Evolution im Labor optimiert Gentaxis für Mukoviszidosetherapie

Berkeley / Iowa City (USA) - Viren lassen sich therapeutisch einsetzen, um Gene in Zellen von krankem Gewebe einzuschleusen. Solche Gentaxis kann man durch einen gerichteten Evolutionsprozess schneller optimieren als durch direkte molekularbiologische Eingriffe, berichten jetzt amerikanische Forscher. Unter entsprechenden Selektionsbedingungen ist es ihnen gelungen, die Infektionsrate eines harmlosen Virus', das Lungenzellen infiziert, stark zu erhöhen. Dadurch verbesserte sich auch die Effizienz, mit der das Virus die gesunde Form des Mukoviszidose-Gens in die Zellen transportieren kann. Jetzt sollen Tierversuche zeigen, ob mit diesem neuen Werkzeug die Fehlfunktion der Lungenschleimhaut korrigiert werden kann, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)".

"Unter geeignetem Selektionsdruck können sich Viren so verändern, dass sie infektiöser werden, als sie es von Natur aus sind. Unsere Ergebnisse können helfen, Vektoren für die Gentherapie zu konstruieren und das Auftauchen neuer Krankheitserreger zu verstehen", erklären David Schaffer von der University of California in Berkeley und seine Kollegen. In Zusammenarbeit mit Joseph Zabner von der University of Iowa versuchte er die Effizienz zu erhöhen, mit der das adeno-assoziierte Virus (AAV) menschliche Lungenzellen befällt. Dieses Virus ist für gentherapeutische Einsätze einerseits besonders gut geeignet, da es keine Krankheiten und kaum Immunreaktionen auslöst. Andererseits reicht seine Infektiosität nicht aus, um gesunde Gene in ausreichenden Mengen in die Zellen der Lungenschleimhaut einzuschleusen. Ursache der Mukoviszidose ist ein defektes Gen, das unter anderem zur Bildung von zähflüssigem Schleim in den Lungen der Patienten führt.

Die Forscher lösten Mutationen im Erbgut von zwei AAV-Varianten aus, die zum Anheften auf der Zelloberfläche verschiedene Andockstellen nutzen. Dann infizierten sie Kulturen menschlicher Lungenzellen. Die Viren, die die meisten Zellen infizierten, dienten dann wieder als Ausgangsmaterial für einen weiteren Zyklus von Mutation und Infektion. Nach sechs solcher "Evolutionsschritte" hatte sich die Effizienz, mit der die Viren ihre DNA in die Wirtszelle übertrugen, um mehr als das Hundertfache verbessert. Zufallsmutationen und Infektionserfolg, der als Selektionsmittel diente, führten also zu dem gewünschten Ergebnis. Die Forscher wollen nun ihre optimierten Gentaxis in Tierexperimenten testen, indem sie versuchen, die Lungenfunktion genetisch veränderter Schweine, die an Mukoviszidose leiden, zu normalisieren.