Viren zum Selberbauen

News: Viren zum Selberbauen

Fast wie ein Magier, der kleine Bändchen in einen Hut steckt, um schließlich ein einziges langes Seil herauszuziehen, können Wissenschaftler nun Viren "zaubern". Aus bis zu siebzehn Bruchstücken DNA, die sie in eine Zelle bringen, bildete sich ein reguläres Grippevirus. Vielleicht können auf diese Weise einfach und schnell neue Impfstoffe entwickelt werden, die sich in kurzer Zeit an die ständig mutierenden Grippeviren anpassen lassen.

Das Ziel der Impfstoff-Entwicklung sind neue Stämme von Pathogenen, die weniger bösartig oder abgeschwächter sind als ihre natürlichen Verwandten. Aus diesem Grund spielen die Wissenschaftler mit dem genetischen Material der Viren und versuchen, durch leichte Veränderungen die schädlichen Eigenschaften der Viren zu mindern. Impfstoffe aus Lebendviren sollen zwar im der Immunsystem die Produktion von Antikörpern einleiten, aber keinesfalls zu einer echten Infizierung ausarten.

So erzeugen Forscher von der RNA der Viren eine DNA-Kopie, die sie verändern und in Wirtszellen implantieren. Diese produzieren daraufhin ein maßgeschneidertes neues Virus. Doch bei einigen Viren wie Masern, Tollwut, Ebola oder Grippe scheitert dieses Verfahren, denn deren Erbmaterial besteht aus sogenannten Negativ-Strängen der RNA. Solche müssen erst in die zugehörigen Positiv-Stränge RNA umgewandelt werden, um manipuliert zu werden. Das jedoch funktioniert nur mit Hilfe eines entsprechenden viralen Enzyms. Die DNA-Version eines solchen Virus-Genoms, eingepflanzt in eine Zelle, kann sonst niemals ein funktionsfähiges Virus erzeugen. Bei Grippeviren wird die Produktion zudem dadurch erschwert, daß sie aus acht RNA-Segmenten bestehen, die alle gemeinsam gespiegelt und in eine einzige Zelle implantiert werden müssen, um ein vollständiges Virus-Dublikat zu erzeugen.

Wie Yoshihiro Kawaoka mit seiner Gruppe von der der University of Wisconsin in den Proceedings of the National Academy of Sciences am 3. August 1999 veröffentlichte, gibt es jedoch auch eine andere Möglichkeit, den genetischen Code der Viren zu verändern. Sie pflanzten die acht DNA-Kopien der Negativ-Stränge der Virus-RNA in DNA-Schleifen, sogenannte Plasmide. Diese trugen außerdem vier weitere Elemente: drei Positiv-Stränge mit Genen, deren Enzyme die virale Information in positive RNA-Stränge umsetzen und ein viertes Gen, dessen Protein die Enzymproduktion erst antreibt.

Die Forscher implantierten die insgesamt zwölf Plasmide in kultivierte Zellen und erhielten nach 24 Stunden das Ergebnis: Von tausend Zellen bildete eine sich echte infektiöse Viren. Fügten die Wissenschaftler die Gene für alle Strukturproteine der Viren hinzu, konnten sie die Produktion verzehnfachen. Während mit bisherigen Techniken nur einzelne Segmente der Grippe-Viren manipuliert werden konnten, produzierte Kawaoka mit seinem Team auch Viren, die in einigen ihrer Proteine Mutationen zeigten. Diese wäre ein erster Schritt, um abgeschwächte Viren zu züchten.

Nun hoffen die Forscher, nicht nur die Funktion eines Virus besser zu verstehen, sondern auch auf einfache Weise neue Impfstoffe zu erzeugen. Wenn ein neuer Virenstamm in einer Population entsteht, könnten die Gene isoliert und direkt in den Impfstoff-Stämme ersetzt werden. Praktisch sofort wäre eine neuer, angepaßter Impfstoff auf dem Markt. Ob seine Wirkung jedoch auch "magisch" ist, bleibt abzuwarten.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 4.12.1998
" Impfung gegen FSME mit RNA"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 12/94, Seite 54
" Lyme-Borreliose – Impfstoff-Forschung in Europa"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)