Dieser Artikel von Wikipedia ist u.U. veraltet. Die neue Version gibt es hier. Mit Hilfe der Gentherapie können bestimmte genetische Defekte behandelt werden. liegt ein genetischer Defekt vor wenn bei Lebewesen ein Gen nicht vorliegt oder die beabsichtigte Funktion erfüllt.
Bei einer Gentherapie werden dem Körper Zellen entnommen. Diese Zellen erhalten das neue Gen und werden danach wieder in den eingebracht. Für die Anwendung der Gentherapie ergeben verschiedene Beschränkungen:
Gentherapie kann nur auf ein einzelnes Gen ("monogene Fehlfunktion") angewandt werden das außerhalb Körpers bereits als intakte klonierte Version vorliegt.
Gentherapie darf nur an somatischen (nicht Keimbahn betreffenden) Zellen durchgeführt werden damit die genetische Information nicht an die Kinder des Individuums weitergegeben werden kann.
Dieses ist eine ethische (Selbst)beschränkung aber keine medizinisch notwendige.
Die Chancen für den erfolgreichen Austausch defekten Gens gegen ein therapeutisches (funktionsfähiges) Gen etwa 1:1000 (ungezielter Transfer).
Der Einbau eines zusätzlichen gesunden Gens anderer Stelle ("Genaddition") das die Funktion des Gens verstärkt kann nur bei Gering- oder des fraglichen Proteins angewendet werden nicht jedoch Überproduktion oder schädlicher Fehlproduktion durch das defekte
Für den ungezielten Transfer gibt es Methoden ( Vektoren ) um ein therapeutisches Gen in eine zu transportieren:
Transfektion (chemisch): Die therapeutischen Gene und elektrisch geladene Verbindung (z.B. Calciumphosphat) werden zu Zellen gegeben. Die elektrisch geladene Verbindung stört Struktur der Zellmembran wodurch die neue DNA Zellinnere gelangen kann. Die Chancen für einen Einbau der DNA stehen mit dieser Methode 1:1000 - 1:100000.
Transfektion (physikalisch): Die Mikroinjektion bietet hohe für einen erfolgreichen Einbau des Gens (ca. jedoch muss jede Zelle einzeln behandelt werden.
Transfektion (physikalisch): Bei der Elektroporation macht Stromstoß die Zellmembran vorübergehend durchlässig so dass neue DNA in die Zelle eindringen kann. dieser Methode können jedoch die Zellen stark werden.
Transfektion (physikalisch): Mit der Particle gun werden kleine Goldkügelchen in die Zelle auf deren Oberfläche die therapeutischen Gene haften. diese Methode kann schwere Zellschäden hervorrufen.
Transduktion: Hierbei bringt ein Virus das therapeutische Gen in die Zelle. Methode eignet sich für die klinische Behandelung besten.
Bei der Transduktion gibt es mehrere Transportviren:
Vorteile
Nachteile
DNA-Viren
- therapeutisches Gen liegt bereits als vor
- begrenztes Fassungsvermögen - dringen nur in (wenige) bestimmte Zellen
RNA-Viren
- großes Fassungsvermögen - infizieren viele verschiedene Zelltypen
- RNA baut sich in der schnell ab da sie nicht in DNA wird
Retroviren
- großes Fassungsvermögen - infizieren viele verschiedene Zelltypen - RNA wird in DNA umgeschrieben und Erbgut der Wirtszelle eingebaut
- brauchen teilungsaktive Zellen (z.B. keine - können bei ihrer Vermehrung im Körper auslösen
Vermehrungszyklus von Retroviren: Heftet sich ein eines Retrovirus an einen Rezeptor auf einer entlässt das Virus bestimmte Proteine (Reverse Transkriptase) seine RNA in die Zelle. Die typische hat folgenden Aufbau:
Name
R-U5
ψ (psi)
gag
pol
env
U3-R
Länge (bp)
90-180
???
ca. 2000
ca. 2900
ca. 1800
170-1260
codiert
5'-Ende
"Startsequenz" zur Herstellung viraler RNA aus dem Provirus
Proteine des Kernbereichs
Reverse Transkriptase Endonuclease Protease
Virushülle
3'-Ende
Im Cytoplasma der Zelle schreibt die Transkriptase die virale RNA in eine DNA verlängerten Endabschnitten um. Diese langen terminalen Repetitionen beeinflussen die Aktivität der Virusgene und erleichtern Einbau der viralen DNA in die Erbsubstanz Zelle. Diese (seit dem Einbau Provirus genannte) kann jetzt die viralen Proteine und die RNA (aus sich selbst) bilden welche dann einem neuen Virus zusammengebaut werden und die durch Knospung verlassen.
Die Retroviren haben sich als bisher Vektor erwiesen. Um aus einem Retrovirus einen Vektor herzustellen sind mehrere Schritte nötig: In Provirus werden die viralen Gene (die den des Virus codieren) durch das therapeutische Gen Dabei bleibt die virale Y (psi)-Region die sorgt dass die DNA in virale RNA werden kann erhalten.
Das therapeutische Provirus (Y +) wird in "Verpackungszelle" eingebracht. In der Erbinformation dieser Zelle sich ein Helfer-Provirus dem der Y -Abschnitt
Das therapeutische Provirus stellt eine Y +-RNA
Das Helfer-Provirus stellt virale Proteine und eine Y --RNA her.
Die therapeutische Y +-RNA wird nun mit nötigen viralen Proteinen in die durch das erzeugte Virushülle eingelagert und aus der Verpackungszelle Dieser neue Virus ist ein sicherer Vektor er sich nicht mehr vermehren kann.
"Infiziert" dieser neue Virus eine Zelle so lediglich das therapeutische Gen in die Zell-DNA Es kann weder virale RNA noch virale erzeugen sondern nur das gewünschte (bisher fehlende)
Körperzellen die für eine Gentherapie mit als Vektor in Frage kommen müssen bestimmte erfüllen:
Sie müssen widerstandsfähig genug sein um die besonders aber die Entnahme aus und die in den Körper zu überstehen
Sie müssen leicht entnehmbar und wieder einsetzbar
Sie sollten langlebig sein damit sie das Protein über lange Zeit hinweg produzieren können
Folgende Zelltypen haben sich als geeignet
Hautzellen: Fibroblasten aus der Lederhaut (nicht mehr
Leberzellen
T-Zellen: T-Lymphocyten (zirkulierende weiße Blutkörperchen) sind für zelluläre Immunantwort zuständig. Das Fehlen des Gens Adenosindesaminase (ADA) das zu einem ?schweren kombinierten (SCID) führt wird durch entsprechende Behandlung dieser therapiert.
Knochenmarkszellen: Sie produzieren die roten und weißen Durch Gentherapie der seltenen Stammzellen lassen sich bedingte Krankheiten des Blutes und des Immunsystems So ließe sich z.B. die Beta-Thallassämie (ein an b -Globin führt zu Anämie (Blutarmut)) Einbau einer ?Verstärkersequenz" in Stammzellen behandeln.
Literaturnachweis:
Scientific American November 1990 Inder M. Verma Therapy"
