CRISPR-Cas9-Gentherapie bei Sichelzellanämie lässt hoffen

Bei einer patienteneigenen Stammzellentherapie werden per Apharese Stammzellen der Sichelzellpatienten aus deren Blut filtriert. Im Labor wird mithilfe von Lentiviren als Vektoren das Gen mit der Punktmutation, die zur Sichelzellkrankheit führt, durch ein Gen ausgetauscht, das die Mutation nicht aufweist. Dadurch wird intaktes Hämoglobin produziert. Die genveränderten Stammzellen werden dem Sichelzellpatienten transplantiert.

Einerseits ist die Behandlung mit autologen Stammzellen besser verträglich als mit gespendeten, da es nicht zu Abstoßungsreaktionen oder der Graft-Versus-Host-Disease kommt. Andererseits verbleibt der Lentivirus in den Stammzellen und das Gleichgewicht zwischen Alpha- und Beta-Globin wird gestört. Die autologe Stammzellentransplantation benötigt aber keinen Spender und kann bei allen Patienten durchgeführt werden, deren Allgemeinzustand eine Knochenmarktransplantation erlaubt. Um die genveränderten Stammzellen annehmen zu können, muss das erkrankte Knochenmark des Patienten durch eine Chemotherapie zerstört werden [2, 4].

Ein weiteres Verfahren, mit dem die Sichelzellanämie wahrscheinlich therapiert werden kann, ist die Reaktivierung des fetalen Gamma-Globins. Dessen Produktion wird nach der Geburt von den Proteinen BCL11A und LRF/ZBTB7A aktiv unterdrückt. Die Proteine binden an den Promoter der HBG1- und HBG2-Gene und verhindern so die Expression des Gamma-Globins.

Wie kann die Bindung von BCL11A und LRF/ZBTB7A am Promoter der HBG1- und HBG2-Gene blockiert werden, sodass Sichelzellpatienten fetales Hämoglobin herstellen? Diese Frage stellte sich ein Forschungsteam am St. Jude Children’s Research Hospital in Memphis. Wenn die beiden Gene wieder exprimiert werden, so würde fetales Hämoglobin im Knochenmark produziert und das fehlerhafte Beta-Globin als Hämoglobin-Baustein (teilweise) verdrängt [3].

Mit der Genschere CRISPR-Cas9 gelang es den Forschern, eine entsprechende Mutation einzuführen: Eine im Labor ermittelte Guide-RNA lotst die Genschere an die gewünschte Lokation der DNA, an der geschnitten werden soll. Der Promoter der HBG1- und HBG2-Gene kann auf diese Weise verändert werden, sodass die beiden Proteine BCL11A und LRF/ZBTB7A nicht mehr binden. Die Genabschnitte können dann gelesen werden und es werden fetales Hämoglobin und Erythrozyten in Normalform gebildet.

Bei drei Patienten mit Sichelzellanämie wurde dieses Verfahren nun in einer klinischen Pilotstudie angewandt. Zwei Männer und eine Frau (21, 22 und 24 Jahre alt), die bereits mehrmals in den vergangenen Jahren eine Sichelzellkrise oder massive Durchblutungsstörungen mit Ischämien erlitten hatten, nahmen an der Studie teil. Den Studienteilnehmern wurden zunächst Stammzellen aus dem Blut filtriert. Der Promotor an den HBG1- und HBG2-Genen wurde im Labor verändert und die Stammzellen wieder in die Patienten infundiert. Wie bei anderen Knochenmarktransplantationen musste das erkrankte Knochenmark zuvor zerstört werden. Bei dieser Studie wurde hierfür das Zytostatikum Busulfan verwendet.

Die britische Regulierungsbehörde für Arzneimittel und Gesundheitsprodukte (MHRA) hat am 16. November 2023 eine erste Gentherapie gegen Sichelzellanämie und Beta-Thalassämie, „exa-cel“ (britischer Handelsname: Casgevy^TM), zugelassen. Auch bei exa-cel von Vertex Pharmaceuticals und CRISPR Therapeutics handelt es sich um eine CRISPR/Cas9-Therapie, die zur Bildung von fetalem Hämoglobin führen soll. Prof. Dr. Selim Corbacioglu, Leiter der Abteilung für Pädiatrische Hämatologie, Onkologie und Stammzelltransplantation am Universitäts­klinikum Regensburg, hat an der Zulassungsstudie mitgewirkt und gibt zu bedenken, dass aufgrund der relativ kurzen Nachbeobachtungszeit Nebenwirkungen weiterhin denkbar seien. Es sei nicht bekannt, „ob die Patienten womöglich nach einigen Jahren plötzlich doch wieder Transfusionen benötigen oder Schmerzkrisen bekommen, weil die Zellen verschwunden sind.“ Hürden der Gentherapie sieht er darin, dass man aktuell nicht sicher ist, ob die Genschere nicht auch andere DNA-Abschnitte verändert. Auch muss bedacht werden, dass die Patienten ihre Fruchtbarkeit verlieren [7, 10]. Bei der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) wurde am 8. Juni 2023 ein Zulassungsantrag für exa-cel eingereicht. Die Zulassungsentscheidung wird am 8. Dezember 2023 erwartet. Bei der europäischen Zulassungsbehörde EMA läuft aktuell noch das Bewertungsverfahren für exa-cel.

Für die rund acht Millionen Sichelzellpatienten weltweit steht möglicherweise bald eine weitere Therapieoption zur Verfügung: Mittels mRNA sollen, bis jetzt nur im Tierversuch, Gene direkt im Knochenmark editiert werden, sodass keine Stammzellentransplantation nötig wäre. Drew Weissman, der zusammen mit Katalin Karikò den diesjährigen Medizin-Nobelpreis erhält, hat an der proof-of-concept-Studie mitgearbeitet [3, 5].