Mehr Lebensqualität bei Mukoviszidose – Forscher entwickeln neue Behandlungsmethoden

Mit nur etwa 30 Jahren haben die Betroffenen eine deutlich herabgesetzte durchschnittliche Lebenserwartung. An der WWU Münster entwickeln Biologen unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf-Michael Weber vom Institut für Tierphysiologie neue Behandlungsstrategien, um die Lebensqualität der Patienten zu verbessern.

Mukoviszidose führt unter anderem dazu, dass die Zellen, die unsere Lungen auskleiden, nicht mehr richtig arbeiten. Beim gesunden Menschen scheiden diese Zellen Wasser in den Lungeninnenraum ab – es entsteht ein Schleim, der die Bronchien benetzt. „Dieser Schleim wird mitsamt Staub- und Schmutzpartikeln permanent von den Flimmerhärchen auf den Bronchien nach außen befördert und schließlich abgehustet oder unbemerkt geschluckt“, erklärt Prof. Weber. Bei Mukoviszidose-Patienten funktioniert dieser Selbstreinigungsmechanismus nicht, da der Wasserhaushalt der Drüsenzellen im Körper gestört ist. Bei ihnen ist der Schleim so zäh, dass er die Bronchien verstopft.

Der Wassertransport der gesunden Zellen ist komplex: Es gibt Kanäle in der Zellwand, die Wasser aus der Zelle über einen speziellen Mechanismus nach außen transportieren und andere, die Wasser in die Zelle aufnehmen. Bei gesunden Menschen hat der Schleim in der Lunge daher genau die richtige Konsistenz. Ein Defekt in dem so genannten CFTR-Kanal („Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator“), der für den Wassertransport aus der Zelle in den Lungeninnenraum verantwortlich ist, ist die häufigste Ursache für Mukoviszidose: Wird zu wenig Wasser nach außen transportiert, wird der Schleim in der Lunge zäh.

Der funktionsunfähige Kanal ist das Ergebnis eines Gendefekts. Kinder, die von beiden Eltern eine defekte Kopie des CFTR-Gens erben, erkranken an Mukoviszidose. Trägt jemand nur eine schadhafte Kopie, erkrankt er nicht selbst, kann das defekte Gen aber an seine Nachkommen weitergeben. „Mukoviszidose ist innerhalb der weißen Bevölkerung die häufigste Erbkrankheit“, so Prof. Weber. In Deutschland leiden rund 8000 Menschen an der Erkrankung.

Die Forscher verfolgen zwei Strategien, um den zähen Schleim zu verflüssigen. Zum einen wollen sie mit einer neuen Behandlungsmethode die Funktion des defekten CFTR-Kanals wiederherstellen. Darüber hinaus verhindern sie, dass in den Zellen ein anderer Kanal, der „ENaC-Kanal“ („epithelialer Natriumkanal“), zusammengebaut wird. „Der ENaC-Kanal ist ein Gegenspieler des CFTR-Kanals. Er transportiert Wasser von der Zelloberfläche nach innen. Bei Mukoviszidose-Patienten führt das dazu, dass der ohnehin schon zähe Schleim noch zäher wird“, erklärt Prof. Weber. Allein ein überaktiver ENaC-Kanal kann bereits Mukoviszidose-Symptome verursachen, selbst wenn sein Gegenspieler normal arbeitet.

Um den CFTR-Kanal und damit den Wassertransport in Richtung Lunge wieder herzustellen, wollen die Forscher spezifische mRNA-Moleküle in die Zellen an der Lungenoberfläche einschleusen. In der Zelle haben mRNA-Moleküle die Aufgabe, Kopien bestimmter Abschnitte der Erbinformation aus dem Zellkern in die Zelle zu bringen, wo sie abgelesen und die entsprechenden Proteine zusammengebaut werden. „Wir wollen gesunde Kopien der mRNA in die Zellen einschleusen, damit die Zellen funktionsfähige Kanäle aufbauen können. Zusätzlich wollen wir auf diesem Weg bestimmte Enzyme in die Zelle einbringen, die die vorhandene defekte Erbinformation reparieren“, erklärt Prof. Weber.

Die Forscher haben bestimmte Transportpartikel aus Polyethylenglycol („PEGs“) entwickelt, die über die Zellmembran aufgenommen und ins Zellinnere geschleust werden und dabei die mRNA in die Zelle transportieren. Im Innern der Zelle angelangt, geben die PEGs die mRNA frei. Das Projekt führen die Münsteraner gemeinsam mit Kollegen der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Berliner Charité und des Fraunhofer-Institut in Potsdam durch. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Arbeit der Wissenschaftler mit insgesamt 1,5 Millionen Euro.

Die zweite Strategie der münsterschen Forscher dreht sich um den ENaC-Kanal, der dem Schleim Wasser entzieht. Um den Zusammenbau dieses Kanals in der Zelle zu verhindern, bringen die Wissenschaftler so genannte Antisense-Oligonukleotide (AONs) in die Zellen ein. Die AONs verhindern in Zellkultur, dass ENaC-Kanäle aufgebaut werden. Demnächst wollen die Forscher in Kooperation mit Kollegen des Universitätsklinikums Giessen und Marburg testen, ob das Verfahren auch im menschlichen Organismus wirkt. Unterstützt wird das Projekt von der Deutschen Förderungsgesellschaft zur Mukoviszidoseforschung (Rhede).

Prof. Weber will die Mukoviszidoseforschung gemeinsam mit Kollegen aus der Medizin intensivieren: Zusammen mit Privatdozentin Dr. Barbara Kahl vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Prof. Dr. Peter Prehm vom Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie will er an der WWU ein interdisziplinäres Mukoviszidose-Netzwerk gründen – damit die Patienten eines Tages frei atmen können.