1. Gründe für eine Gentherapie 2. Gentherapie

Werbung
Gentherapie
Geschrieben von: Deniz Demir und Sebastian Drehmann
Sonntag, den 11. Juli 2004 um 14:49 Uhr
1. Gründe für eine Gentherapie
Mit konventionellen Behandlungsmethoden lassen sich meist nicht die eigentlichen
Krankheitsursachen, sondern nur deren Symptome bekämpfen. Besonders, wenn ein
Gendefekt die Ursache der Krankheit ist, bleibt mit derzeitigen Therapieformen eine wirkliche
Heilung unmöglich. Das heißt für viele Patienten, dass sie ein Leben lang Medikamente zu sich
nehmen müssen.
Seit den 70er Jahren wird nun an der direkten Therapie der Gene, das heißt den Ersatz des
defekten Genes durch ein gesundes, geforscht.
Beispiel: Bei einer besonders schweren Form der Immunschwäche gehen weiße
Blutkörperchen zugrunde. Den Zellen fehlt ein bestimmtes Enzym, die Adenosin-Desaminase
(ADA). Mit dem Ausfall der weißen Blutkörperchen bricht das Immunsystem zusammen, die
Patienten haben normalerweise kaum Überlebenschancen und sterben sehr früh an einfachen
Infektionen. Dieser Defekt ist auf ein einziges defektes Gen zurückzuführen. Lediglich die
Aufnahme des künstlich hergestellten Enzyms ADA ermöglicht ein Überleben unter „normalen“
Umständen. Damit die betroffenen Patienten nicht permanent ADA von außen zu sich nehmen
müssen verfolgte man den gentherapeutischen Ansatz, den Körper selbst wieder dieses Enzym
herstellen zu lassen. Mit entschärften Viren schleuste man ein gesundes ADA-Gen in Zellen
des Patienten (erstmals 1986 durchgeführt).
Potentielle Anwendungen der Gentherapie
ADA-Mangel, Mukoviszidose oder Hypercholesterinämie, eine Fettstoffwechselstörung, sind
Beispiele für Erbkrankheiten, die von einem einzigen defekten Gen verursacht werden. Diese
Krankheiten haben, aufgrund des genau definierten genetischen Defektes, die besten Chancen
auf Heilung durch Gentherapie. Ein anderer wichtiger Anwendungsbereich sind erworbene
Erkrankungen wie Tumoren, Herzinfarkt oder Viruserkrankungen, bei denen man die
genetische Steuerung des Krankheitsverlaufes kennt.
2. Gentherapie-Arten
In der Testphase befindet sich derzeit nur die somatische Gentherapie. Dabei werden
therapeutische Gene in betroffene Organe oder Körperzellen eingeschleust (Gen-Addition).
Dies ist allerdings nur möglich bei einer Gering- oder Nichtproduktion eines Proteins, jedoch
nicht bei einer Über- oder schädlichen Fehlproduktion.
1/4
Gentherapie
Geschrieben von: Deniz Demir und Sebastian Drehmann
Sonntag, den 11. Juli 2004 um 14:49 Uhr
Bei der Keimbahn-Gentherapie würde das Gen in die Eizelle oder die Spermien eingebracht
werden und sich damit auf die Nachkommen übertragen. Obwohl der Transfer von Genen in
Fortpflanzungszellen bei Tieren regelmäßig angewandt wird (zum Beispiel beim Pharming oder
bei der Herstellung transgener Mäuse), ist er beim Menschen in Deutschland verboten und mit
Haftstrafen belegt.
2.1. Somatische Gentherapie
Die ex-vivo Methode bei der somatischen Gentherapie
Bei dieser Methode entnimmt der Arzt dem Patienten körpereigene Zellen (Stammzellen),
schleust das therapeutische Gen mit Hilfe von Vektoren (Genfähren) ein, vermehrt die Zellen
daraufhin im Labor und führt sie dem Patienten wieder zu. Diese sogenannte ex-vivo Strategie
ist zum Beipiel zur Bekämpfung von Blut- oder Knochenmarkskrebs oder AIDS denkbar.
Die in-vivo Methode bei der somatischen Gentherapie
Bei der in-vivo-Strategie wird das Gen durch Vektoren direkt zum Zielort im Körper transportiert.
Diese Genfähren können, entschärfte Viren sein, die Zellen zwar infizieren können und das
therapeutische Gen dabei einschleusen, sich selber aber nicht mehr vermehren oder ausbreiten
können. Retroviren haben sich als bisher bester Vektor erwiesen. Die viralen Gene, die den
Aufbau des Virus codieren, wurden hierbei durch das therapeutische Gen ersetzt.
2/4
Gentherapie
Geschrieben von: Deniz Demir und Sebastian Drehmann
Sonntag, den 11. Juli 2004 um 14:49 Uhr
Bei
rettende
typischen
der
Inhalationstherapie
Gen
zähflüssigen
in
die
Lunge
Schleim
der
der
Patienten
Mukoviszidose
abzubauen.
eingeschleust
z.B.
soll
werden,
mitMethoden
Hilfe
um
von
dort
viralen
den
Gentaxis
fürschwere
die
Krankheit
das
Zur
wie
dem
Anwendung
Gehirntumor
könnte
Glioblastom
das
in-vivo-Prinzip
kommen.
unter
anderem
bei
der
Bekämpfung
von
Tumoren
Zusammenfassend
therapeutisches
Gen
gibt
in
eine
es
für
Zelle
den
zu
Transfer
transportieren:
verschiedene
(Vektoren),
um
ein
Transfektion
(physikalisch):
Die
muss
Mikroinjektion
jede
Zelle
einzeln
bietet
hohe
behandelt
Chancen
werden.
für
erfolgreichen
Einbau
des
Gens
(ca.
1:5),
durchlässig,
jedoch
die
der
Zellen
so
Elektroporation
dass
stark
die
geschädigt
neue
macht
DNA
werden.
in
ein
die
Stromstoß
Zelle
eindringen
die
Zellmembran
kann.
Bei
vorübergehend
dieser
Methode
können
-einen
deren
Zellschäden
Bei
Oberfläche
dem
hervorrufen.
Partikelbeschuss
die
therapeutischen
werden
Gene
kleine
haften.
Goldkügelchen
Auch
diese
indie
Methode
die
Zelle
kann
geschossen,
auf
Transduktion:
Hierbei
klinische
bringt
Behandlung
ein
Virus
am
das
besten.
therapeutische
Gen
ineinen
Zelle.
Diese
Methode
eignet
sich
für die
Auch
dienen
Liposomen,
als
Gentaxis.
eine
Art
Fettkügelchen,
die
leicht
mit
Zellmembranen
verschmelzen
können,
Allerdings
um
Biomedizin
zuverlässigen
sind
versucht
die
meisten
hier,
Gentransfer
bessere
der
heute
Grundlagen
zu
bekannten
gewährleisten.
zu
Vektorsysteme
schaffen.
Sowohl
noch
Pharmaindustrie
nicht
ausgereift
als
genug,
auch
die
2.2 Keimbahntherapie
Unter Keimbahn versteht man Ei- und Samenzellen sowie ihre Vorläuferzellen.
Keimbahntherapie ist ein therapeutisches Verfahren, das gezielt ein defektes Gen in der
Keimbahn repariert. Diese genetischen Veränderungen werden auf die Nachkommen vererbt.
Prinzipiell gibt es zwei Methoden: Erstens die homologe Ersetzung, also die Veränderung eines
bestehenden Gens in einem bestehenden Chromosom.
Die zweite Methode, die so genannte "doppelte Addition", besteht aus der Einführung
zusätzlicher Gene in einem zusätzlichen Chromosom in die Zelle. Weil es keine Interferenz
(Überschneidung) mit den Genen einer Zelle gibt, würde die doppelte Addition mit geringerer
Wahrscheinlichkeit zu unerwünschten Störungen der Zusammenhänge zwischen ihnen führen.
Beispiel für homologe Ersetzung:
In der Familie eines Paares treten häufig schwere Fälle von Dickdarmkrebs auf. Die Eltern in
spe wollen ihr Kind vor dieser Krankheit schützen und entschließen sich zu einer
Keimbahntherapie.
Ein Arzt entnimmt dem Mann Vorläuferzellen von Spermien. In die Zellen baut er ein Gen für
ein "Selbstmordprogramm" ein. Dieses kann auf Knopfdruck gestartet werden, wenn durch ein
Medikament zwei Schalter vor dem Gen aktiviert werden.
Die Spermienvorläuferzellen werden in eine Maus eingepflanzt, die eine große Zahl
menschlicher Spermien "ausbrütet".
In einer Petrischale befruchten die Spermien die Eizellen der Frau.
Die Zellen beginnen sich zu teilen. Der Arzt pflanzt einen Embryo in die Gebärmutter ein. Nach
neun Monaten erblickt ein gesunder Sohn das Licht der Welt. In all seinen Zellen befindet sich
das eingepflanzte Gen.
Nach zwanzig Jahren diagnostiziert ein Arzt bei dem Sohn Dickdarmkrebs.
Jetzt wird das Selbstmordprogramm gestartet. Das erste Schloss wird mit einem ins Blut
gespritzten Insektenhormon "geöffnet". Das zweite Schloss wird durch einen Stoff geöffnet, den
ausschließlich Dickdarmzellen bilden. Das jetzt freiwerdende Gift greift alle bösartigen
Dickdarmzellen an. Ehe übermäßig viele gesunde Zellen abgetötet sind, beendet der Arzt die
3/4
Gentherapie
Geschrieben von: Deniz Demir und Sebastian Drehmann
Sonntag, den 11. Juli 2004 um 14:49 Uhr
Insektenhormonbehandlung. Die Giftproduktion endet.
Quellen:
www.lifescience.de
Referat über Gentechnik von Markus Manske
MBM + F „Biotechnologie - Basiswissen für Innovationen“
4/4
Herunterladen