiangsu Institute of Nuclear Medicine (Wuxi, China) und Xiaoyuan Chen vom National Institutes of Health (Bethesda, USA) haben jetzt einen alternativen Ansatz entwickelt, der diese Nachteile nicht hat. Er basiert auf einem Nanokomplex, der die benötigte Maschinerie und Verpackung bereits enthält.

Die Forscher wählten Goldnanopartikeln als Träger und Transportsystem. Auf deren Oberfläche verankern sie drei Bausteine: 1) RNAse A, ein robustes Enzym, das einzelsträngige RNA unspezifisch spaltet. 2) DNA-Oligonukleotide, deren Sequenz so gewählt ist, dass sie spezifisch an die mRNA binden, die aus dem Verkehr gezogen werden soll. Außerdem schirmen sie die RNAse A gegen einen Abbau ab. 3) Ein Ligand, der den Nanokomplex zu den Zielzellen, in diesem Fall Tumorzellen, lotsen soll. Die Forscher wählten Cys-tag EGF, einen Liganden, der an einen Wachstumshormon-Rezeptor bindet, welcher in vielen Tumoren in deutlich erhöhter Menge in der Zellmembran vorhanden ist.

Ein wichtiger Mehrfach-Resistenz-Mechanismus von Tumorzellen ist das aktive Ausschleusen von Wirkstoffen durch ein spezielles Transport-Protein (Pgp). Die Gabe von Chemotherapeutika löst den Bau einer hohen Zahl dieser Transporter aus, die die Tumorzellen effektiv vor den Wirkstoffen schützen.

Um das für Pgp kodierende Gen stummzuschalten, bauten die Forscher eine DNA in die Nanokomplexe ein, die die entsprechende mRNA erkennt. So konnte bei mehrfachresistenten Tumor-Zelllinien eine Spaltung dieser mRNA, eine Abnahme der Pgp-Konzentration und eine wieder erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem Chemotherapeutikum Doxorubicin festgestellt werden. Außer für die Bekämpfung von Mehrfachresistenzen bietet die neue Methode einen ganz allgemeinen interessanten Ansatz für Gentherapien.