Neue Ansätze zur Gentherapie für Atemnotsyndrom bei Neugeborenen
Forschern gelingt Lebensverlängerung bei Mäusen durch Genkorrektur mit Nanopartikel-gekoppelter messenger RNA
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH Braunschweig
Damit unsere Lunge komplikationsfrei atmen kann, sind die Lungenbläschen (Alveolen) mit einem Flüssigkeitsfilm ausgekleidet. Dieser setzt die Oberflächenspannung herab und vermindert so den Widerstand beim Einatmen, wodurch sich die Lunge entfalten kann. Der von der Lunge produzierte Flüssigkeitsfilm besteht aus dem sogenannten Surfactant, einem Gemisch aus verschiedenen Lipiden und spezifischen Proteinen. Bei einer Surfactant-Protein-B (SP-B) Defizienz fehlt das Surfactant-Protein: Es kommt zu einer Entfaltungsstörung der Lunge, was den Gasaustausch stark behindert und nach der Geburt zu Atemversagen führt. Die seltene, genetisch bedingte Erkrankung verläuft immer tödlich. Unter einer Million Neugeborenen sind fünf betroffen.
Um genetische Erkrankungen wie diese zu besiegen, setzen Wissenschaftler auf Gentechnik. „Gentherapie und Genkorrektur sind hochmoderne neue Therapiemöglichkeiten für Patienten mit schweren, vererbten Erkrankungen. Wir arbeiten daran, kranke Gene sicher und effizient durch die gesunden Varianten zu ersetzen“, sagt Prof. Michael Kormann, Juniorprofessor für translationale Genomik und Gentherapie an der Tübinger Universitätskinderklinik.
Den Tübinger Forschern gelang es, das Erbgut von Mäusen so zu verändern, dass Tiere mit SP-B Defizienz, die sonst nach drei Tagen starben, einen Monat lang überlebten. „Wir haben das Genom in den Lungenzellen der Tiere so umprogrammiert, dass die Lungen das Surfactant-Protein herstellen können“, sagt Kormann. Dazu müssen zwei gentherapeutische Maßnahmen gleichzeitig eingeleitet werden: Zum einen muss das „gesunde“ Gen in die Zelle der erkrankten Tiere eingebracht werden. Zum anderen muss die gewünschte Gensequenz auch dauerhaft im Genom eingebaut werden. Für diesen Vorgang wird kurzzeitig ein bestimmtes Enzym, eine sogenannte Nuklease, benötigt. Damit die Nuklease codiert werden kann, wird ein zweites Gentherapeutikum verabreicht. Hierfür entwickelten Michael Kormann und seine Arbeitsgruppe modifizierte Boten-RNA-Stränge, die über Nanopartikel in die Lunge geschleust werden.
Die Nanopartikel wurden von Dr. Brigitta Loretz und Prof. Claus-Michael Lehr, Leiter der Abteilung „Drug Delivery“ am HIPS und Professor an der Saar-Universität, hergestellt. Sie bestehen ausschließlich aus natürlichen, biologisch abbaubaren Polymeren. „Solche Partikel haben den Vorteil, dass sie genau definierbare physikalisch-chemische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus sind sie weniger risikobehaftet als Gentransfer-Systeme, die auf Viren beruhen“, erklärt Lehr.
Die durchgeführte Tierstudie ist die erste in vivo gezeigte, lebensverlängernde Genkorrektur der Lunge. Der Effekt hielt allerdings nur an, solange nicht bereits zu viele Lungenzellen wieder durch neue Zellen ersetzt wurden, was etwa einen Monat dauert. Um die Überlebenszeit darüber hinaus zu verlängern, müssten Lungenstammzellen auf eine ähnliche Weise korrigiert werden. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass dies gelingen und man Surfactant-Protein-B Defizienz mit diesem Ansatz langfristig vollständig besiegen kann.
Dieser Fragestellung und der gentechnischen Korrektur von Mukoviszidose will sich die Arbeitsgruppe um Michael Kormann als nächstes widmen. Die Kooperation mit Claus-Michael Lehr und dem HIPS soll dabei weiter ausgebaut werden. Kormann wurde 2014 vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council – ERC) bereits mit einem Starting Grant von 1,49 Millionen Euro zur Erforschung von Gentherapien bei Lungenerkrankungen ausgezeichnet.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten
Themenwelt Gentherapie
Genetische Erkrankungen, die einst als unbehandelbar galten, stehen nun im Zentrum innovativer therapeutischer Ansätze. Die Forschung und Entwicklung von Gentherapien in Biotech und Pharma zielen darauf ab, defekte oder fehlende Gene direkt zu korrigieren oder zu ersetzen, um Krankheiten auf molekularer Ebene zu bekämpfen. Dieser revolutionäre Ansatz verspricht nicht nur die Behandlung von Symptomen, sondern die Beseitigung der Krankheitsursache selbst.
Themenwelt Gentherapie
Genetische Erkrankungen, die einst als unbehandelbar galten, stehen nun im Zentrum innovativer therapeutischer Ansätze. Die Forschung und Entwicklung von Gentherapien in Biotech und Pharma zielen darauf ab, defekte oder fehlende Gene direkt zu korrigieren oder zu ersetzen, um Krankheiten auf molekularer Ebene zu bekämpfen. Dieser revolutionäre Ansatz verspricht nicht nur die Behandlung von Symptomen, sondern die Beseitigung der Krankheitsursache selbst.