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Gentherapie gegen Mukoviszidose geplant

Ethische Bedenken? Robert Williamson kann die Gedankengänge des Fragestellers nicht nachvollziehen, fühlt sich scheinbar persönlich angegriffen. „Ich sehe absolut kein ethisches Problem darin, die Behandlungsmöglichkeiten für eine große Anzahl von Menschen zu verbessern, die an einer sehr schweren Erbkrankheit leiden.“ Der hemdsärmelige Molekularbiologe von der Londoner St. Mary’s Hospital Medical School wird spätestens Ende des Jahres eine Gentherapie gegen die Mukoviszidose- auch Cystische Fibrose oder kurz CF genannt – erproben.

Wieviel Not sich hinter den medizinischen Fachausdrücken verbirgt, machte Williamson kürzlich auf einem Gentherapie-Symposium am Max-Delbrück-Centrum in Berlin-Buch deutlich: „Allein in Deutschland gibt es rund 10.000 Patienten; deren mittlere Lebenserwartung beträgt 24 Jahre.“ Ursache ist eine krankhaft veränderte Schleimproduktion in Lunge, Bauchspeicheldrüse, Leber und anderen Organen. Die zähe Flüssigkeit führt dazu, daß die Betroffenen häufig um Luft ringen müssen. Außerdem behindert sie lebenswichtige Verdauungsenzyme auf ihrem Weg in den Magen, weshalb die Nahrung nicht ausreichend verwertet wird.

Durch eine besonders nährstoffreiche Diät sowie eine ausgeklügelte Bewegungs- und Atemtherapie konnten in den letzten Jahrzehnten beeindruckende Erfolge erzielt werden. Zudem mildern neue Antibiotika die vielfältigen Infektionen der Atemwege, unter denen die Patienten zeitlebens zu leiden haben. Als letzter Ausweg kommt für einige wenige eine Herz-Lungen-Transplantation in Betracht. Die Fortschritte sind zwar recht beachtlich – noch in den fünfziger Jahren starben fast alle CF-Patienten im Kindesalter -, können aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß doch immer nur die Symptome behandelt werden. Nun wollen gleich fünf Arbeitsgruppen weltweit neben Williamsons Gruppe noch ein französisches und drei amerikanische Teams das Übel an der Wurzel packen.

Seit 1989 kennt man das Gen, das, wenn es lädiert ist, zu einer Mukoviszidose führt. Es enthält die Informationen zur Herstellung eines Eiweißes, das im Normalfall Natrium- und Chloridionen aus den Zellen heraustransportiert. Bei siebzig Prozent aller Betroffenen fehlt lediglich einer von 300.000 Bausteinen des CF-Gens. Der fehlerhafte Bauplan führt zur Bildung eines defekten Eiweißes. Natrium- und Cloridionen bleiben deshalb in den Zellen, die ihrer Umgebung zum Ausgleich Wasser entziehen – aus einer dünnflüssigen Schutzschicht entsteht der gefürchtete zähe Schleim.

Obwohl inzwischen dreihundert verschiedene Mutationen des CF-Gens bekannt sind, von denen zwölf gravierende Folgen haben, konnte Williamson seinen Zuhörern in Berlin-Buch auch eine gute Nachricht überbringen: „Ich denke, Sie könnten 15 kaputte CF-Gene in jeder Zelle ihres Körpers haben. So lange auch nur ein normales CF-Gen vorhanden ist, bleiben Sie gesund.“ Diese Eigenschaft verbessert die Erfolgsaussichten einer Gentherapie erheblich.

Das Ziel der Wissenschaftler ist daher nicht besonders hoch gesteckt: „Wenn nur jede zwanzigste Zelle in einer Schleimschicht normal funktioniert, würde das für einen normalen Ionentransport schon genügen.“ Dies ist eine Einsicht, die man aus Versuchen in Zellkulturen sowie an Ratten und Mäusen gewonnen hat. Mit Hilfe von „umgebauten“ Erkältungsviren ist es Ronald Crystal vom Nationalen Gesundheitsinstitut der USA in Maryland als erstem gelungen, das menschliche CF-Gen in die Lungenzellen seiner Versuchstiere einzuschmuggeln.

Crystal benutzte dazu eine Art Nasenspray, mit dem die Viren samt der heilsamen Fracht eingeatmet wurden. In den Atemwegen der Ratten konnte der Mediziner daraufhin das menschliche Eiweiß nachweisen. Auch wenn statt der Viren winzige Fettkügelchen (Liposomen) als Vehikel für den Gentransfer benutzt und per Aerosolspray in den Organismus übertragen werden, überleben die manipulierten Zellen bis zu hundert Tage. Die Erfolge im Labor genügen nach Ansicht von Williamson, um die Therapie bald an CF-Patienten zu erproben. Gegenwärtig müssen sie sich mehrmals täglich vom lebensbedrohlichen Schleim freiklopfen.

Die zuständigen klinischen Prüf- und Ethikkommissionen haben bereits die Weichen gestellt: Alle fünf Arbeitsgruppen erhielten grünes Licht, um jeweils eine kleine Zahl freiwilliger Patienten zu behandeln. Schon innerhalb der nächsten Monate sei mit dem ersten Eingriff zu rechnen, meint Williamson, der seine Erlaubnis vor zwei Wochen bekam. Er freut sich auf den unmittelbar bevorstehenden Schritt aus der Theorie in die Praxis. „Hoffentlich wird dann in wenigen Jahren eine neue Behandlung zur Verfügung stehen.“

(erschienen in der Süddeutschen Zeitung am 15. April 1993)

Forscher hoffen auf Antisense-Medikamente

Man könnte es als einen Versuch mit molekularen Bremsklötzen bezeichnen, was einige Wissenschaftler planen, um die Vermehrung von Aids-Viren in menschlichen Zellen zu verhindern. Als eine „sehr weit fortgeschrittene Form der Chemotherapie“ bezeichnet Fritz Eckstein vom Göttinger Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin den Versuch, Medikamente zu entwickeln, die Teile der viralen Erbinformation blockieren oder zerschneiden können.

Ebenso wie alle anderen Zellparasiten ist das Aids-Virus nämlich darauf angewiesen, daß seine Erbinformationen abgelesen und von der Maschinerie der Wirtszelle in Aktion gesetzt werden. Mit „Antisense-Medikamenten“, also Arzneien, die bestimmte Gene hemmen können und „Ribozymen“ (Kunstwort aus „Ribonukleinsäure“ und „Enzym“) kann dieser Schritt verhindert werden – zumindest im Reagenzglas.

Auf einem Symposium der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) wurde kürzlich in Frankfurt auch über eine Reihe anderer Einsatzmöglichkeiten für die beiden Molekülklassen berichtet. Durch die gezielte Blockade einzelner Gene erzielten amerikanische Forscher im Tierversuch erste Erfolge.

So konnte bei Ratten eine krankhafte Arterienverengung verhindert werden (Nature, Bd. 359, S. 67, 1992). In einem anderen Experiment, ebenfalls an Ratten, schrumpften bösartige Hirntumoren (Science, Bd. 259, S. 94, 1993). Hermona Soreq von der Hebräischen Universität in Jerusalem gelang es – im Reagenzglas und an Mäusen – mit Antisense-Molekülen die Teilung und Spezialisierung bestimmter Blutzellen zu steuern.

Diese sogenannten Stammzellen, so rechnete die Medizinerin in Frankfurt vor, produzieren im Körper eines Durchschnittsmannes in jeder Sekunde etwa eine Million weiße und über zwei Millionen rote Blutzellen. Bei bestimmten Immunschwächekrankheiten sowie nach Strahlen- oder Chemotherapie aber kann das komplexe System aus dem Tritt geraten, oft mit lebensbedrohlichen Folgen. Antisense-Medikamente, so hofft man, könnten dem entgegenwirken.

In einem klinischen Versuch werden derzeit an der US-Universität Nebraska Thiophosphate überprüft, die zur ersten Generation dieser Stoffklasse zählen. An einer kleinen Anzahl freiwilliger Patienten mit Blutkrebs müssen zunächst unakzeptable Nebenwirkungen der neuen Substanzen ausgeschlossen werden. Erst wenn dies sichergestellt ist, können weitere Versuche unternommen werden.

Obwohl also von einem Wirksamkeitsnachweis beim Menschen noch keine Rede sein kann, geben sich die Wissenschaftler optimistisch und sehen Dutzende von Einsatzgebieten für Ribozyme und Antisense-Medikamente.

Bei einer Fachkonferenz Ende Januar im mexikanischen Cancun waren über 70 Firmen vertreten, welche die hochgelobten Moleküle schon heute in ungezählten Varianten herstellen. Vorrangiges Ziel ist es derzeit, den Abbau der Substanzen in der Zelle zu verzögern, indem einzelne Bausteine chemisch ausgetauscht werden.

Neue Geräte, mit denen die schwierige Herstellung automatisiert werden kann, stehen kurz vor der Markteinführung. „Die Weltjahresproduktion liegt heute immerhin schon im Kilogramm-Bereich“, erklärt Fritz Eckstein. Zugleich fielen die Preise von ursprünglich rund 50.000 Mark pro Gramm auf unter 2000 Mark.

In Deutschland forschen die Pharmafirmen Hoechst und Bayer gemeinsam. Wolf-Dieter Busse, Leiter des Fachbereichs Forschung bei der Bayer AG, gab sich in Frankfurt zwar noch zurückhaltend. Er räumte aber ein, daß man seit mehreren Jahren an einem Aids-Medikament arbeite: „Ich denke, daß wir hier an vorderster Front mitmachen.

Neben der Aids-Therapie könnten die molekularen Hoffnungsträger auch im Pflanzenschutz nützlich sein. Ihre Vielseitigkeit verdanken beide Molekültypen der Tatsache, daß sie auf der untersten Ebene der Zellregulation eingreifen, der Ebene der Gene. Ob Tomate oder Maus, Hefepilz oder Darmbakterium – alle Lebewesen und auch Viren sind darauf angewiesen, daß die in den Genen verschlüsselten Erbinformationen zur rechten Zeit abgelesen werden.

Allerdings sind diese Erbinformationen nicht frei zugänglich. Zuerst müssen die zwei Hälften des Erbmoleküls DNS (Desoxiribonukleinsäure), die sich in einer schier endlosen Doppelspirale gegenseitig umwinden, zumindest streckenweise voneinander getrennt werden. Erst dann liegen jene Bausteine der DNS frei, aus deren Reihenfolge hochspezialisierte „Übersetzermoleküle“ eine Botschaft herauslesen können.

Wie Sand im Getriebe wirkt an dieser Stelle die Antisense-DNS, indem sie die freigelegten Bausteine des Erbmoleküls sofort wieder verdeckt. Die Botschaft bleibt dann ungelesen, das zugehörige Gen wird stillgelegt. Ihren Namen verdankt die Antisense-DNS dem Umstand, daß sie sich zur „echten“ DNS wie ein Spiegelbild verhält.

Ist die Reihenfolge der Bausteine eines Gens bekannt, so läßt sich im Chemielabor ein paßgenaues Gegenstück herstellen. Dies wäre zum Beispiel sinnvoll, wenn ein DNS-Abschnitt, der den Befehl zur Zellteilung enthält, zu oft abgelesen wird und dadurch eine Krebsgeschwulst hervorruft. Nach dem gleichen Prinzip könnten virale Erbinformationen gezielt abgeschaltet werden, selbst wenn sie, wie beim Aids-Erreger HIV, zwischen den Genen der Wirtszelle versteckt sind.

Ein weiterer Angriffspunkt für die Forscher ist der Informationstransfer, der normalerweise zwischen dem Ablesen eines Gens und der Umsetzung dieser Information in Virus- oder Zellbestandteile steht. Die in der DNS verschlüsselten Baupläne zur Herstellung dieser Bestandteile müssen abschnittweise in Form von Boten-Ribonukleinsäure (RNS) aus dem Zellkern heraustransportiert werden, weil die DNS selbst zu groß ist, um die Poren des Zellkerns zu passieren.

Mit Antisense-RNS kann die Boten-RNS genauso geknebelt und zum Schweigen gebracht werden wie DNS mit Hilfe von Antisense-DNS. Georg Sczakiel vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg verfolgt diese Strategie gegen das Aids-Virus. In Zellkulturen konnte der Molekularbiologe die Vermehrung des Erregers für zunächst zwei Monate verhindern. Allerdings ist dieses künstliche System nicht ohne weiteres beim Menschen anwendbar.

Auch wenn alle Viren komplett stillgelegt würden, ließe sich damit bei infizierten Personen bestenfalls das Fortschreiten der tödlichen Krankheit verhindern. Sczakiel gibt sich trotzdem verhalten optimistisch. „Wenn es gelänge, den Aids-Patienten mit einer Knochenmarkstransplantation HIV-resistente Blutzellen zuzuführen, könnte dies auch für infizierte Personen nützlich sein.“

(mein erster Artikel für die „Süddeutsche Zeitung“, erschienen am 25. Februar 1993)