Erfolgreiche Gentherapie-Studie bei Parkinson-Krankheit gibt Hoffnung für HD
Erfolg für die ‘Gentherapie’ des Gehirns bei Parkinson – gute Nachrichten für ähnliche Behandlungen, die bei HD entwickelt werden
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Wissenschaftler haben erfolgreich Viren eingesetzt, um Gene in das Gehirn von Parkinson-Patienten einzuschleusen. Das von den Viren transportierte Gen verbesserte die Bewegungssymptome der Patienten, die Injektionen erhielten. Dies beweist, dass Gentherapie im Gehirn funktionieren kann, was Hoffnung für ähnliche Therapien bei HD gibt.
Die Verbindungen zwischen Parkinson und Huntington-Krankheit
Wie die Huntington-Krankheit ist Parkinson eine neurodegenerative Erkrankung. Das bedeutet, dass sie durch das frühe Absterben von Gehirnzellen, den so genannten Neuronen, verursacht wird. In mancher Hinsicht mögen die Symptome von HD und Parkinson unterschiedlich erscheinen – das charakteristische Merkmal von Parkinson-Patienten ist die Schwierigkeit, Bewegungen einzuleiten, während das offensichtlichste Merkmal von HD zu viele Bewegungen sind. Aber Hirnkreisläufe in der gleichen Nachbarschaft sind an beiden Krankheiten beteiligt.
Tief unter der gewundenen äußeren Schicht des Gehirns (der ‚Hirnrinde‘) befindet sich eine Reihe von Strukturen, die als ‚Basalganglien‘ bezeichnet werden. Diese Teile des Gehirns sind unter anderem für die Regulierung von Bewegungen wichtig. Verschiedene Teile der Basalganglien haben gegensätzliche Auswirkungen – einige verursachen vermehrte Bewegungen, wenn Zellen in ihnen feuern, und andere verursachen verminderte Bewegungen. Der Teil der Basalganglien, der bei HD in der Regel am frühesten betroffen ist, hat die Wirkung, Bewegungen zu hemmen – wenn er also nicht richtig funktioniert, erleben die Patienten übermäßige Bewegungen.
Gentherapie versus ‚kleine Moleküle‘
Die meisten Medikamente sind das, was Wissenschaftler ‚kleine Moleküle‘ nennen. Das sind einfache Chemikalien, die so konzipiert sind, dass sie direkt im ganzen Körper diffundieren und durch die Bindung an kleine Maschinen in der Zelle, die Proteine genannt werden, positive Effekte verursachen. Die meisten ‚kleinen Moleküle‘ wirken, indem sie auf das Protein treffen und die Funktion des Proteins stoppen.
Es ist viel einfacher, Medikamente zu entwickeln, die Proteine an der Arbeit hindern, als Medikamente zu entwickeln, die Proteine dazu bringen, neue Dinge zu tun. Stellen Sie sich eine komplexe Maschine mit sich drehenden Zahnrädern und ineinander verschlungenen Teilen vor. Es ist einfacher, einen Stein in die Zahnräder zu werfen und die Maschine anzuhalten, als ihr eine neue Funktion hinzuzufügen. Die Idee hinter vielen Medikamentenentdeckungen ist also, Chemikalien zu finden, die an Proteinen haften und sie an der Arbeit hindern.
Aber manchmal wissen wir aus Tiermodellen der Krankheit, dass wir mehr von etwas bewirken müssen, nicht weniger. Im Fall der Parkinson-Krankheit hat sich bei Mäusen gezeigt, dass mehr von einer Gehirnchemikalie namens ‚GABA‘ in einem Teil der Basalganglien bei den Symptomen hilft. Dieser Tierbefund wurde bei Menschen, die sich einer Operation wegen Parkinson unterzogen, bestätigt – Chirurgen trugen GABA direkt auf einen Teil der Basalganglien auf und stellten fest, dass es die Parkinson-Symptome vorübergehend verbesserte.
Die direkte Injektion von GABA in das Gehirn wird nicht langfristig funktionieren, da die Chemikalie schnell vom Gehirn verbraucht und abgebaut wird. Können wir also diesen Bereich des Gehirns dazu bringen, mehr von seinem eigenen GABA zu produzieren? Eine Gruppe von Wissenschaftlern und Ärzten beschloss, zu versuchen, ein Gen einzuschleusen, das Zellen anweist, mehr GABA zu produzieren. Wenn sie dieses Gen in diesen spezifischen Teil der Basalganglien einschleusen könnten, würde das Gehirn sein eigenes GABA produzieren, und das könnte in der Lage sein, die Symptome zu verbessern, wie es vorübergehend zu sehen war, als GABA direkt infundiert wurde.
Gentherapie-Verabreichung
Wenn es so einfach ist, warum nicht einfach das Gen injizieren, um den Zellen zu sagen, dass sie mehr GABA produzieren sollen? Leider ist es nicht so einfach. ‚Gene‘ bestehen eigentlich aus langen DNA-Stücken. Diese bestehen in der Regel aus Tausenden von ‚Buchstaben‘, die in einer langen Kette verbunden sind. Im Fall des Gens, das Gehirnzellen anweist, mehr GABA zu produzieren, müssen über 3.000 ‚Buchstaben‘ an DNA gelesen werden. Dieses riesige DNA-Stück in Zellen zu bekommen, ist sehr schwierig. Wenn wir einfach DNA in das Gehirn injizieren würden, würde nur sehr wenig davon in die Zellen gelangen – das meiste würde einfach nur herumsitzen und nichts tun.
Treten Sie vor, Viren. Diese winzigen Keime sind Genies darin, DNA von Zelle zu Zelle zu transportieren, wie jeder weiß, der schon einmal eine Erkältung hatte. Ein Virus ist im Grunde ein Proteinpaket mit einer DNA-Fracht und einer Spezialausrüstung, um diese DNA in Zellen zu injizieren.
Bildnachweis: PNAS (Xie et al)
Wissenschaftler können Viren so verändern, dass sie keine weiteren Kopien von sich selbst erstellen können, aber dennoch sehr geschickt darin sind, in Zellen einzudringen und eine Ladung Gene abzugeben. Indem sie diese harmlosen Viren mit den Genen beladen, an denen sie interessiert sind, können Wissenschaftler sie verwenden, um jedes beliebige Gen in Regionen zu transportieren, in denen es benötigt wird. In diesem Fall verwendeten die Wissenschaftler ein Virus namens ‚Adeno-assoziiertes Virus (Typ 2)‘, das mit Kopien eines Gens gefüllt war, das Zellen anweist, mehr GABA zu produzieren.
Die an der Studie beteiligten Neurochirurgen injizierten dieses ‚gentechnisch veränderte‘ Virus dann in die Basalganglien von Patienten mit fortgeschrittener Parkinson-Krankheit. Als ‚Kontrolle‘ erhielten einige Patienten Injektionen, die keine Viren enthielten. Weder die Ärzte noch die Patienten wussten, ob sie Viren erhalten hatten.
Hat es funktioniert?
Nach 1, 3 und 6 Monaten wurden alle Patienten in der Studie von einem spezialisierten Parkinson-Arzt untersucht. Patienten, die das GABA-Gen-Virus erhalten hatten, schnitten besser ab als diejenigen Patienten, die Kontrollinjektionen erhalten hatten – sie zeigten fast die doppelte Verbesserung der motorischen Funktion. Die Patienten werden nun für weitere 6 Monate beobachtet, um zu sehen, ob diese Verbesserungen anhalten.
Inwiefern ist das relevant für HD?
Viele Menschen glauben, dass eine Technik namens ‚Huntingtin-Stilllegung‘ die beste Hoffnung ist, den Verlauf von HD zu verändern. Ein Ansatz für diese Technik wird ‚RNA-Interferenz‘ oder ‚RNAi‘ genannt. Die derzeitige Vorstellung über die Verwendung von RNAi im Gehirn ist, dass sie eine direkte Injektion in das Gehirn erfordert, möglicherweise unter Verwendung von Viren.
Diese Gentherapie-Studie zur Parkinson-Krankheit zielte auf eine Hirnregion ab, die sehr nahe an dem wahrscheinlichen Ziel für zukünftige Gentherapie-Studien zur Huntington-Krankheit liegt. Die Tatsache, dass die Chirurgen in der Lage waren, diese Hirnregion erfolgreich anzuvisieren, und die Viren ihre Aufgabe, ein Gen zu liefern, erfüllten, beweist, dass Gentherapie im Gehirn funktionieren kann. Das gibt Hoffnung, dass diese Techniken in ähnlich konzipierten Studien zur Huntington-Krankheit nützlich sein werden.
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