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Die erste Gentherapie

Der weltweit erste Versuch zur Gentherapie am Menschen scheint ein Erfolg zu werden. Behandelt wurde ein vier Jahre altes Mädchen, dessen Identität noch geheim ist. Es produziert nach dreimonatiger Therapie jetzt wieder aus eigener Kraft einen Eiweißstoff, der sie vor einer tödlichen Stoffwechselkrankheit schützt. „Dies sind nur die ersten vorläufigen Ergebnisse, aber wir sind darüber sehr aufgeregt“, sagte French Anderson vom Nationalen Herz-, Lungen- und Blutinstitut der USA.

Bei der ADA-Defizienz, so der Name der äußerst seltenen Erbkrankheit, wird aufgrund eines Gendefekts keine Adenosindeaminase (ADA) produziert. Der Mangel an diesem Eiweiß führt zu einer Vergiftung der menschlichen Abwehrzellen und zum Zusammenbruch des Immunsystems. Der Körper ist dann den Angriffen von Bakterien und Viren schutzlos ausgeliefert. Weltweit sind nur 25 Patienten bekannt, die unter der ADA-Defizienz leiden. Ihre Lebenserwartung reicht bisher nicht über die frühe Kindheit hinaus.

Die Krankheit war schon sehr früh als aussichtsreicher Kandidat für eine Gentherapie auserkoren worden. Bereits 1986 hatten Anderson und seine Kollegen Michael Blaese und Kenneth Culver ihre Methode im Reagenzglas erfolgreich durchgeführt. Dann mussten sie ihr Behandlungsschema noch einem Dutzend Komitees zur Begutachtung vorlegen, bis endlich im September die Genehmigung für den Eingriff erteilt wurde. Noch im gleichen Monat spritzen die Ärzte dem Mädchen rund zehn Milliarden gentechnisch veränderte Immunzellen in die Blutbahn.

In die Zellen, die zuvor der Patientin entnommen worden waren, hatten die Mediziner ein gesundes Gen mit der Information zur Herstellung von ADA eingeschmuggelt. Die Ärzte bedienten sich dabei eines Mäusevirus als „Genfähre“, die das kleine Stückchen Erbinformation in die Immunzellen einbrachte.

Gegen diese Methode des Gentransfers hatte es vorher Einwände von Kritikern gegeben. Bei der Übertragung von Genen, die im Tierversuch schon mehrfach erfolgreich erprobt wurden, besteht die Schwierigkeit darin, nur die gewünschten Zielzellen zu treffen. Das Gen sollte dann im Idealfall genau an die Stelle platziert werden, an der es natürlicherweise vorkommt. Da beispielsweise die menschliche Erbinformation in jeder Zelle ungefähr einen Meter lang ist und sich dort etwa 100.000 Gene befinden, ist die Gentherapie eine herausragende Aufgabe.

Zusätzliche Probleme können entstehen, wenn das eingebrachte Fremdgen sich zwischen wichtige Erbinformationen einschiebt und diese dadurch unleserlich macht. Auch fürchten Kritiker, dass durch solch einen Vorgang sogenannte Onkogene aktiviert werden könnten, die unter ungünstigen Umständen zur Bildung von Tumoren führen.

Bisher sieht alles danach aus, als ob sich diese Befürchtungen nicht bestätigen. Während das Mädchen bislang fast ständig krank war, erlitt es seit Beginn der Behandlung nur einen Schnupfen. Vorläufig allerdings warnt Blaese vor übertriebenen Hoffnungen. „Wir wissen noch nicht, ob dies auf unsere Behandlung zurückzuführen ist – dennoch, die Resultate sind ermutigend.“

Sollte sich die gute Nachricht bewahrheiten, könnte die Gentherapie auch bei vielen anderen Krankheiten zum Einsatz kommen. Ein zweites Experiment an einer kleinen Gruppe von Patienten mit normalerweise tödlichem Hautkrebs (Melanom) ist bereits angelaufen.

(Original erschienen in der WELT am 19. Dezember 1990. Überarbeitet am 5. Juni 2017)

Was ist daraus geworden? French Anderson gilt heute zu Recht als Pionier der Gentherapie. Allerdings wurde er 2004 wegen Kindesmissbrauch verhaftet und 2007 dafür zu 14 Jahren Gefängnis verurteilt. Der Gesundheitszustand des Mädchens (inzwischen weiß man, dass sie Ashanti DeSilva heißt), stabilisierte sich. Laut einem Bericht im Deutschlandfunk war sie 2015 mit 29 Jahren noch bei guter Gesundheit. Geheilt wurde sie aber nicht. Die eingeschleusten Gene verschanden über die Jahre wieder aus ihrem Körper und sie erhält jetzt Medikamente, die den Enzymmangel ausgleichen.

Nobelpreis belohnt zwei Pioniere der Organtransplantation

Dem Fortschritt der Transplantationsmedizin verdanken tausende Patienten ein längeres oder lebenswerteres Dasein. Nierenkranke Menschen wurden von der Blutwäsche befreit; Patienten mit schweren Erkrankungen von Herz und Leber überlebten. Diese Entwicklung hat sich innerhalb der letzten 40 Jahre vollzogen. Das Nobel-Komitee hat jetzt zwei Forscher gewürdigt, die schon vor Jahrzehnten den Grundstein für den außerordentlichen Erfolg der Transplantations-Medizin gelegt haben: Der diesjährige Medizin-Nobelpreis wurde gestern den beiden amerikanischen Wissenschaftlern Joseph E. Murray und E. Donnall Thomas zuerkannt.

Copyright © The Nobel Foundation

Die Transplantations-Medizin hat in den letzten Jahrzehnten rasante Fortschritte gemacht: Waren vor 40 Jahren die Verpflanzung einer Niere oder gar von Herz oder Leber noch medizinische Utopie, so ist sie heute bereits zum Routineeingriff geworden. An diesem Fortschritt haben zahlreiche Wissenschaftler und Ärzte mitgewirkt.

Das schwedische Nobel-Komitee hat sich nun entschlossen, den diesjährigen Medizin-Nobelpreis an zwei Pioniere der Transplantationsmedizin zu vergeben: die amerikanischen Wissenschaftler Joseph E. Murray und E. Donnall Thomas. Damit ist der Medizin-Nobelpreis erstmals seit längerer Zeit wieder an zwei Forscher vergeben worden, die – als Chirurg und als Hämatologe – auch in der klinischen Medizin tätig waren. In den letzten Jahren wurden fast ausschließlich Entdeckungen von Grundlagenforschern gewürdigt, die mit Hilfe molekularbiologischer Methoden im Labor gemacht worden waren.

Wie das Karolinska-Institut in Stockholm gestern bekanntgab, wurden die beiden Forscher dafür ausgezeichnet, dass sie die Transplantation von Zellen und Organen als Behandlungsmethode eingeführt haben. Nach Ansicht des Nobel-Komitees waren die Entdeckungen der beiden Wissenschaftler „ausschlaggebend für zehntausende schwerkranker Menschen, die durch Transplantation entweder völlig geheilt wurden oder zu einem verhältnismäßig normalen Leben zurückkehren konnten, wo andere Methoden erfolglos waren“. Die Nobelpreise sind dieses Jahr mit jeweils 1,08 Millionen Mark dotiert.

Der einundsiebzigjährige Murray war bis zu seiner Pensionierung im Jahre 1985 am Medizinischen Zentrum für Kinderheilkunde in Boston tätig. Am 23. Dezember 1954 gelang es ihm erstmals, einem eineiigen Zwilling die Niere seines Zwillingsbruders zu übertragen. Die Transplantation war erfolgreich, da das genetisch identische Organ von der Immunabwehr des Empfängers nicht abgestoßen wurde.

Die dramatische Operation hatte damals großes Aufsehen erregt: Der 22jährige Patient litt nach einer Scharlach-Erkrankung an chronischem Nierenversagen, als sich das Ärzteteam um Murray entschloss, die erste Nierentransplantation zu wagen. Sechs Monate nach der Transplantation wurde der Patient nach Hause entlassen. Er begann bald wieder zu arbeiten und heiratete die Krankenschwester, die ihn gepflegt hatte.

Die Idee, Organe von einem Menschen auf den anderen zu übertragen, hatte man bereits in der Antike, erfolglose Transplantationsversuche wurden schon um die Jahrhundertwende unternommen. Alexis Carrel, Nobelpreisträger von 1912, postulierte eine „biologische Kraft“, welche die Organverpflanzung aussichtslos mache.

Nachdem Murray diese Theorie schon für genetisch identische Organe widerlegt hatte, wurde im April 1958 eine Methode bekannt, die zu einer wirksamen Unterdrückung der Abwehrkräfte führte und damit die Verpflanzung nicht identischer Organe in Aussicht stellte: Die Ganzkörperbestrahlung mit anschließender Injektion von Knochenmarkszellen, die bei dieser Bestrahlung zerstört wurden. Später kamen Medikamente wie 6-Mercaptopurin und Azathioprin und schließlich Cyclosporin, die die Immunabwehr unterdrückten. Mit ihrer Hilfe gelang es, auch genetisch unterschiedliche Nieren von Verstorbenen zu verpflanzen.

In der Bundesrepublik war es erst im Februar 1968 so weit: Die erste Patientin konnte die Heidelberger Rudolf-Krehl-Klinik wenige Wochen nach der Operation verlassen, nachdem ihr erstmals erfolgreich die Niere eines lebenden Spenders übertragen worden war. Die Transplantation von Nieren erwies sich als Organverpflanzung mit hoher Erfolgschance; sie ist, vor allem was die Lebensqualität anbelangt, der Blutwäsche, der sich die Nierenkranken unterziehen müssen, deutlich überlegen.

Mit der erfolgreichen Nierentransplantation war auch das Feld geöffnet für die Übertragung weiterer Organe wie Herz, Leber und Bauchspeicheldrüse und schließlich auch von Lungenflügeln. Das Hauptproblem bei der Verpflanzung von Organen besteht auch heute noch in den Abstoßungsreaktionen des Empfängers.

Mittlerweile weiß man auch mehr über die „biologische Kraft“ des Alexis Carrel. Die Zellen des menschlichen Körpers tragen nämlich auf ihrer Oberfläche Eiweißstrukturen – die sogenannten MHC-Antigene – die in hunderten verschiedener Varianten vorkommen. Das Immunsystem „lernt“ schon während seiner Entstehung, eigene von fremden Strukturen zu unterscheiden. Diese Fähigkeit unserer Abwehrzellen kann aber zum Verhängnis werden, wenn lebenswichtige Spenderorgane nicht toleriert werden, weil die Oberflächenstruktur der empfangenen Zellen sie als „feindlich“ ausweist.

Um die Immunabwehr gegen das fremde Organ zu unterdrücken, nutzten Murray und Thomas zwei medizinische Erkenntnisse: ionisierende Strahlung sowie Medikamente, die das Wachstum der Immunzellen hemmen, sind in der Lage, die Abstoßungsreaktionen des Körpers gegen fremdes Gewebe zu vermindern. Murray kombinierte eine Bestrahlung des ganzen Körpers mit der Einnahme des zellhemmenden Medikaments Azathioprin.

Thomas benutzte das Medikament Methotrexat, um auch die sogenannte Graft-versus-Host-Reaktion zu dämpfen. Bei dieser „GVH“-Reaktion sind es die Zellen des Spenders, welche die Gewebe des Empfängers angreifen. Im Transplantat finden sich nämlich immer eine Anzahl von T-Zellen, die in der fremden Umgebung des Empfängers großes Unheil anrichten können.

Thomas ist heute stellvertretender Direktor der Forschungsabteilung des Fred Hutchinson Krebsforschungszentrums in Seattle und hat auch in den letzten Jahren noch mit einer Vielzahl von Forschungsarbeiten geglänzt, die in verschiedenen Fachzeitschriften veröffentlicht wurden. Der 70-jährige beschäftigte sich auch in letzter Zeit vorwiegend mit der Transplantation von Knochenmarkzellen.

Die Übertragung dieser blutbildenden Zellen kann Blutkrebs (Leukämie), schwere Erbkrankheiten oder Störungen des Immunsystems heilen, erklärte das 50köpfige Nobelkomitee gestern in der Begründung der Preisverleihung.

Derzeit werden in den Vereinigten Staaten die ersten Versuche unternommen, gentechnisch veränderte Blutzellen zu verabreichen. An den National Institutes of Health in Bethesda setzen French Anderson, Michael Blaese und Kenneth Culver die Arbeit von Murray und Thomas fort. Im September behandelten sie ein vierjähriges Mädchen mit einer äußerst seltenen Erbkrankheit (ADA), der veränderte T-Zellen injiziert wurden. Idealerweise würde man statt T-Zellen Knochenmarkszellen benutzen, die sich im Mark des Empfängers etablieren und neue Blutzellen produzieren.

Auch diese Erkenntnis verdankt man den Arbeiten von Thomas. Darüber hinaus zeigte er, dass sich die Knochenmarkstransplantationen auch ohne chirurgischen Eingriff vornehmen lassen. Vor den entscheidenden Arbeiten von Thomas und seinen Mitarbeitern hatte man versucht, das fremde Knochenmark direkt in die Knochenhöhle einzuspritzen. Seine Technik, die heute in allen Behandlungs-Zentren angewendet wird, erwies sich als überraschend einfach: Das Knochenmark wird dazu meist aus dem Beckenknochen des Spenders gewonnen, ohne dass er stark beeinträchtigt wird oder Nebenwirkungen zu erleiden hat. Die entnommene Kochenmarkssuspension wird dann dem Empfänger in die Vene injiziert.

Die wichtigen Stammzellen aus denen alle Blutzellen entstehen, finden – dies konnte Thomas zeigen – selbständig ihren Weg in das Knochenmark. Schon nach zwei bis drei Wochen werden die ersten Blutzellen gebildet. Das kranke Knochenmark wird zuvor durch Ganzkörperbestrahlung und Medikamente abgetötet.

Thomas, der verheiratet ist und drei Kinder hat, wurde am 15. März 1920 in Mart (Texas) geboren. Murray wurde am 1. April 1919 in Milford (Massachusetts) geboren. Der Wissenschaftler, der als Hobbys Badminton und Tennis angibt, ist verheiratet und hat sechs Kinder.

(geschrieben mit meiner damaligen Kollegin Dr. Annette Tuffs, erschienen in der WELT am 9. Oktober 1990. Letzte Aktualisierung 14. April 2017)

Was ist daraus geworden? Beide Mediziner sind inzwischen verstorben, doch ihr Erbe wirkt fort. So wurden in 2014 – dem letzten Jahr, für das ich Zahlen finden konnte – weltweit fast 120000 Organe verpflanzt. Darunter waren ca. 80000 Nieren, 26000 Lebern, 6500 Herzen, 4700 Lungen und 2300 Bauchspeicheldrüsen. Der Bedarf ist allerdings nach Schätzungen noch immer etwa zehn mal so hoch. In Deutschland wird im internationalen Vergleich eher wenig transplantiert, obwohl mittlerweile jeder dritte einen Organspendeausweis trägt. Die Zahlen gehen seit 2010 zurück. Schuld sei die mangelnde Meldebereitschaft vieler Krankenhäuser, sagte Wolfgang Fleig, der Medizinische Vorstand des Universitätsklinikums in Leipzig, gegenüber dem Nachrichtenmagazin Focus.