Gentherapien gelten als eine der grossen Hoffnungen der modernen Medizin. Sie versprechen, Krankheiten an der Wurzel zu behandeln, indem fehlerhafte Gene repariert oder ersetzt werden. Doch ein zentrales Problem bleibt ungelöst: Wie bringt man therapeutische Gene sicher und gezielt in die richtigen Zellen? Die gängigsten Methoden nutzen dafür Viren oder synthetische Fettpartikel, sogenannte Lipid-Nanopartikel (LNPs). Beide Ansätze stossen jedoch an Grenzen. Virale Vektoren können Immunreaktionen auslösen, und Lipid-Nanopartikel landen fast immer in der Leber. Organe wie die Nieren, die Lunge oder die Haut bleiben schwer erreichbar.
Vom Kraftwerk zum Genshuttle
Hier setzt das Zürcher Biotech-Startup cellvie an. Das Unternehmen verfolgt eine überraschende Idee: Mitochondrien, die Kraftwerke unserer Zellen, sollen als biologische Transportvehikel für genetische Therapien dienen. Mitochondrien sind winzige Strukturen in fast jeder menschlichen Zelle, die Energie produzieren. Sie besitzen ihre eigene DNA und können von Zelle zu Zelle wandern. Genau diese Eigenschaften macht sich cellvie zunutze. Die Idee: Die Mitochondrien werden mit zusätzlicher genetischer Information – sogenannten Plasmiden – beladen. So wird aus dem Zellkraftwerk ein biologisches Genshuttle, das seine Fracht direkt in die Zielzellen einschleusen kann.
«Mitochondrien sind deutlich grösser als bisherige Transportvehikel wie Lipid-Nanopartikel oder virale Vektoren. Dadurch können sie auch mit wesentlich grösseren DNA-Fragmenten beladen werden und diese in Organe transportieren, die mit etablierten Ansätzen schwer erreichbar sind. Mitochondrien könnten damit eine Lösung für bisher nicht behandelbare genetische Defekte sein.» – Martijn Brugman, CTO cellvie
Doch wie gelangen die beladenen Mitochondrien überhaupt in die Zielzellen? Auch Mitochondrien werden über Endozytose in Zellen aufgenommen. Doch anders als synthetische Nanopartikel erkennt der Körper sie als nützliche Elemente. Sie können dadurch die sogenannte Endosomen-Barriere effizienter überwinden, an der ein Grossteil der LNP-Fracht verloren geht. Auch wiederholte Behandlungen sind mit Mitochondrien möglich, da durch sie keine bedeutsamen Immunreaktionen ausgelöst werden.
Niere, Lunge und Haut: Neue Wege zu schwer erreichbaren Organen
Besonders spannend ist der Ansatz für Organe, die bisher von Gentherapien kaum erreicht werden. Erbliche Nierenerkrankungen, Mukoviszidose oder genetische Hautkrankheiten gelten als besonders schwierig zu behandeln, weil gängige Transportmethoden diese Organe kaum erreichen. Mitochondrien könnten hier erstmals einen Zugang schaffen. Denn erste Studien deuten darauf hin, dass sie sich über minimalinvasive Verfahren gezielt in solide Organe einbringen lassen.
«Was wir vor einigen Jahren nur erhoffen konnten, ist heute eine greifbare Perspektive. Mit unseren Mitochondrien-Konstrukten konnten wir wiederholt und in vivo erfolgreich Niere, Lunge und Haut transfizieren – sowohl mit RNA- als auch mit DNA-Konstrukten. Dabei haben wir selbst nach 28 Tagen noch eine Expression beobachten können und durch Single-Cell-Sequenzierungen nachgewiesen, dass Mitochondrien die Endothelschicht überwinden.» – Alexander Schueller, CEO cellvie
Damit könnte cellvie eine Lücke schliessen, die in der Gentherapie seit Jahren besteht: Wirksame Behandlungen für Organe jenseits der Leber zu ermöglichen – auch für grosse Konstrukte, die sich mit LNPs oder viralen Vektoren bisher nicht in Zellen bringen lassen.
Erste Anwendung zur Behandlung von Epidermolysis Bullosa
cellvie will seine Genvektor Technologie erstmals bei der seltenen Erbkrankheit Epidermolysis bullosa (EB) in die klinische Anwendung bringen. Die Erkrankung, bei der bereits geringe mechanische Belastungen schwere Hautverletzungen verursachen, führt bei Betroffenen zu chronischen Wunden, Schmerzen und einem deutlich erhöhten Infektionsrisiko. Im Fokus steht die gezielte Lieferung eines funktionellen COL7A1-Plasmids in Hautzellen, um den zugrunde liegenden genetischen Defekt zu adressieren. Erste präklinische Daten sind vielversprechend und sollen den Weg für eine zeitnahe klinische Translation ebnen.
Schweizer Förderung für eine Pioniertechnologie
Dass diese Forschung auch institutionell Anerkennung findet, zeigt eine Förderung durch Innosuisse, die Schweizerische Agentur für Innovationsförderung. 2024 erhielt cellvie Mittel aus dem kompetitiven Swiss Innovation Project Programm, um die Entwicklung mitochondrialer Gentherapie-Vektoren voranzutreiben. Die Förderung unterstreicht, wie wichtig solche Plattformtechnologien für den Biotechstandort Schweiz sind. In der Schweiz würden mitochondriale Therapien voraussichtlich als biologische Arzneimittel eingestuft und unter das Heilmittelgesetz fallen. Die genaue regulatorische Einordnung ist allerdings noch offen, da Mitochondrien als Transportvehikel für Gentherapien eine völlig neue Produktkategorie darstellen.
Ausblick
Der Weg zur klinischen Anwendung ist noch lang. Doch das Potenzial ist enorm: Sollte sich der mitochondriale Ansatz bewähren, könnte er Gentherapien sicherer, breiter einsetzbar und unabhängig von viralen Systemen machen. Für Patientinnen und Patienten mit Erkrankungen in schwer erreichbaren Organen wäre das ein Durchbruch. Und für den Forschungsstandort Schweiz wäre es ein weiterer Beweis dafür, dass hier nicht nur geforscht, sondern auch an innovativen Therapieplattformen mitgestaltet wird.
Referenzen
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(Bild: Google Gemini)
