Ohne Viren in die Zelle

Die Gentherapie blieb bislang ein weitgehend uneingelöstes Versprechen. Der Grund: Es fehlen gut funktionierende und vor allem sichere Wege, die gewünschten Therapie-Bausteine in die richtigen Zellen zu transportieren. Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher am MIT nun ein neues Polymer für die Gentherapie entwickelt, das genauso wirksam wie das Standardtransportmittel Virus ist, aber keines der Risiken einer solchen Behandlung beinhaltet. Erfolgreich getestet wurde das Material bereits bei Mäusen mit Eierstocktumoren. Die Forscher gehen jedoch davon aus, dass sich das Polymer für nahezu alle Zellen im Körper anwenden lässt.

Bei der Gentherapie werden erkrankte Zellen mit Kopien von Genen ausgestattet, die sie heilen können. "Könnte man die Gene immer dahinbringen, wo man sie braucht, ließen sich viele Krankheiten bekämpfen", sagt Daniel Anderson vom MIT Center for Cancer Research, einer der Leiter des Forschungsprojektes.

Der bislang wirksamste Weg dazu war die Verwendung von Viren, in die man die gewünschten Gene einbaut; anschließend werden sie dem Patienten injiziert. Doch funktioniert das noch nicht so, wie sich das die Forscher erhoffen – auch die Sicherheit dieses "viralen Angriffsvektors" gilt als nicht erwiesen. Bei manchen Patienten kann die Injektion beispielsweise zu schweren Immunreaktionen führen, die sogar tödlich verlaufen können. Eine der für die Gentherapie angedachten Viren kann zudem Leukämie verursachen. Fazit: Derzeit befinden sich zwar diverse virale Gentherapievarianten in klinischen Studien, doch eine Zulassung durch die US-Gesundheitsbehörde FDA steht noch lange aus.

Die weithin bekannten Problem spornte die Forscher an, nach synthetischen Alternativen für die Anlieferung der Gene zu suchen. "Polymere sind hier sicher, das wissen wir schon seit Jahren", meint Robert Langer, Professor für Chemieingenieurwissenschaften am MIT und ein Pionier auf dem Gebiet der Biomaterialien. Die nun an seiner Universität entwickelten Kunststoffe sind verhältnismäßig kostengünstig herzustellen und bauen sich im Körper später zu harmlosen Nebenprodukten ab. Das Prototyp-Polymer lagert sich natürlich an DNA an und könnte es so schaffen, Gene in Zellen einzubringen.

"Damit haben sie ein Material geschaffen, das in Sachen Effizienz mit Viren vergleichbar ist", meint David Putnam, Juniorprofessor für Chemie und biomolekulare Ingenieurswissenschaften an der Cornell University. Das sei bislang noch niemandem geglückt.

Die MIT-Forscher erreichten ihre ersten Erfolge, indem sie ein Schnelltestsystem entwickelten, mit dem eine große Anzahl an Polymeren auf ihre DNA-Kompatibilität geprüft werden kann. "Bei der Materialentwicklung kommt es immer auf die Masse an", erklärt Putnam. Mit ihrem neuen Testverfahren seien die MIT-Forscher nun eine Zehnerpotenz schneller als alle anderen.

Eine nicht angepasste Version des Polymers wurde zuvor bereits getestet, um ein "Selbstmord-Gen" an Prostata-Tumore von Mäusen abzugeben. Nun wurden die chemischen Enden des Polymer-Materials weiter verbessert und angepasst. Ergebnis ist ein noch wirksamerer DNA-Lieferant. "Es war uns möglich, große Gendosierungen auch an schwer zu erreichende Zellen abzugeben", sagt Anderson. Dies sei im Versuch auch schneller als bei der viralen Gentherapie abgelaufen.

Vorläufige Tests des Polymers bei Mäusen zeigen, dass es ein Fluoreszenz-Gen in einen Eierstock-Tumor einbringen konnte, mit dem der betroffene Bereich dann aufleuchten sollte. "Alles was wir bisher getan haben, sieht sehr sicher aus", meint Langer. Nun soll die Immunantwort der Versuchstiere weiter getestet werden, um dies wirklich endgültig nachzuweisen. Ein weiterer Schritt ist dann, ein therapeutisch wirksames Gen einzubringen – etwa zur Zerstörung der Krebszellen.

Die Möglichkeit, Gene nur in spezifische Zellen und Gewebearten einzubringen, sei der kritische Punkt, meint Anderson – besonders wenn es um Gene gehe, die die Zelle zerstören sollten, wie eben bei Krebs. Langer und Anderson sind optimistisch, dass sich der Polymer-Genkomplex mit Molekülen wie Antikörpern koppeln lässt, um spezifische Zellen im Körper zu erreichen.

Die MIT-Forscher konzentrierten sich anfangs zwar auf Krebs, doch Grenzen für die Einsatzmöglichkeiten der Gentherapie existieren eigentlich nicht. "Das ist alles sehr aufregend", sagt Langer. Wenn nun weitere Tierversuche belegen, dass das Polymer sicher ist, steht auch der Umsetzung der Technik für menschliche Versuchspersonen nichts mehr im Weg. (bsc)