Gezielte Genfähren

Die neue Genfähre ist nicht nur hochselektiv, sondern auch vielseitig einsetzbar. So sind nur kleine Veränderungen nötig, um sie für so verschiedene Zellen wie Endothel- und Blutstammzellen, Lymphozyten oder Neurone zu nutzen.

Mit lentiviralen Vektoren, Überträgern von Nukleinsäuren aus einer Untergruppe von Retroviren, lassen sich Gene in Zellen einschleusen. Die meisten Forscher arbeiten jedoch mit Genfähren, die Gene zwar sehr effizient übertragen, dabei aber nicht zwischen verschiedenen Zelltypen unterscheiden können. Sie sind nicht selektiv, weil sich Viren im Laufe von Jahrmillionen optimal an ihren Wirt angepasst haben und für den Zelleintritt Rezeptoren nutzen, die auf vielen Zelltypen vorhanden sind.

Jetzt konnten Wissenschaftler die Hüllproteine des Masernvirus durch "Protein-Engineering" mit einer gezielten Verkürzung der Proteine so verändern, dass sie in lentivirale Vektoren eingebaut werden können. In einem zweiten Schritt veränderten die Forscher eines der beiden Hüllproteine, das Hämagglutinin-Protein, so, dass es nicht mehr an den Rezeptor binden kann, der auf vielen menschlichen Zellen vorhanden ist. Durch das Anheften kleiner Antikörperfragmente entstanden Präzisionsfähren, bei denen eine Art Adresscode dem Virus anzeigt, auf welchen Zelltyp im Organismus er das Gen übertragen soll.

Um zu prüfen, ob sich damit tatsächlich Gene in definierte Zellen übertragen lassen, bauten die Wissenschaftler ein Gen für ein grün fluoreszierendes Protein ein. Durch die Fluoreszenz konnten sie nachweisen, dass die Gene tatsächlich ausschließlich in den gewünschten Zelltyp übertragen werden. Dies gelang sowohl in Zellkulturen als auch in vivo nach Injektion winziger Mengen der Genfähren in das zentrale Nervensystem der Maus.

Mit Hilfe eines für Blutstammzellen spezifischen Vektors könnte so eines Tages die aufwendige Entnahme, Aufreinigung und Kultivierung von Blutstammzellen bei Patienten, die eine Gentherapie erhalten sollen, überflüssig werden. Die neue Genfähre soll auch dafür genutzt werden, um beispielsweise im Gehirn gezielt die Funktion einzelner Neuronen-Subtypen zu studieren. Dazu haben die Forscher das System so stark verfeinert, dass die Vektoren Gene hochspezifisch in diese Subtypen übertragen können.

Quelle: Anliker, B., et al.: Nature Methods 2010, Online-Vorabveröffentlichung DOI:10.1038/NMETH.1514.