Weniger ist oft mehr

Rechts sind Minicircle zu sehen, auf
der linken Seite Maxicircle
© Helmholtz

Die Hürden für die Gentherapie sind hoch: Gene, die man zusätzlich zum vorhandenen DNA-Bestand in eine Zelle einbringen will, werden schnell als fremd erkannt und inaktiviert. Winzige Unterschiede zwischen der eigenen und der fremden DNA rufen zelluläre Abwehrmechanismen hervor, und nach wenigen Teilungen der Wirtszelle ist jede therapeutische Wirkung stillgelegt.

Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung ist es nun gelungen, die einzubringende DNA auf das Allernötigste zu reduzieren, sie haben ein System der "Minicircles" entwickelt.

Von Viren übernahmen die Genforscher das Prinzip der "Episomen": kleine ringförmige DNA-Moleküle, die sich locker an die Chromosomen anheften und ihnen bei der Zellteilung in die Tochterzellen folgen. "Im Gegensatz zu viralen Episomen brauchen wir als Haftmechanismus allerdings keine viralen - und damit potenziell gefährlichen - Proteine", erklärt die Helmholtz-Wissenschaftlerin Dr. Kristina Nehlsen, "sondern lediglich kurze DNA-Haftsequenzen."

Diese Episomen konnten nun, nachdem man Bakterien für ihre Produktion benutzt hatte, nachträglich auch noch von allen bakteriellen Sequenzen befreit werden. Der Clou dabei: Ein durch Hitze aktivierbares Enzym sorgt dafür, dass das Bakterium selbst nach getaner Produktions-Arbeit die Markierungs- und Selektionsgene entfernt, die für die Vervielfältigung zu Beginn noch nötig waren. "Alle Elemente bakteriellen Ursprungs haben wir auf diese Weise aus den DNA-Elementen herausgeschnitten", erklärt Sandra Broll, Biologin in Bodes Arbeitsgruppe. "Bei den dabei entstehenden so genannten Minicircles fällt der tierischen Zelle gar nicht mehr auf, dass es sich um fremde DNA handelt."

Um bei jeder Zellteilung vererbt zu werden, muss die einzubringende DNA zunächst vorsichtig in die Zelle geschleust werden: Die DNA-Minicircles werden in kleine Lipidtröpfchen verpackt, die dann mit der äußeren Hülle der Wirtszelle verschmelzen. Im Zellinneren können sich die Mini-Ringe dann dank spezieller Elemente, der so genannten S/MARs, am Zellkern anheften. S/MAR steht für scaffold/matrix attachment region – kurze DNA-Stücke, die an die Zellkern-Matrix binden und aktive DNA-Bereiche von inaktiven isolieren. Einmal im Zellkern angeheftet, werden die DNA-Minicircles bei jeder Zellteilung weiter vererbt und gleich bleibend abgelesen.

MEDICA.de; Quelle: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung