Die Gentherapie kann bei der Behandlung vieler Erbkrankheiten, insbesondere autosomal-rezessiver Erkrankungen, eingesetzt werden. In diesen Fällen verhindert eine Mutation normalerweise die Synthese des normalen Proteins (Funktionsverlustmutation). Für die Behandlung muss das normale Gen in die betroffenen Gewebe eingebracht werden. Dieser Ansatz wird oft als Genersatz bezeichnet, obwohl eigentlich das mutante Gen nicht beeinflusst wird. Daher ist der genauere Begriff „Genverstärkung“. Die Einführung zusätzlicher Kopien des normalen Gens in das betroffene Gewebe führt bei dominanter Vererbung der Erkrankung oft nicht zur Heilung, besonders bei dominant-negativen Mutationen.
Korrigierende Gentherapie
Für die direkte Korrektur genetischer Defekte (anstatt nur das normale Allel hinzuzufügen) wurden mehrere Ansätze entwickelt. Diese Ansätze haben theoretisch mehrere Vorteile, zum Beispiel wird die Expression des mutierten Gens gleichzeitig verringert und die Wahrscheinlichkeit einer natürlichen Regulierung der Transgenexpression erhöht. Die korrigierende Gentherapie eignet sich gut zur Behandlung von Erbkrankheiten, die durch dominant-negative Mutationen verursacht werden.
Der erste Ansatz besteht darin, die mRNA mithilfe von katalytisch aktiver RNA (Ribozyme) durch Trans-Spleißen zu korrigieren, wobei der defekte Bereich der mRNA durch den entsprechenden normalen Abschnitt ersetzt wird. Der zweite Ansatz zielt auf die Korrektur von Genomstörungen ab, wofür spezielle RNA/DNA-Oligonukleotide verwendet werden. In beiden Fällen wird die Expressionsregulierung nicht beeinträchtigt.
RNA/DNA-Oligonukleotide (Chimeroplastik)
Krankheits-verursachende Mutationen können durch Aktivierung des zellulären DNA-Reparatursystems entfernt werden. Chimäre RNA/DNA-Oligonukleotide wurden erfolgreich eingesetzt, um mutante Sequenzen im Genom von Versuchstieren zu ersetzen. Diese neue Gentherapie-Methode, genannt Chimeroplastik, basiert auf Erkenntnissen zur homologen Rekombination.
Die Struktur der RNA/DNA-Oligonukleotide besteht aus selbstkomplementären Desoxyribonukleotid-Sequenzen und modifizierten Ribonukleotiden (2′-O-Methylribonukleotide), die einen Doppelstrang mit zwei terminalen Haarnadeln und Thymidin-Schleifen bilden. Die Verwendung von 2′-O-Methylribonukleotiden erhöht die Affinität zu den Zielsequenzen und die Beständigkeit gegen Nukleasen.
Der Wirkmechanismus der RNA/DNA-Oligonukleotide ist noch nicht vollständig verstanden, aber es gibt viele Erkenntnisse aus zellfreien Gewebeextrakten. Die gezielte Korrektur der Sequenz erfordert die Beteiligung von zwei zellulären Mechanismen: homologe Rekombination und Reparatur nicht gepaarter Nukleotide. Studien zeigen, dass ein D-Schleifenintermediat entsteht, in dem das RNA/DNA-Oligonukleotid an komplementäre Abschnitte beider DNA-Stränge gebunden ist. Nur der DNA-Strang dient als Matrize für den Ersatz des nicht gepaarten Nukleotids, daher ist dieser Strang der entscheidende Bestandteil.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Gentherapie?
Gentherapie ist ein Behandlungsansatz, bei dem genetisches Material in Körperzellen eingebracht wird, um eine Krankheit zu behandeln oder zu verhindern.
Welche Arten von Erbkrankheiten können mit Gentherapie behandelt werden?
Gentherapie kann bei vielen Erbkrankheiten, insbesondere autosomal-rezessiven Erkrankungen, eingesetzt werden. Dazu gehören Krankheiten, bei denen eine Mutation die Synthese des normalen Proteins verhindert.
Wie funktioniert die korrigierende Gentherapie?
Bei der korrigierenden Gentherapie werden verschiedene Ansätze verwendet, um genetische Defekte direkt zu korrigieren, anstatt nur das normale Gen hinzuzufügen. Dazu gehören das Korrigieren der mRNA durch Trans-Spleißen mit Ribozymen und die Verwendung von speziellen RNA/DNA-Oligonukleotiden zur Korrektur von Genomstörungen.
Wie sind die RNA/DNA-Oligonukleotide für die Chimeroplastik aufgebaut?
Die RNA/DNA-Oligonukleotide für die Chimeroplastik bestehen aus selbstkomplementären Desoxyribonukleotid-Sequenzen und modifizierten Ribonukleotiden (2′-O-Methylribonukleotide), die einen Doppelstrang mit zwei terminalen Haarnadeln und Thymidin-Schleifen bilden.
Wie funktioniert der Wirkmechanismus der RNA/DNA-Oligonukleotide?
Der genaue Wirkmechanismus ist noch nicht vollständig verstanden, aber es ist bekannt, dass die gezielte Sequenzkorrektur die Beteiligung von homologer Rekombination und Reparatur nicht gepaarter Nukleotide erfordert. Es entsteht ein D-Schleifenintermediat, bei dem das Oligonukleotid an komplementäre Abschnitte beider DNA-Stränge bindet, wobei nur der DNA-Strang als Matrize für den Nukleotidaustausch dient.