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07. Januar 2017

Uniklinik

Molekularbiologe Toni Cathomen will Aids durch Gentechnik heilen

An der Universitätsklinik Freiburg will der Molekularbiologe Toni Cathomen Aids durch Gentechnik heilen /.

  1. Eine Mitarbeiterin im Labor des Instituts für Gen- und Zelltherapie am Freiburger Universitätsklinikum füllt Proben mit der Pipette. Foto: Michael Bamberger/Universitätsklinikum Freiburg

  2. Toni Cathomen Foto: Universitätsklinik Freiburg

Toni Cathomen ist ein vorsichtiger Mensch, der seine Wörter sorgsam wählt. Der Schweizer Molekularbiologie will bei den Betroffenen keine zu großen Hoffnungen wecken. Schließlich entwickelt er eine neue Therapie gegen die Immunschwächekrankheit Aids. Bei Mäusen und bei menschlichen Zellen hat sein Konzept bereits funktioniert.

Jetzt bereitet Cathomen mit den ersten sechs Patienten am Universitätsklinikum Freiburg eine klinische Studie für seine Therapie vor. Das neue Verfahren hat einen hohen Anspruch. Cathomen will nicht nur die Symptome der Krankheit lindern. "Die Patienten sollen virenfrei sein und ein Immunsystem aufbauen, dass eine lebenslange Resistenz gegen HIV ermöglicht", erklärt der Direktor des Instituts für Zell- und Gentherapie an der Universitätsklinik Freiburg. Einfacher formuliert: Hat Cathomens therapeutischer Ansatz Erfolg, werden Aids-Patienten vollständig geheilt. Das wäre eine Sensation. Denn in 40 Jahren Aids-Forschung ist bisher noch kein Heilmittel gegen eine HIV-Infektion gefunden worden.

Das Freiburger Team arbeitet mit den modernen Methoden der Gentechnik. "Wir entnehmen dem Patienten blutbildende Stammzellen aus dem Knochenmark, schalten darin ein bestimmtes Gen aus, und geben die veränderten Zellen dem Patienten zurück", beschreibt Toni Cathomen das Konzept.

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Die blutbildenden Stammzellen sind wichtig für den Kampf gegen Aids. Sie produzieren nicht nur rote Blutkörperchen, sondern erzeugen auch die Abwehrzellen für das Immunsystem des Menschen. Der genetische Eingriff zielt auf einen speziellen Teil der Immunabwehr: auf die T-Zellen. Bei einer HIV-Infektion nistet sich das Aids-Virus in diesem Zelltyp ein und verhindert, dass der Körper auf Krankheitserreger reagieren kann. Später bricht das Immunsystem sogar vollständig zusammen.

Um das zu verhindern, greifen die Forscher das Gen CCR5 an. Diese Stelle im DNA-Strang codiert das Protein, das quasi die Eingangspforte für das HI-Virus öffnet. Durch die Gentherapie wird die Oberfläche der T-Zellen verändert. Damit schließt sich dort die Stelle, durch die das Virus zuvor eindringen konnte.

"Ich sehe große Chancen, dass wir mit unserem Ansatz in drei Jahren in Deutschland in die Klinik kommen", sagt Toni Cathomen. Die Probleme liegen mittlerweile nicht mehr im wissenschaftlichen Bereich. Es geht um Geld und Genehmigungen. Derzeit sucht Cathomen Sponsoren, die die Kosten von drei bis fünf Millionen Euro für die klinische Studie übernehmen. Zudem muss das Paul-Ehrlich-Institut als deutsche Aufsichtsbehörde den Test genehmigen. "Es ist die erste Gentherapie dieser Art in Deutschland", erklärt Cathomen. Die dritte Hürde ist die Erlaubnis der Ethikkommission an der Universität Freiburg für die Studie. Für Cathomen ein wichtiges Thema. "Die Patienten müssen genau wissen, worauf sie sich einlassen", sagt er. Die Gentherapie bedeutet für die Teilnehmer der Studie eine Risikoabwägung.

In Deutschland werden Aids-Patienten meistens mit einem Mix aus drei Medikamenten behandelt. Diese Therapie ermöglicht ihnen ein relativ normales Leben, aber sie unterdrückt die Krankheit nur und kann sie letztlich nicht heilen. "Die chronische Infektion bleibt im Körper", sagt Cathomen, "die Lebenserwartung verringert sich dadurch trotz aller Fortschritte bei den Medikamenten um mehrere Jahre." Dagegen verspricht die neue Therapie Heilung, aber auch ein gewisses Risiko. Denn dem Patienten werden nicht nur blutbildende Stammzellen entnommen. Er muss sich auch einer leichten Chemotherapie unterziehen, die seine im Knochenmark verbliebenen Stammzellen zerstören soll, bevor er seine eigenen, aber gentechnisch veränderten Zellen zurückerhält. "Wir können dabei die möglichen Nebeneffekte ganz gut einschätzen, sonst wäre es unverantwortlich, die klinische Studie zu beginnen", sagt Cathomen.

Der Freiburger Molekularbiologe ist nicht der einzige Forscher, der diesen Ansatz verfolgt. Im vergangenen Jahr genehmigte die amerikanische Aufsichtsbehörde FDA eine ähnliche Studie in den USA. Seit Sommer 2015 wird in Kalifornien eine Handvoll Erkrankter mit der neuen Gentherapie behandelt. Anders als Cathomen hat das US-Team vorwiegend Aids-Patienten ausgewählt, bei denen die übliche Therapie mit Medikamenten nicht angeschlagen hat. Genauere Ergebnisse werden frühestens 2018 erwartet. "Aber wenn es dort größere Probleme gegeben hätte, wüssten wir das schon", sagt Cathomen. Doch er will nicht warten, bis das US-Team unter Führung der University of Southern California (USC) und des Biotech-Unternehmens "Sangamo Bio Sciences" weitere Details zur Studie veröffentlicht.

Mit gutem Grund. Denn die Freiburger Methode ist vermutlich effektiver als die kalifornische Variante. Das liegt an dem Werkzeug, mit dem die Biologen den DNA-Strang in den Stammzellen während der Gen-Chirurgie verändern. Beide Forscherteams benutzen kleine Moleküle, die ein Gen wie mit einer Schere an einer vorher bestimmten Stelle herausschneiden und es damit ausschalten können. Die US-Wissenschaftler arbeiten mit einer etwas älteren und aufwendigeren Technik, den sogenannten Zinkfinger-Nukleasen. "Wir verwenden ein neueres Verfahren", erklärt Toni Cathomen, "es heißt Talen, ist aktiver, spezifischer und präziser."

Die Unterschiede zwischen den Werkzeugen sind für das Verständnis der Methodik nicht wichtig, wohl aber das Ergebnis ihres Einsatzes. Denn die Forscher haben höchstens drei Tage Zeit für ihren Eingriff. Während die Amerikaner nur ein Viertel der Stammzellen genetisch verändern können, schaffen die Freiburger in dieser Zeit eine Quote von 90 Prozent. Für den Klinikalltag könnte diese hohe Ausbeute den entscheidenden Vorteil bedeuten. Denn nur die veränderten Stammzellen produzieren später im Körper auch die gewünschten T-Zellen, die vom HI-Virus nicht attackiert werden können. Die Amerikaner hoffen dagegen, dass bereits ein Anteil von 25 Prozent ausreicht, um das Immunsystem des Menschen für den Kampf gegen Aids erfolgreich wappnen zu können. Diese Form der Gentherapie gegen HIV und Aids ist eine relativ neue Idee. Ihre Anfänge liegen etwa zehn Jahre zurück – und sie sind unter dem Titel "Der Berliner Patient" bereits in die Medizingeschichte eingegangen. Damals wurde der US-Amerikaner Timothy Ray Brown wegen einer Leukämie in der Berliner Charité behandelt. Brown war bekennender Homosexueller und HIV-positiv.

Weil die übliche Chemotherapie nicht erfolgreich war, schlugen die Ärzte dem Amerikaner eine Transplantation vor. Seine leukämiekranken Blutstammzellen sollten durch die eines Spenders ersetzt werden. Per Zufall fand sich in der Liste möglicher Spender ein Mann mit einer interessanten Besonderheit. Denn etwa ein Prozent der Europäer ist von Natur aus immun gegen Aids. Sie besitzen das CCR5-Gen in einer Variante, die bereits T-Zellen erzeugt, deren Oberfläche den HI-Virus abwehren kann.

Die Blutstammzellen des Spenders halfen Timothy Ray Brown gegen beide Krankheiten. Er überlebte nicht nur die Leukämie. Die neuen T-Zellen aus dem Knochenmark entfernten auch das HI-Virus. Diese natürliche Mutation, die dem Berliner Patienten geholfen hat, wollen die Forscher jetzt mit Hilfe ihrer Genschere in die blutbildenden Stammzellen ihrer Studien-Patienten einsetzen.

ZUR PERSON: Toni Cathomen

Der Molekularbiologe Toni Cathomen (50), gebürtiger Schweizer, hat an der Universität Zürich Biologie studiert und dort auch promoviert. Nach Forschungsaufenthalten zwischen 1998 und 2002 am Salk Institute für biologische Studien, in einem Vorort von San Diego in Kalifornien gelegen, kam er 2003 nach Deutschland, zunächst an die Charité in Berlin, danach an die Medizinische Hochschule Hannover. Seit 2012 ist er Professor für Zell- und Gentherapie an der Universität Freiburg. Der Schwerpunkt seiner Forschungsarbeit liegt auf der Therapie mit T- und Stammzellen und deren Umsetzung in die Klinikpraxis.  

Autor: BZ

HINTERGRUND: Info

Institut für Zell- und Gentherapie

Das Institut für Zell- und Gentherapie ist Teil des Centrums für chronische Immundefizienz an der Freiburger Universitätsklinik. Als zentrale Einrichtung ist es zuständig für die Versorgung des Klinikums mit Blutpräparaten und transfusionsmedizinischen und immunologischen Laborleistungen. Dementsprechend ist ihm die Blutspendezentrale angeschlossen.

  Damit hängt wiederum eng die Immunhämatologie zusammen, aber auch die Immungenetik. In der Forschung verbinden sich Gen- und Zelltherapie mit dem Ziel, defekte Immunsysteme wiederherzustellen.  

Autor: BZ

Autor: Rainer Kurlemann