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Michael Simm

Antisense-RNS: Blockade mit System

Geschrieben von Michel2015
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Manchmal zahlt es sich aus, der Herde nicht zu folgen: Als Georg Sczakiel vor sieben Jahren von den ersten Versuchen erfuhr, Gene mit „Gegen-Genen“ zu hemmen, wurden Forschungen auf diesem Gebiet noch als „sehr riskant für den persönlichen Werdegang“ eingestuft.

Heute ist Sczakiel Leiter einer sechsköpfigen Arbeitsgruppe am Zentrum für angewandte Tumorvirologie des DKFZ. Er zählt zur einer schnell wachsenden Schar von Wissenschaftlern, die daran arbeiten, einzelne Erbanlagen mit bisher unerreichter Präzision zu blockieren.

Der gelernte Chemiker macht sich dabei eine wesentliche Eigenschaft des fadenförmigen Erbmoleküls DNS zunutze, welches eigentlich aus zwei „zusammengeklebten“ Hälften besteht: Alle Informationen sind in der Regel nur auf einem Strang verschlüsselt. Dessen spiegelbildliches Gegenstück dient lediglich zur Stabilisierung, verdeckt dabei aber die eigentliche molekulare Botschaft. Erst wenn die anhänglichen Partner durch ein ganzes Arsenal von Biomolekülen für Sekundenbruchteile voneinander gelöst werden, kann die Zelle eine Kopie des molekularen Bauplans erstellen. Diese Boten-RNS dient dann außerhalb des Zellkerns als Vorlage für die Produktion eines Biokatalysators.

Hier aber kann Sczakiel mit seinen „molekularen Bremsklötzen“ einen Riegel vorschieben. Es handelt sich dabei um Antisense-RNS, ein mit gentechnischen Methoden hergestelltes Spiegelbild der Boten-RNS. Beide Moleküle schmiegen sich aneinander und verknäulen dabei zum unlesbaren Doppelstrang, ganz ähnlich dem DNS-„Muttermolekül“. Der Clou der Methode besteht darin, daß es für jedes Gen nur einen RNS-Typ gibt, der sich mit einer maßgeschneiderten Antisense-RNS lahmlegen läßt.

Daß Sczakiel mit dieser Technik ausgerechnet am Krebsforschungszentrum versucht, die Vermehrung des Aids-Virus zu blockieren versucht, mag zunächst verblüffen. DKFZ-Chef Harald zur Hausen läßt den Nachwuchswissenschaftler trotzdem gewähren, denn das Prinzip der Genhemmung durch Antisense-Moleküle ist universell anwendbar. Dank der weltweiten Bemühungen zur Entschlüsselung der menschlichen Erbanlagen sind inzwischen eine ganze Reihe von Genen bekannt, deren Überaktivität das Krebswachstum begünstigt. In den Vereinigten Staaten wurden die ersten Kandidaten bereits ins Visier genommen.

(erschienen in Ausgabe 3/4 1993 des „einblick“, der Zeitschrift des Deutschen Krebsforschungszentrums)

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Robert Gallo: Ideen gegen AIDS

Geschrieben von Michel2015
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Beim Duell der Rivalen gab es dieses Jahr auf der 9. Internationalen Aidskonferenz einen klaren Sieger: In Berlin gewann der Amerikaner Robert Gallo gegen den Franzosen Luc Montagnier deutlich nach Punkten. Gallo ist Abteilungsleiter am Nationalen Krebsinstitut der USA und wird von Kollegen und Konkurrenten gleichermaßen als brillant, erfolgreich und wenig zimperlich bei der Wahl seiner Mittel beschrieben. Er hatte den Delegierten einen bunten Strauß von Vorschlägen mitgebracht. Montagnier dagegen, der das Virus vor zehn Jahren am Pariser Pasteur-Institut als erster isolierte, konnte in diesem Jahr nur wenig Neues präsentieren.

„Viren gegen Viren“ lautet einer von Gallos Schlachtrufen, seit andere Wissenschaftler herausgefunden haben, daß ein scheinbar harmloses Herpesvirus die gleichen Bindungsstellen auf der Oberfläche bestimmter Immunzellen benutzt wie HIV, das tödliche Immunschwäche-Virus. Nur wenn das Aidsvirus an diese Bindungsstellen – die sogenannten CD4-Rezeptoren andocken kann, gelangt es auch ins Zellinnere, um dort sein zerstörerisches Werk zu beginnen. Gallo schlägt deshalb vor, Bruchstücke des gutartigen Herpesvirus in großen Mengen herzustellen. Im Körper von Gesunden und bereits infizierten Menschen könnten diese Bruchstücke dann möglicherweise alle Bindungsstellen besetzen und so das Eindringen und die Ausbreitung des Aidsvirus verhindern. Erste Versuche in diese Richtung sind bereits angelaufen, bisher allerdings ohne durchschlagenden Erfolg. Gallo hofft dennoch, damit „einen neuen Weg bei der Behandlung von Aids“ zu eröffnen.

Ein zweiter Vorschlag – ebenfalls von Gallo unterbreitet – ließ die anwesenden Wissenschaftler aufhorchen. „Es mag ein wenig seltsam klingen“, sagte er, „aber man könnte auch bestimmte Bestandteile befallener Immunzellen ins Visier nehmen, statt immer nur auf das Virus zu zielen.“ Der Vorstoß entbehrt nicht einer gewissen Logik, denn Viren sind als nahezu perfekte Parasiten darauf angewiesen, eine Vielzahl von Eiweißen zu nutzen, die von der Wirtszelle produziert werden. Wenn es gelänge, einen dieser Biokatalysatoren in infizierten Zellen lahmzulegen, ohne gleichzeitig die gesunden Nachbarn allzu sehr in Mitleidenschaft zu ziehen, wäre auch das ein vielsprechender Ansatz, glaubt Gallo.

Natürlich hat er auch schon einen Kandidaten ausgespäht: Ribonukleotid-Reduktase heißt das Eiweiß. In allen Zellen produziert es die Bausteine (Nukleotide), aus denen anschließend die Erbsubstanz DNA zusammengesetzt wird. Mit einer schon lange bekannten Laborchemikalie – Hydroxyharnstoff – läßt sich dieser Prozeß zwar nicht vollständig, aber doch so weit unterbinden, daß in der Zelle nur noch geringe Mengen an DNA-Bausteinen zur Verfügung stehen. Weil das Aidsvirus auf einen großen Vorrat von Nukleotiden angewiesen ist, um sich im Körper wirkungsvoll zu verbreiten, hofft Gallo, es mit Hydroxyharnstoff in Schach halten zu können. HIV würde dann zwar immer noch in infizierten Zellen schlummern, in diesem Stadium ist die Gesundheit des Virusträgers jedoch nicht merklich beeinträchtigt.

Zukunftsmusik zumindest bei der Behandlung oder Verhinderung einer HIV-Infektion ist gegenwärtig noch die Gentherapie. Mit Hilfe von im Labor „kastrierten“ Verwandten des Aidsvirus sollen dabei schützende Erbanlagen auf die gefährdeten Immunzellen übertragen werden. Selbst Gallo gibt zu, nicht sicher zu sein, ob diese Idee nicht auch in Zukunft bloßes Wunschdenken bleiben wird. Zwar gelang es im Tierversuch tatsächlich, bestimmte Viren als „Gentaxis“ zu benutzen, ihre heilbringende Fracht konnten sie jedoch bisher nur bei einem kleinen Bruchteil der Zellen abladen, die es zu schützen gilt.

Voraussetzung für eine erfolgreiche Gentherapie wäre es aber, 100 Prozent derjenigen Immunzellen zu erreichen, die normalerweise von dem Aidsvirus angesteuert werden. Regelrecht in Mode gekommen ist in letzter Zeit die sogenannte Antisense-Technik. Mit ihr wollen die Forscher bestimmte Gene des Aidsvirus gezielt abschalten. Antisense-Moleküle, die mittlerweile in vielen Labors kiloweise produziert werden, sollen sich an besonders wichtige Abschnitte des viralen Erbguts ankoppeln und so die Vermehrung verhindern. In Zellkulturen funktioniert die Technik bereits. Einer Handvoll Arbeitsgruppen ist es auf diese Weise sogar gelungen, die Vermehrung von Aidsviren über Monate hinweg völlig zu unterbinden.

Die leidvollen Erfahrungen der Vergangenheit zeigen allerdings, daß es vom Reagenzglas bis zum Krankenbett ein weiter Weg ist. Es steht zu befürchten, daß die meisten Menschen, die heute bereits mit dem Virus infiziert sind, diese Wartezeit nicht überleben werden.

(erschienen in der Stuttgarter Zeitung am 19. Juni 1993)

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Antisense-Medikamente gegen das Aids-Virus

Geschrieben von Michel2015
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Ein neues Konzept im Kampf gegen die Immunschwächekrankheit Aids erproben Wissenschaftler am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Mit sogenannten Antisense-Genen will man die Vermehrung des Erregers in menschlichen Zellen verhindern. Wie das funktionieren soll und welche Erfolge man vorzuweisen hat, wollte ich von Dr. Georg Sczakiel wissen, dem Leiter der sechsköpfigen Arbeitsgruppe.

Sczakiel: Das Antisense-Prinzip beruht darauf, daß einzelsträngige Nukleinsäuren, die entscheidend sind für den viralen Replikationszyklus oder für die Expression genetischer Information sozusagen neutralisiert werden durch Doppelstrangbildung mit komplementärer RNA, in unserem Falle eben Antisense-RNA genannt.

Die in Form des Erbmoleküls RNA geschriebenen „molekularen Baupläne“ für das Aids-Virus werden also maskiert und damit unlesbar. Die Wirtszelle kann daher keine neuen Virusbestandteile mehr herstellen, zumindest die Vermehrung des Erregers wird verhindert.

Ein gutes Dutzend dieser Baupläne des Immunschwächevirus sind den Molekularbiologen heute genauestens bekannt. Jedes einzelne dieser RNA-Moleküle kann im Prinzip durch ein paßgenaues Gegenstück – ein Antisense-Molekül – blockiert werden.

Zwei Möglichkeiten gibt es zur Herstellung dieser molekularen Bremsklötze. Variante 1: Die Synthese im Chemielabor, wie sie weltweit von Dutzenden verschiedener Arbeitsgruppen praktiziert wird. Die Jahresproduktion liegt immerhin schon im Kilogramm-Bereich; und neue Geräte, welche die schwierige Synthese erleichtern würden, stehen kurz vor der Markteinführung. Allerdings müssen die Antisense-Moleküle bei diesem Verfahren wie gewöhnliche Arzneimittel auch immer wieder von neuem verabreicht werden.

Variante 2: Man bringt den Zellen bei, ihre Antisense-Moleküle selbst zu produzieren. Bei dieser „biologischen“ Methode müssen allerdings die Erbinformationen zur Herstellung der Antisense-Moleküle – die Antisense-Gene -in die Abwehrzellen eingeschmuggelt und im Zellkern fest eingebaut werden — ein ausgesprochen schwieriges Unterfangen. Dr. Sczakiel erinnert sich:

Sczakiel: Die Anwendung von Antisense-Genen wurde noch vor wenigen Jahren sehr skeptisch betrachtet und kaum einer hielt das Konzept für durchführbar und erfolgreich. Inzwischen haben wir gezeigt, daß man mit Antisense-Genen wenigstens im Reagenzglas Zellen vor HIV-Infektion schützen kann und wir denken daß das Konzept es nun wert ist, auch weiter verfolgt zu werden.

Der Gentransfer in die menschlichen Abwehrzellen gelang zwar selten, aber er gelang. Unter jeweils etwa 10000 Zellen fanden die Forscher die eine heraus, bei der das Manöver geklappt hatte. Die Zellen wurden anschließend vermehrt und bei ..

Sczakiel: .. solchen humanen T-Zell-Kulturen, die stabil Antisense-Genen aufgenommen haben, konnten mehr oder weniger stark ausgeprägte Schutzeffekte vor Ausbreitung des Virus gefunden werden. Bei niedrigen Virusgaben war ein Schutz über mehrere Monate zu beobachten. So haben wir zum Beispiel einer geschützten Kultur zwei Monate nach initialer Infektion humane Zellen zugegeben, die besonders leicht infizierbar sind, die sozusagen das Virus aus einer infizierten Kultur aufsaugen und vermehren können. Selbst unter diesen Bedingungen konnten wir kein infektiöses HIV-Partikel mehr nachweisen.

In Zellkulturen also hat man das Virus zum Schweigen gebracht. Trotz dieser beachtlichen Leistung ist keineswegs sicher, ob das Prinzip der Antisense-Gene auch bei menschlichen Patienten greifen würde, die von dem Immunschwäche-virus HIV befallen sind.

Sczakiel: Nun zunächst müssen wir auf diesen Befunden aufbauen und – ich fürchte in Kleinarbeit – solche Antisense-Gene weiter optimieren. Es ist zu erwarten, daß durchaus noch Spielraum für weitere Steigerungen von Hemmeffekten gegeben sind.

Erst wenn wir der Überzeugung sind, daß wir nun – in Anführungszeichen – optimale Konstrukte erzeugt haben oder nahe daran sind, würden wir diese abgeben, in eine klinische Phase eintreten und dann wohl in Zusammenarbeit mit Klinikern dieses anwenden wollen.

Denkbar wäre es zum Beispiel, Antisense-Gene mittels harmloser Viren in die Abwehrzellen von HIV-Infizierten einzuschmuggeln, eine Form der Gentherapie also. Dagegen arbeiten Wissenschaftler der Firmen Bayer und Hoechst gemeinsam an der Herstellung von Antisense-Molekülen im Chemielabor. Professor Wolf-Dieter Busse, Leiter des Fachbereichs Forschung bei der Bayer AG ließ durchblicken, daß man hier bei der Entwicklung eines Aids-Medikamentes „an vorderster Front“ mitmache.

(gesendet im Deutschlandfunk Anfang April 1993)

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