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Wollen wir Gendefekte reparieren, um Unheilbares zu heilen?

21. Januar 2019

Genom-Editierung könnte die Behandlung von Krankheiten verändern. Doch sind alle dazu bereit?

Noch vor gut einem halben Jahrhundert wusste man sehr wenig über die genetischen Faktoren, die Krankheiten verursachen. Das änderte sich 1953 mit der Entdeckung der DNA von Grund auf. Wir haben erfahren, dass unterschiedliche Sequenzen in unserer DNA verschiedene Merkmale und Fähigkeiten bestimmen und es manchmal Fehler in dieser DNA gibt – Mutationen in Genen, die die unterschiedlichsten Krankheiten verursachen.

Im Jahr 2003 gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie die gesamte DNA im menschlichen Genom entschlüsselt hatten. Davon ausgehend, konnten wir mehr als 6.000 Krankheiten1 identifizieren, die von spezifischen Genmutationen verursacht werden. Mittlerweile brauchen wir gerade einmal Tage statt Jahre, um ein mutmaßlich krankheitsverursachendes Gen zu finden und die genetische Untersuchung von Blut und anderem Gewebe steht für über 2.000 Leiden2 – seltene ebenso wie häufige – zur Verfügung.

Nicht nur unser Wissen über Krankheiten, sondern auch unsere Behandlungsansätze wurden durch diese Entdeckungen verbessert. Wissenschaftler entwickeln innovative Methoden, die lebensbedrohliche Krankheiten heilen könnten. Krankheiten, die im 20. Jahrhundert noch als unheilbar galten.

59 % befürworten die Editierung des menschlichen Genoms zur Heilung einer lebensbedrohlichen Krankheit

Genwunder

Derzeit fangen wir gerade an, Erbkrankheiten an der Wurzel zu bekämpfen. Die meisten dieser Methoden stecken noch in den Kinderschuhen, doch jede einzelne ist vielversprechend.

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Gentherapie

Bei der Gentherapie werden den Zellen gesunde Gene zugeführt, um einen Gendefekt zu korrigieren. Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Reparatur eines defekten Gens – austauschen, deaktivieren, ja sogar neue funktionierende Versionen der defekten Gene einbringen, ohne das vorhandene genetische Material zu ändern.

Die Gentherapie kann sowohl im als auch außerhalb des Körpers stattfinden. Bei der Ex-vivo-Gentherapie werden Zellen mit einem Gendefekt isoliert und in einer Kultur herangezogen. Das therapeutische Gen wird den Zellen zugeführt, die dann wieder in den Körper übertragen werden, um eine Krankheit zu bekämpfen. Bei der In-vivo-Gentherapie hingegen wird ein funktionierendes Gen in einen Träger oder Vektor (beispielsweise einen nicht replizierenden Virus) eingefügt und dann direkt in die Blutbahn gespritzt.

Mit diesen Methoden müssten Patienten mit Gendefekten nicht mit deren Auswirkungen leben. Menschen mit Hämophilie beispielsweise sind ihr Leben lang durch die Krankheit belastet. Es handelt sich hierbei um ein Defizit in der Genetik des Blutgerinnungsproteins Faktor VIII. Derzeit sieht die Behandlung so aus, dass sich die Erkrankten regelmäßig den Faktor VIII spritzen. 

Die Gentherapie wäre jedoch möglicherweise eine längerfristige Lösung. Bei einer möglichen Behandlung, die derzeit von Bayer in Zusammenarbeit mit Ultragenyx entwickelt wird, würde das Gen des Gerinnungsfaktors VIII Hämophilie-A-Patienten intravenös über ein nicht-krankmachendes Trägervirus verabreicht. Dieses soll in der Leber des Patienten so wirken, dass dessen Körper dann einen funktionierenden Faktor VIII herstellen könnte. Man hofft über eine einzige intravenöse Dosis eine langfristige Heilmethode für das  Gerinnungssystems zu entwickeln, die dann fünf bis zehn Jahre wirksam ist. 

„Das größte Potenzial steckt sicherlich darin, mit dieser Technologie vererbbare Krankheiten zu behandeln, beispielsweise Mukoviszidose oder Sichelzellenanämie“

– Professorin Emmanuelle Charpentier, Miterfinderin der CRISPR/Cas9-Methode

Editierung des menschlichen Genoms

Während die Gentherapie seit Jahrzehnten erforscht wird, steht die Editierung des menschlichen Genoms noch am Anfang ihrer Entwicklung, verspricht aber enormes Potenzial. Bei diesen Methoden geht es darum, präzise die defekten Gene herauszuschneiden und sie durch die richtigen Elemente zu ersetzen oder einfach eine spezielle krankheitsverursachende Funktion auszuschalten. Dieser Prozess wird Gen-Knockout genannt.

Es gibt eine Reihe anerkannter Genom-Editierungs methoden, wie die unmittelbare Bearbeitung im Zellkern mit CRISPR/Cas9, der Einsatz viraler Systeme oder die Erstellung künstlicher Transposons (auch „springende Gene“ genannt), die innerhalb eines Genoms ihren Platz wechseln können.

CRISPR/Cas9 ist die bekannteste dieser Methoden. Sie lässt sich am ehesten als Molekülschere bezeichnen: ein DNA-Strang wird an genau festgelegten Punkten herausgeschnitten. So können Wissenschaftler mit unglaublicher Genauigkeit ein Gen reparieren.

„Man kann es sich so vorstellen, als würde man in einem Textverarbeitungsprogramm ein Wort durch ein anderes ersetzen. Das größte Potenzial steckt sicherlich darin, mit dieser Technologie vererbbare Krankheiten zu behandeln, beispielsweise Mukoviszidose oder Sichelzellenanämie“, so Professorin Emmanuelle Charpentier, Miterfinderin der CRISPR/Cas9-Methode.

Doch führt das Thema Genom-Editierung auch zu Kontroversen

Die derzeit entwickelten Methoden der Editierung des menschlichen Genoms zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten - von Krebs bis hin zu koronaren Herzkrankheiten - haben das Potenzial, das Leben von Millionen Menschen grundlegend zu verändern.

Doch die Methoden führen zu Kontroversen. Während 59 % die Editierung des menschlichen Genoms3 zur Heilung einer lebensbedrohlichen Krankheit befürworten, gibt es auch zahlreiche Bedenken hinsichtlich der Risiken durch Eingriffe in die menschliche DNA.

Das ist insbesondere der Fall bei der Keimbahn-Editierung, also der Editierung des Genomteils, der an unsere Kinder vererbt wird. Bei der Keimbahn-Editierung werden nicht nur die relevanten Gene eines einzelnen Patienten verändert. Theoretisch werden dauerhafte Genom-Änderungen an zukünftigen Generationen durchgeführt.

Darum gibt es derzeit ein Moratorium bei der Editierung von Zellen der Keimbahn bzw. Keimzellen. Der Behandlungsfokus liegt verstärkt auf der Editierung von Körperzellen, also dem größten Teil unserer Zellen, deren Informationen nicht von einer Generation auf die nächste übertragen werden können.

Die Natur der Genom-Editierung – das Verändern der DNA, die uns zu dem macht, was wir sind – löst verständlicherweise Bedenken aus. Doch je mehr wir über defekte krankheitsverursachende Gene erfahren, desto sinnvoller ist es, genau auf sie abzuzielen und Behandlungen zu entwickeln, die das vorher Unheilbare potenziell heilen können.

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