Virale Vektoren transportieren Gene - und heilen Krankheiten

     

Defekte Gene reparieren und schwere Erbkrankheiten heilen - die Gentherapie hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesteckt. In den 1980er Jahren fanden Forscher das passende Werkzeug: Viren - sonst gefürchtete Krankheits­erreger - transportieren funktionsfähige Gene in menschliche Zellen.

Nicht jeder Virus eignet sich für den Gen-Transport1, da - wie bei jeder Therapie - die Sicherheit des Patienten an erster Stelle steht. Vier Arten haben sich als nützlich erwiesen: Adenoviren, Adeno-assoziierte Viren4, Gammaretroviren und Lentiviren2.

Virale Vektoren für die Gentherapie

Zwar lösen auch diese Viren normalerweise Krankheiten wie Erkältung, Krebs und sogar AIDS aus, aber für die Gen­therapie werden nur harmlose Varianten genutzt. Denen wurden wichtige Krankheitsgene entfernt, so dass nur noch leere Transport-Vehikel übrig bleiben. Mediziner ver­meiden daher das Wort 'Virus', sondern nutzen lieber den technischen Begriff 'viraler Vektor'.

Im Genom oder als Episom

Die Wahl des viralen Vektors entscheidet, wie dauerhaft eine Gentherapie ist - und wie risikoreich. Denn die Vektoren schleusen die Gene an unterschiedliche Stellen ein: Gammaretroviren und Lentiviren (beides Retroviren) integrieren die transportierten Gene direkt in das menschliche Genom. Adeno- und Adeno-assoziierte Viren hingegen erzeugen in der Regel ein eigenständiges genetisches Element, welches außerhalb des Genoms überdauert - das Episom2.

Episome sind für menschliche Zellen ein Fremdkörper, den sie nicht erneuern und daher im Laufe der Zeit verlieren. Therapien mit Adeno- und Adeno-assoziierten Viren halten daher meist nur wenige Jahre. Gene hingegen, die von Retroviren in das Genom eingebaut werden, sind dann ein integraler Teil des eigenen Erbguts - sie bleiben stabil und überstehen alle Zellteilungen.

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Dies wird jedoch mit einem großen Nachteil erkauft: Beim Einbau in das Genom können Retroviren sogenannte Onkogene anschalten, welche die Entstehung von Krebs begünstigen. Ein Gentherapie mit Retroviren ist also dauerhafter, aber auch risikoreicher.

Ganze Körper oder einzelne Zellen

Ein weiterer Unterschied: Adeno- und Adeno-assoziierte Viren werden dem Patienten direkt injiziert und können so in unterschiedlichsten Organe wirksam werden. Eine direkte Injektion ins Auge etwa kann eine seltene Form der Blindheit abmildern3. Retroviren hingegen werden nur außerhalb des Körpers eingesetzt. Sie eignen sich daher für Zellen, die leicht aufgereinigt und dann wieder transplantiert werden können - vor allem Blutzellen. Immun­erkrankungen sind hier eine häufige Anwendungsform.

Glybera - die erste in der westlichen Welt zugelassene Gentherapie - basiert auf Adeno-assoziierten Vektoren. Strimvelis, eine Gentherapie für die Erbkrankheit ADA-SCID, nutzt hingegen Gammaretroviren. Jüngste, bislang noch experimentelle Erfolge bei der Behandlung von Kindheits-Erkrankungen wurden schließlich mit Lentiviren gefeiert.

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Jeder dieser viralen Vektoren hat seine Berechtigung - sie ergänzen sich in ihren Vor- und Nachteilen. Ärzte können daher je nach Krankheit entscheiden, welcher Vektor für ihre Zwecke am besten geeignet ist.

Trotz erster Erfolge steckt die Gentherapie noch in den Kinderschuhen. Auch die viralen Vektoren müssen weiterhin verbessert werden, um die Wirksamkeit zu erhöhen und das Krebsrisiko zu senken. Denn von der Qualität der Vektoren hängt entscheidend ab, ob die Gentherapie noch weitere Erfolge feiern kann.

1 R. Herzog, Two Decades of Clinical Gene Therapy - Success Is Finally Mounting, Discovery Medicine 2010, vol. 9, pp. 105-11 (link)
2 M. Kay, State-of-the-art gene-based therapies: the road ahead, Nat Rev Gen 2011, vol. 12, pp. 316-28 (link)
3 A. Maguire et al., Age-dependent effects of RPE65 gene therapy for Leber's congenital amaurosis: a phase 1 dose-escalation trial., Lancet 2009, vol. 374, pp. 1597-605 (link)
4 Salganik et al., Adeno-associated Virus as a Mammalian DNA Vector ., Microbiol Spectr. August 2015 (link)

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Virale Vektoren für die Gentherapie

Nützliche Krankheitsserreger: Lentiviren und Gammaretroviren schleusen Gene in das menschliche Erbgut ein. Adenoviren und Adeno-assoziierte Viren erzeugen meist ein Episom, das getrennt vom Genom existiert.
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Kurz und knapp 

Vier Arten von viralen Vektoren eignen sich für die Gentherapie:

Adenoviren, Adeno-assoziierte Viren

  • das transportierte Gen existiert meist als Episom außerhalb des menschlichen Genoms
  • der Therapieerfolg hält meist nur wenige Jahre
  • das Krebsrisiko ist gering

Gammaretroviren, Lentiviren

  • gehören zu den Retroviren, integrieren daher das transportierte Gen direkt ins menschliche Genom
  • der Therapieerfolg ist langlebig
  • das Krebsrisiko ist höher