Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Ansätze zur Gentherapie für Atemnotsyndrom bei Neugeborenen

19.05.2015

Forschern gelingt Lebensverlängerung bei Mäusen durch Genkorrektur mit Nanopartikel-gekoppelter messenger RNA.

Säuglinge, bei denen sich aufgrund eines Gendefekts die Lungen nicht entfalten können, sterben bereits im Alter von wenigen Monaten. Ihnen fehlt ein spezifisches Protein, das sogenannte Surfactant-Protein, das ein wichtiger Bestandteil des Flüssigkeitsfilms der Lunge ist. Mit einem Gentherapeutikum, das an Nanopartikel gekoppelt ist, könnte die Überlebenszeit erhöht werden.


Lungenzellen von Mäusen (grau dargestellt) nach der Verabreichung des Gentherapeutikums zum dauerhaften Einbau der gewünschten Gensequenz: Nanopartikel (grün) mit gekoppelter messenger RNA werden von Lungenzellen aufgenommen (Zellkerne blau dargestellt).

Es handelt sich hierbei um eine mikroskopische Aufnahme der Fa. Zeiss: Für diese sehr spezielle und aufwändige korrelative Mikroskopie bildet man die transfizierten Zellen zuerst über ein konfokales Mikroskop ab; anschließend wird die Probe in ein Rasterelektronenmikroskop überführt und beide Bilder exakt zusammengefügt. Die Autoren der Publikation danken der Firma Zeiss für diese hervorragende Arbeit und Aufnahme.

Pressefoto (Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH Braunschweig)

Dies haben nun erstmals Wissenschaftler des Universitätsklinikums Tübingen und des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) – eine gemeinsame Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Universität des Saarlandes – gezeigt. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler im Journal Nature Biotechnology veröffentlicht.

Damit unsere Lunge komplikationsfrei atmen kann, sind die Lungenbläschen (Alveolen) mit einem Flüssigkeitsfilm ausgekleidet. Dieser setzt die Oberflächenspannung herab und vermindert so den Widerstand beim Einatmen, wodurch sich die Lunge entfalten kann.

Der von der Lunge produzierte Flüssigkeitsfilm besteht aus dem sogenannten Surfactant, einem Gemisch aus verschiedenen Lipiden und spezifischen Proteinen. Bei einer Surfactant-Protein-B (SP-B) Defizienz fehlt das Surfactant-Protein: Es kommt zu einer Entfaltungsstörung der Lunge, was den Gasaustausch stark behindert und nach der Geburt zu Atemversagen führt. Die seltene, genetisch bedingte Erkrankung verläuft immer tödlich. Unter einer Million Neugeborenen sind fünf betroffen.

Um genetische Erkrankungen wie diese zu besiegen, setzen Wissenschaftler auf Gentechnik. „Gentherapie und Genkorrektur sind hochmoderne neue Therapiemöglichkeiten für Patienten mit schweren, vererbten Erkrankungen. Wir arbeiten daran, kranke Gene sicher und effizient durch die gesunden Varianten zu ersetzen“, sagt Prof. Michael Kormann, Juniorprofessor für translationale Genomik und Gentherapie an der Tübinger Universitätskinderklinik.

Den Tübinger Forschern gelang es, das Erbgut von Mäusen so zu verändern, dass Tiere mit SP-B Defizienz, die sonst nach drei Tagen starben, einen Monat lang überlebten. „Wir haben das Genom in den Lungenzellen der Tiere so umprogrammiert, dass die Lungen das Surfactant-Protein herstellen können“, sagt Kormann. Dazu müssen zwei gentherapeutische Maßnahmen gleichzeitig eingeleitet werden: Zum einen muss das „gesunde“ Gen in die Zelle der erkrankten Tiere eingebracht werden.

Zum anderen muss die gewünschte Gensequenz auch dauerhaft im Genom eingebaut werden. Für diesen Vorgang wird kurzzeitig ein bestimmtes Enzym, eine sogenannte Nuklease, benötigt. Damit die Nuklease codiert werden kann, wird ein zweites Gentherapeutikum verabreicht. Hierfür entwickelten Michael Kormann und seine Arbeitsgruppe modifizierte Boten-RNA-Stränge, die über Nanopartikel in die Lunge geschleust werden.

Die Nanopartikel wurden von Dr. Brigitta Loretz und Prof. Claus-Michael Lehr, Leiter der Abteilung „Drug Delivery“ am HIPS und Professor an der Saar-Universität, hergestellt. Sie bestehen ausschließlich aus natürlichen, biologisch abbaubaren Polymeren. „Solche Partikel haben den Vorteil, dass sie genau definierbare physikalisch-chemische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus sind sie weniger risikobehaftet als Gentransfer-Systeme, die auf Viren beruhen“, erklärt Lehr.

Die durchgeführte Tierstudie ist die erste in vivo gezeigte, lebensverlängernde Genkorrektur der Lunge. Der Effekt hielt allerdings nur an, solange nicht bereits zu viele Lungenzellen wieder durch neue Zellen ersetzt wurden, was etwa einen Monat dauert. Um die Überlebenszeit darüber hinaus zu verlängern, müssten Lungenstammzellen auf eine ähnliche Weise korrigiert werden. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass dies gelingen und man Surfactant-Protein-B Defizienz mit diesem Ansatz langfristig vollständig besiegen kann.

Dieser Fragestellung und der gentechnischen Korrektur von Mukoviszidose will sich die Arbeitsgruppe um Michael Kormann als nächstes widmen. Die Kooperation mit Claus-Michael Lehr und dem HIPS soll dabei weiter ausgebaut werden. Kormann wurde 2014 vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council – ERC) bereits mit einem Starting Grant von 1,49 Millionen Euro zur Erforschung von Gentherapien bei Lungenerkrankungen ausgezeichnet.

Titel der Originalpublikation

In vivo genome editing using nuclease-encoding mRNA corrects SP-B deficiency
DOI 10.1038/nbt.3241

Autoren Azita J. Mahiny1§, Alexander Dewerth1§, Lauren E. Mays1§, Mohammed Alkhaled1, Benedikt Mothes2, Emad Malaeksefat3, Brigitta Loretz3, Jennifer Rottenberger1, Darina M. Brosch1, Philipp Reautschnig1, Pacharapan Surapolchai1, Franziska Zeyer1, Andrea Schams4, Melanie Carevic1, Martina Bakele1, Matthias Griese4, Matthias Schwab5, Bernd Nürnberg2, Sandra Beer-Hammer2, Rupert Handgretinger1, Dominik Hartl1, Claus-Michael Lehr3, Michael S.D. Kormann1*.
§ These authors contributed equally to the work
* korrespondierender Autor

Medienkontakte

Universitätsklinikum Tübingen
Klinik für Kinder- und Jugendmedizin (Abt. I)
Sektion Pädiatrische Infektiologie und Immunologie
AG Translationale Genomik und Gentherapie in der Pädiatrie
Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Michael S. D. Kormann
Lothar-Meyer-Bau, Wilhelmstr. 56, 72074 Tübingen
Tel. 07071 29-76774
E-Mail: michael.kormann@med.uni-tuebingen.de
www.kormann-lab.de

Universität des Saarlandes:
Prof. Dr. Claus-Michael Lehr
Biopharmazie und Pharmazeutische Technologie
Tel. 0681 302-3039
E-Mail: lehr@mx.uni-saarland.de
www.helmholtz-hzi.de/lehr/

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche zu Prof. Lehr bitte an die Pressestelle (0681 302-4582) richten.

Weitere Informationen:

http://www.kormann-lab.de
http://www.helmholtz-hzi.de/lehr/

Dr. Ellen Katz | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics