„Obstacles to a cure“ oder auf
gut Deutsch: HIV den Zinke-Finger zeigen!
von Siegfried Schwarze
Zunächst gab es einen Überblick: Die HV-Vermehrung speist sich aus mindestens drei Pools: infizierten Monozyten/Makrophagen, infizierten T-Zellen und infizierten hämatopoetischen Stammzellen. Interessanterweise lassen sich die Stammzellen und die aus ihnen gebildeten hämatopoietischen Vorläuferzellen (HPC) im Labor praktisch nur mit CXCR4-tropen Viren infizieren. Die Infektion von HPC führt in-vitro dazu, dass sich die Zellen nicht mehr ausdifferenzieren sondern absterben.
Von den T-Zellen ist etwa eine von 106 latent infiziert. Dazu kommt es, wenn HIV eine Effektor-Zelle infiziert, die gerade dabei ist, eine Memory-T-Zelle zu werden. Die damit einhergehende Herunterregulation der Genexpression erfasst auch das Virus und versetzt es in einen ruhenden Zustand. Die Regulation von HIV ist aber kein einfacher Ein-/Aus-Vorgang, sondern ein hochkomplexer, mehrstufiger Prozess auf der Ebene der Gen- und Proteinexpression, der viele Regulationsfaktoren umfasst und bis heute nicht vollständig verstanden wird. Ein Referent beschrieb HIV als „bipolar“: Stark supprimiert, wenn es ruht, aber hyperaktiv, wenn es wach ist.
Der in der Vergangenheit als möglicher Weg zur Heilung diskutierte „Shock and Kill“-Ansatz, d.h. das Virus in latent infizierten Zellen aus seinem Ruhezustand zu wecken und anschließend mit antiretroviralen Medikamenten an neuen Infektionsrunden zu hindern, würde deshalb vermutlich mehrere Medikamente mit unterschiedlichen Ansatzpunkten in dieser Aktivierungskaskade erfordern.
Eintrittspforten blockieren
Ein anderer Ansatz zur Heilung geht vom Defekt des CCR5-Rezeptors aus. Wenn es gelingt, spezifisch nur diesen Rezeptor zu zerstören, beraubt man HIV seiner Eintrittspforte. Der Fall des nach einer Stammzelltransplantation mit CCR5-defekten Stammzellen geheilten „ Berliner Patienten“ ist der Beweis, dass dieses Vorgehen prinzipiell erfolgreich sein kann.
Doch eine allogene Stammzelltransplantation ist wegen der erheblichen Risiken nicht breit einsetzbar. Zwei universitäre Arbeitsgruppen und die Biotech-Firma Sangamo beschreiten deshalb einen anderen Weg: Zinkfingernukleasen. Zinkfinger sind kurze Peptide, die an ihren Enden nukleosidspezifische Bindungsstellen haben. Man kann diese Zinkfinger so kombinieren, dass sequenzspezifische Moleküle entstehen, die nur an genau definierte Stellen in der DNA binden. Verbindet man diese molekularen Spürhunde dann noch mit Nukleasen, also Enzymen, die die DNA schneiden, so kann man einzelne Gene (wie in diesem Fall das Gen für den CCR5-Rezeptor) gezielt zerschneiden. Zwar setzen dann sofort die körpereigenen Reparaturmechanismen ein, aber diese fügen an der Schnittstelle zufällige Sequenzen ein, was zu einer Verschiebung des Leserahmens und einem defekten Protein führt.
Man kann aber noch raffinierter vorgehen und den Reparaturenzymen zusätzlich einen Genabschnitt anbieten, der am rechten und linken Ende mit den Sequenzen der Schnittstellen homolog ist. Dann kommt es zu einer ortsspezifischen Rekombination mit dem Ergebnis, dass an der zuvor geschnittenen Stelle keine zufällige Basenabfolge eingebaut wird, sondern ein genau definierter Genabschnitt. Somit bestünde die Möglichkeit, nicht nur den CCR5-Rezeptor auszuschalten, sondern sogar durch ein anderes „anti-HIV-Gen“ zu ersetzen.
Erste Erfahrungen
Die Gene für diese Zinkfingernukleasen lassen sich auf verschiedene Weisen in menschliche Zellen einschleusen. Derzeit wird ein Adenovirus-Vektor verwendet. Mittlerweile haben die Forscher dieses Verfahren so weit im Griff, dass bei etwa der Hälfte der behandelten Zellen der CCR5-Rezeptor ausgeschaltet werden kann. Das Produkt wird derzeit unter dem Laborkürzel SB-728 in Phase-I-Studien untersucht. Der erste Patient wurde im Juli 2009 behandelt, 14 Patienten waren es seither, davon sind die Daten von 9 auswertbar:
- Bisher gab es keine schwerwiegenden Nebenwirkungen (Beobachtungsdauer 99-574 Tage)
- Leichtere Nebenwirkungen waren vor allem auf das im Aufbereitungsprozess verwendete Lösungsmittel DMSO zurückzuführen
- Bisher keine Anzeichen für Genotoxizität
- Trotz teilweise vorhandener Antikörper gegen Adenoviren fand eine Etablierung der veränderten T-Zellen statt.
Auch die ersten Ergebnisse geben Anlass zu vorsichtigem Optimismus:
- Alle Patienten hatten einen deutlichen Anstieg der CD4-Zellzahl im Vergleich zur Baseline
- Bei den meisten Patienten hat sich das CD4/CD8-Verhältnis normalisiert
- Die behandelten CD4-Zellen vermehren sich in 8 von 9 Patienten
- In der Darmschleimhaut enthalten etwa 1,5% der CD4-positiven Zellen das veränderte Gen (vergleichbar mit der Rate im peripheren Blut), bei einem Patienten ist der Wert inzwischen auf 5% angestiegen.
- Bei 2 Patienten wurde inzwischen protokollgemäß die HAART unterbrochen. Dabei kam es zunächst zu einem Anstieg der Viruslast auf Werte wie vor der HAART, danach allerdings zu einem Abfall von etwa einem log bevor die HAART wieder weitergeführt wurde.
So ganz einfach ist es doch nicht....
Klingt alles wunderbar, aber ein paar Haken hat die Sache natürlich noch:
- Mit der Behandlung werden momentan nur T-Zellen erfasst. Ein Großteil der infizierten Zellen sind aber Monozyten / Makrophagen. Um diese auch gegen HIV immun zu machen, müsste man die hämatopoetischen Stammzellen modifizieren. Auch hierzu laufen bereits erste Versuche
- Die Zinkfingernukleasen zerschneiden in 5% der Zellen auch das Gen für den CCR2-Rezeptor, das eine hohe Homologie zu CCR5 hat. Die Auswirkungen sind noch nicht ganz klar und es ist auch noch nicht sicher, ob man diese „falsch geschnittenen“ Zellen effektiv abtrennen kann.
- In bisherigen Gentherapie-Studien erkaufte man sich erste Erfolge mit einer deutlich erhöhten Blutkrebsrate. Ob dies bei der Zinkfingern-Methode auch so ist, müssen die Studien zeigen.
- Was in Kompartimenten wie ZNS oder Genitaltrakt mit dieser Methode erreichbar ist oder nicht, kann derzeit noch nicht beurteilt werden.
- Das Verfahren ist patientenspezifisch – die Behandlung muss also immer individuell durchgeführt werden, was vermutlich nicht gerade billig wird. (Aber allemal billiger als eine allogene Stammzelltransplantation).
Fazit: Es ist noch zu früh, die Sektkorken knallen zu lassen. Aber das erste Mal seit langer Zeit hatte ich das Gefühl „das könnte klappen“. Und falls sich die Methode zur „Serienreife“ weiterentwickeln ließe, hätte es Auswirkungen weit über das Feld HIV hinaus, weil damit praktisch alle Krankheiten, die auf einen einzigen Gendefekt zurückzuführen sind, potenziell behandelbar wären. Allein für diese Session hat sich für mich die Reise nach Boston gelohnt.
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