Gentherapie in der Krebsbehandlung: Gegenwart und Zukunft

Was sind Gene?

Unser Körper enthält Zellen und jede Zelle enthält einen Zellkern. Der Kern besteht aus DNA (Desoxyribonukleinsäure), dem genetischen Material, das von unseren Eltern geerbt wurde. Gene bestehen aus einigen hundert bis einigen Millionen DNA-Stücken. Gene in unserem Körper enthalten Anweisungen in Form von verschlüsselten Botschaften zur Herstellung von Proteinen.

Proteine ​​sind die Moleküle, die die meisten unserer Lebensfunktionen steuern. Gene weisen Zellen an, wie sie arbeiten und unser Wachstum und unsere Entwicklung steuern sollen. Unsere Körperstruktur, wie wir aussehen und wie unser Körper funktioniert, wird von unseren Genen bestimmt. Gene spielen auch eine wichtige Rolle bei der Reparatur der beschädigten Zellen und Gewebe.

Wie entsteht Krebs?

Eine zufällige Veränderung in einem Gen wird als Mutation bezeichnet. Zellen, die mutierte Gene enthalten, beginnen unkontrolliert und abnormal zu wachsen, was schließlich zur Entstehung von Krebs führt. Diese Mutationen können aufgrund von Lebensstilfaktoren wie Rauchen oder Umwelteinflüssen entstehen oder vererbt werden.

Was ist Gentherapie?

Die Gentherapie ist eine Form der Behandlung, bei der Gene zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden. Die Forscher auf der ganzen Welt führen Studien durch, um verschiedene Möglichkeiten zu testen, wie Gentherapie bei der Behandlung von Krebs helfen kann:

• Ersatz fehlender oder nicht funktionierender Gene durch Hinzufügen funktionierender Kopien desselben Gens zur Zelle
• Unterbindung der Funktion von Onkogenen (mutierte Gene, die Krebs verursachen)
• Das Einbringen von Genen in Krebszellen, die den Körper dazu veranlassen, die Krebszellen als Fremdkörper anzugreifen
• Das Einfügen von Genen in Krebszellen, um sie anfälliger für Chemotherapie, Strahlentherapie oder Hormontherapien zu machen
• Selbstmordgene erzeugen, die in Krebszellen eindringen und deren Selbstzerstörung bewirken können
• Verwendung von Genen zum Schutz gesunder Zellen im Körper vor den Nebenwirkungen einer Krebstherapie, damit hoch dosierte Chemo- oder Strahlentherapien eingesetzt werden können

Wie wird eine Gentherapie durchgeführt?

Es ist sehr schwierig, Gene in winzige Zellen zu injizieren, und daher verwendet die Gentherapie zu diesem Zweck einen „Träger“ oder einen „Vektor“. Die üblicherweise verwendeten Vektoren sind Viren. Diese Viren sind genetisch so verändert, dass sie menschliche DNA tragen. Solche als Vektoren verwendeten Viren sind typischerweise diejenigen, die eine gewöhnliche Erkältung verursachen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie deaktiviert sind, damit sie dem Patienten keinen Schaden zufügen.

Aktuelle klinische Studien zur Gentherapie zur Krebsbehandlung

Eine Reihe von bisher durchgeführten klinischen Studien hat vielversprechende Ergebnisse für die Behandlung einer Vielzahl von Krebsarten wie Lungenkrebs, Bauchspeicheldrüsenkrebs, Prostatakrebs und malignes Melanom gezeigt. Die FDA hat Gentherapien für die Behandlung von Patienten mit bestimmten Krebsarten zugelassen. Aktuelle klinische Studien umfassen das Rexin-G-Gen für Bauchspeicheldrüsenkrebs, das p53-Gen für Kopf-Hals-Krebs, das MDA-7-Gen für Melanom und TNF-α für Bauchspeicheldrüsenkrebs. Das Rexin-G-Gen (für Bauchspeicheldrüsenkrebs) ist ein zelltötendes Cyclin-C1-Konstrukt, das bevorzugt in den Krebszellen akkumuliert und die Wirkung von Cyclin G1 blockiert und so den Zelltod verursacht. Die Studie für diese Gentherapie befindet sich in Phase III.

Die klinische Studie (derzeit in Phase III) des p53-Gens für Kopf-Hals-Krebs umfasst die Übertragung des p53-Gens durch ein replikationsinaktiviertes Adenovirus in Krebszellen, um das Zellwachstum zu hemmen und den Zelltod zu verursachen. Das MDA-7 (für Melanom) ist ein tumorsupprimierendes Molekül, das in die Melanomzellen im Körper eingeführt wird. Die Überexpression von MDA-7 hemmt die Zellteilung und das Zellwachstum und induziert den Zelltod. Die Studie für diese Gentherapie befindet sich in Phase II.

Arten von Gentherapien: Gegenwart und Zukunftsperspektiven

Gentransferbehandlung

Dies ist die am weitesten verbreitete Methode der Gentherapie. Dabei wird mithilfe viraler Vektoren ein fremdes Gen in die Krebszellen eingebracht. Diese Viren gehören normalerweise zu einer Gruppe von Viren, die als Adenoviren bezeichnet werden. Viele Adenovirus-Vektoren wurden zur Verwendung in der Krebsbehandlung entwickelt und haben eine signifikante therapeutische Wirkung gezeigt.

Das Medikament Gendicine, die erste kommerziell zugelassene Gentherapie, ist ein rekombinantes Adenovirus, das das tumorunterdrückende Gen p53 enthält. Die Abgabe dieses Medikaments an Krebszellen hilft p53, sich selbst zu überexprimieren, und stellt seine Aktivität in Zellen mit dysfunktionalen Kopien dieses Gens wieder her.

Gentransfer kann verwendet werden, um traditionelle Behandlungsmethoden zu ergänzen und einen fortschrittlicheren und personalisierteren Ansatz für die Krebsbehandlung zu schaffen. Aktuelle Gentransferstudien haben vielversprechende Ergebnisse bei der Verbesserung der Überlebensraten von Krebsarten wie Glioblastom und Bauchspeicheldrüsenkrebs gezeigt. Neue Verabreichungsmethoden können dieser Form der Gentherapie helfen, das Ziel der Krebsbehandlung zu erreichen

Immuntherapie

Diese Art der Gentherapie beinhaltet die Modifikation des Immunsystems des Patienten, um die Reaktion des Körpers auf Krebszellen zu verstärken. Diese Behandlung stärkt das Immunsystem, um die Krebszellen besser anzugreifen und zu zerstören. Ein besonderer Ansatz der Immuntherapie ist ein Krebsimpfstoff, der versucht, Krebs zu heilen, indem er dem Körper Material zuführt, das das Immunsystem trainiert, Krebszellen zu erkennen und anzugreifen.

Der Impfstoff wird hergestellt, indem Tumorzellen aus dem Körper des Patienten gezüchtet und genetisch modifiziert werden, indem Gene hinzugefügt werden, die antigene und immunstärkende Proteine ​​produzieren. Wenn solche Impfstoffe in den Körper des Patienten injiziert werden, erhöht dies die Aktivität mehrerer Immunzellen und Proteine. Dies schafft eine stärkere Immunantwort gegen Krebs.

Ein Beispiel für einen solchen Impfstoff, der derzeit in der klinischen Studie getestet wird, ist GVAX, das auf fortgeschrittenen Bauchspeicheldrüsenkrebs abzielt. Es befindet sich derzeit in Phase-II-Studien und neuere Berichte weisen darauf hin, dass Patienten mit Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse, denen der GVAX-Impfstoff verabreicht wurde, höhere Überlebensraten im Vergleich zu Patienten hatten, die mit einer Standard-Chemotherapie behandelt wurden. Ein weiterer Impfstoff wie GM.CD40L war ebenfalls sehr erfolgreich bei der Behandlung von malignem Melanom. Es befindet sich derzeit in der Phase-II-Studie.

Wie bei jeder Krebs-Monotherapie würden sich Krebsimpfstoffe als wirksamer erweisen, wenn sie als adjuvante Therapie zu anderen Krebstherapien eingesetzt würden. Mit einer bescheidenen Immunantwort könnten sie sich als nützlicher und vorteilhafter erweisen, wenn sie als Adjuvans bei einer Chemotherapie verwendet werden, um den Rest der Krebszellen zu eliminieren.

Die Anfangsphase klinischer Studien für Krebsimpfstoffe steht kurz vor dem Abschluss. Höchstwahrscheinlich werden sie bald Teil eines wirksamen Krebsbehandlungsschemas sein.

Onkolytische Virotherapie

Diese Therapie verwendet gentechnisch veränderte Viruspartikel, um Krebszellen anzugreifen. Solche Viren wachsen oder replizieren nicht in normalen und gesunden Zellen und sind selektiv bei der Zerstörung von Krebszellen. Oncorin (ONYX-015) ist ein onkolytisches Virus, das bei Nasen-Rachen-Krebs eingesetzt wurde.

Es befindet sich in Phase-III-Studien und das erreichte Ansprechen beträgt 80 Prozent, das Doppelte der Überlebensrate bei Patienten, die eine Standard-Chemotherapie erhalten haben. ONYX-015 ist ein Adenovirus, dem das E1B-Protein fehlt. Ohne dieses Protein ist das Virus nicht in der Lage, sich in Zellen mit einem normalen p53-Weg zu replizieren. Krebszellen sind aufgrund von Mutationen oft im p53-Signalweg defizient. Somit kann sich ONYX-015 in diesen Zellen replizieren und sie zerstören.

Die onkolytische Virotherapie befindet sich in der Anfangsphase, und im Bereich der Behandlungsvektoren kann noch viel verbessert werden. Sobald diese Form der Behandlung ausgereift ist und Fortschritte macht, kann sie sehr vorteilhaft sein. Dies liegt an seiner selektiven Natur der minimalen Auswirkungen auf gesunde Zellen.

Direkte Genbearbeitung

Diese Technik beinhaltet die präzise Modifikation von DNA-Sequenzen. CRISPR/Cas9 ist eines der am schnellsten wachsenden Forschungsgebiete auf dem Gebiet der Gentherapie. Dieses CRISPR/Cas9-Konstrukt wurde so modifiziert und konstruiert, dass es spezifisch auf das E6-Onkogen des humanen Papillomavirus (HPV) in Gebärmutterhalskrebszellen abzielt und es schneidet. Die Ergebnisse zeigten eine erhebliche Verringerung der Viruslast und die Wiederherstellung normaler krebszerstörender Gene.

Obwohl sich das CRISPR/Cas9-Konstrukt schnell weiterentwickelt, ergeben sich aufgrund der Fähigkeit, den genetischen Inhalt von Menschen zu verändern, eine Reihe von ethischen, moralischen und rechtlichen Kontroversen. Diese Probleme müssen von den Regulierungsbehörden angegangen werden, bevor weitere Fortschritte in diesem Bereich erzielt werden.

Zukunft der Gentherapie

Die Gentherapie ist eine ziemlich innovative Technologie, die sich schnell entwickelt und fortschreitet. Der Einsatz von Gentherapien zur Entwicklung neuer medizinischer Verfahren, die allein oder in Kombination mit der derzeit verfügbaren Behandlung (wie Chemotherapie) Krebs bekämpfen und ihn zu einer beherrschbaren Krankheit machen können. Die Hauptprobleme bei der klinischen Anwendung der Gentherapie sind jedoch die Zuführung der Gene zu den Zielzellen und die Kontrolle der Expression des zugeführten Gens.

Eine Reihe neuer Verfahren zur Zuführung von Genen wie cDNA, die mit Liposomen komplexiert ist, retrovirale und pseudotypisierte retrovirale Vektoren werden entwickelt; das Genabgabesystem befindet sich in einem frühen Stadium. In der Gentherapie werden jedoch eine Reihe von Fortschritten und Durchbrüchen erzielt. Es wird bald ein klinisch realistischer Ansatz in der Krebsbehandlung werden.

Mit den Fortschritten beim genetischen Screening und der Identifizierung der molekularen Grundlage der Krankheit könnte es möglich werden, Risikopersonen zu identifizieren, sie gegen die Krankheit zu impfen und so zu einer frühen Diagnose und Behandlung beizutragen.