Übersicht: Nicht-virale Gentherapie

Im Fall gegenwärtig unheilbarer Erkrankungen besteht ein großes Ziel der pharmazeutischen Forschung darin, solche Krankheiten zukünftig nicht mehr nur symptomatisch zu behandeln, sondern ihre Ursache beheben zu können. Viele Krankheiten sind durch Fehler im genetischen Code begründet, die entweder ererbt sind (z.B. Enzymdefekte bei diversen Stoffwechselerkrankungen) oder durch Mutationen im Laufe des Lebens entstehen (z.B. viele maligne Tumoren, die durch berufliche Exposition mit gefährdenden Agenzien initiiert werden). Es wird angestrebt, die defekten Gene in den betroffenen Zellen durch fehlerfreie zu ersetzen (somatische Gentherapie). Dabei erfolgt kein Eingriff in die Keimbahn, sondern nur in erkrankte Zellen.

Genetisches Material (DNA), sowie verschiedene RNAs können aber wegen ihrer Größe und Ladung meist nicht ohne Hilfsmittel in Zellen gelangen. Dazu bedarf es geeigneter Carrier-Systeme. Diese sollen zusammen mit der Nukleinsäure effizient und möglichst gezielt in die betroffenen Zellen aufgenommen werden (Gentransfer). Dazu werden zelleigene Transportmechanismen wie die Endozytose herangezogen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass nach der Zellaufnahme die Nukleinsäuren in den Lysosomen nicht enzymatisch angegriffen und somit unbrauchbar gemacht werden.

Die verschiedenen Carrier-Systeme lassen sich in virale und nicht-virale Vektoren einteilen. Viren zeichnen sich durch die Eigenschaft aus, sich in Wirtszellen einzuschleusen und dort zu vermehren. Gentherapeutisch eingesetzt werden Retroviren, Adenoviren und adeno-assoziierte Viren, bei denen die virale Komponente gegen das therapeutische Gen bzw. die therapeutische RNA ausgetauscht wird. Trotz hoher Effizienz dieser viralen Systeme gibt es wenig Aussicht auf einen in-vivo-Einsatz, da Herstellung und Anwendung nur unzureichend sicher sind und zudem eine Immunreaktion nach der Applikation stattfindet, die eine wiederholte Anwendung unmöglich macht. Durch verschiedene Zwischenfälle wird der Bereich der viralen Gen-Therapie besonders stark von den Behörden kontrolliert.

Prof. Dr. Regine Süss leitet eine Arbeitsgruppe zur Entwicklung geeigneter nicht-viraler Systeme zum Gentransfer. Hierzu zählen Liposomen, Lipid/DNA-Aggregate, Lipid/siRNA-Aggregate sowie Polymersomen, Polymer/DNA-Aggregate und Polymer/siRNA-Aggregate. Neben der Aufnahme von DNA wird auch der Transfer solcher siRNA-Spezies untersucht, welche die Biosynthese der entsprechenden Proteine blockieren können. Mit der zentralen Fragestellung einer Optimierung dieser Träger, die u.a. auch die Spezifizierung der Gentransfer-Systeme durch Modifikation mit selektiven Liganden (aktives Targeting) beinhaltet, und der Aufklärung der Aufnahmemechanismen in die Zelle liefen und laufen zahlreiche Projekte als Doktorarbeiten und als Postdoc-Projekte (Dr. Christine Schroer in Zusammenarbeit mit Roche Diagnostics GmbH, Mannheim; Dr. Beate Lubrich, Dr. Reza Eivaskhani, Dr. Susanne Wieland-Berghausen, Dr. Thomas Dern, Dr. Ansgar Wieschollek, Dr. Karin Kiefer und Dr. Jule Clement in Zusammenarbeit mit der Boehringer Ingelheim Pharma GmbH und Co. KG, Biberach an der Riß; Dr. Stefanie Häfele, Dr. Christian Schifter, Dr. Holm Schmidt in Zusammenarbeit mit Merckle, Ulm; Dr. Sebastian Schneider, Dr. Stefanie Striepe, Dr. Joanna Adrian, Dr. Annette Steinbach und Doris Zimmer).
Ein wichtiger Aspekt ist dabei auch das Upscaling der Methoden aus dem Labormaßstab in den großtechnischen Bereich und die GMP-gerechte Produktion lyophilisierter Endprodukte. Liposomenherstellung, Zellkultivierung, Transfektionsstudien und analytische Arbeiten werden von Birgit Erhard unterstützt.