Barbara Strobl: Barbara Strobl: Der Code des Lebens wird präsentiert von GHGA, dem Deutschen Humangenom-Phänomarchiv. Viel Spaß bei der heutigen Folge „RNA: was sind mögliche medizinische Anwendungen?“. In unserer letzten Folge haben wir die Grundlagen der RNA, sowie die verschiedenen RNA-Typen und Funktionen ausführlich besprochen. Hier eine kurze Zusammenfassung: es gibt sowohl die codierenden RNAs, das sind bei Menschen die mRNAs, und die helfen die DNA in ein Protein zu übersetzen. Es gibt aber auch die nicht-codierenden RNAs. Da gibt es viele verschiedene, zum Beispiel RNAs, die eine Gerüstfunktion haben, RNAs, die katalytisch aktiv sind, oder auch kleine RNAs, die zum Beispiel verhindern können, dass eine mRNA zu einem Protein übersetzt wird. Das bedeutet, dass sie Gene vorübergehend stilllegen können. Auch in der heutigen Folge beschäftigen wir uns wieder mit der RNA. Heute wollen wir besprechen, was mögliche medizinische Anwendungen für diese Forschungserkenntnisse sind. RNA-Therapieansätze sind sehr vielfältig - von impfen über CRISPR, bis hin zur Immuntherapie gegen Krebs. Auch in dieser Folge sprechen wir wieder mit Professor Martin Simon. Er ist Molekularbiologe mit einem Forschungsschwerpunkt auf der RNA, und arbeitet an der Bergischen Universität Wuppertal. Professor Simon, wenn man sich, zum Beispiel bei Krankheiten, die RNA genauer ansehen möchte, macht man ja eine sogenannte Transkriptom-Analyse. Was ist das genau?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Also eine Transkriptom-Analyse meint, dass ich die Gesamtheit der mRNA-Moleküle in einer Zelle oder in einem Gewebe analysiere und vergleiche, zu einem anderen Gewebe oder zu einem Krankheitszustand. Zum Beispiel, zu einem aus diesem gesunden Gewebe entstandenen Tumorgewebe. Das heißt, ich kann Vergleiche ansetzen. Das heißt, ich kriege im Endeffekt, kann man sich als Tabellenformat vorstellen so ein Transkriptom. Das heißt, ich krieg zu jedem einzelnen Gen einen Wert, wie viel mRNA zu diesem Gen existiert. Und ich kann dann diese Extrapolation machen, dass ich sage, wenn mehr mRNA da ist, gehe ich davon aus, auch, dass mehr Protein da ist. Das heißt, man kann das ganze sehr mathematisch tatsächlich analysieren. Und kann dann den einzelnen Genen, die wir haben, einzelne Expressionswerte zuordnen. Das heißt, ich kann dann vergleichen, was ist in der Transition vom gesunden Gewebe zum Tumorgewebe passiert. Welche Gene sind stärker exprimiert, welche Gene sind schwächer exprimiert. Und kann dann auch versuchen, diese Daten mit dem eigentlichen Phänotyp in Verbindung zu setzen. Also als Beispiel: wenn ein Wachstumsfaktor, der normalerweise eben nur im Embryonalstadium exprimiert ist, und dann normalerweise wieder inaktiviert werden sollte, dann im Tumorgewebe überexprimiert ist, dann kann ich damit versuchen, zu erklären, warum sich diese Zellen im Tumor vermehrt teilen, und auch über das Maß teilen wie das gesunde Gewebe. Damit habe ich ein einen Angriffspunkt. Das heißt, ich kann dann natürlich in die Therapie gehen, ich kann nach Wirkstoffen suchen, ich kann versuchen, in das ganze System einzugreifen, um mir eine Therapie zu überlegen. Und das ist so ein wirkliches Standardverfahren geworden. Das ist auch durch die sehr sehr günstigen Sequenzierkosten, die es neuerdings gibt. Das heißt, Gott sei Dank sind wir bei dem Sequenzieren von Transkriptomen oder Genomen eines der wenigen Felder, was tatsächlich immer günstiger wird. Das heißt, im Gegensatz zu allem, was teurer wird, ist es sehr erschwinglich geworden, von dem Patienten, von einem Gewebe ein Genom oder ein Transkriptom zu analysieren. Und von daher kann man da sehr sehr viele Daten sammeln, und kann dann auch über die verschiedenen Krebsarten hinweg solche sogenannten Pancancerdaten sammeln, dass man Eigenschaften versucht, zu charakterisieren, über alle Krebsarten hinweg, um generell dieses Phänomen Krebs auch ein bisschen besser zu verstehen. Das heißt, die Transkriptomanalyse ist ein Standardverfahren geworden, um Unterschiede in der Genexpression genomweit zu detektieren.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: RNA ist in der Diagnostik schon heute relativ weit verbreitet. Könnten Sie ein bisschen dazu erzählen?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Das beste Beispiel für eine RNA-Diagnostik aus der letzten Zeit ist natürlich die Covid-PCR. Das heißt, dass ich das Covid-Genom, welches ja ein RNA-Genom ist, versuche, über die quantitative PCR nachzuweisen, um dann zu zeigen, ob ein potenzieller Patient infiziert ist oder nicht. Muss man noch einen kleinen Trick machen, dass man das über eine reverse Transkriptase erstmal in eine DNA umschreibt, aber ansonsten ist das eine relativ einfache Reaktion. Über dieses System lässt sich jegliche RNA vervielfältigen, und dann auch nachweisen. Und das etwas kompliziertere, aber auch sehr viel informativere Verfahren ist eben die Sequenzierung, wie man das eben schon bei den Transkriptomen gemacht hat, dass ich eben die Gesamtheit der RNAs, nicht nur der einen, in dem Fall das Covid-Genom analysiere aber auch quantifiziere. Das heißt, ich kann über die Omics-Analyse, das heißt, in dem Fall das Transkriptom, einzelne RNA-Moleküle detektieren, allerdings auch relativ zueinander quantifizieren. Das heißt, ich sehe, es ist weniger da, ist mehr da, im Vergleich zu einem anderen System. Und da kommt noch mal die Biochemie ins Spiel. Das heißt, ich kann diese Omics-Analysen sowohl für mRNA machen, dann reichere ich das Ganze vorne dran über den Poly-A-Schwanz an. Das heißt, ich ziehe mir nur die mRNA aus der Gesamtsuppe der verschiedenen RNAs in der Zelle. Ich kann aber auch kleine RNAs anreichern, indem ich die über eine Größenselektion analysiere. Das heißt, ich kann da die microRNAs, siRNAs, piRNAs analysieren. Ich kann mir die ribosomalen RNAs rausfischen. Entweder kann ich die separat analysieren, ich kann aber auch dann alle langen nicht-codierenden RNAs analysieren. Das heißt, diese RNA-Omics-Analysen stellen eigentlich ein großes Konglomerat an verschiedenen Techniken dar, wo ich auf verschiedene RNA-Klassen einzeln eingehen kann, je nachdem was ich tatsächlich voneinander differenzieren will.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Und diese Methoden für die Diagnose werden heute bereits in der medizinischen Versorgung eingesetzt - stimmt das?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Ganz genau. Ganz genau. Da kommt jetzt noch ein weiterer Aspekt dazu. Das ist nämlich die sogenannte Liquid Biopsy. Jetzt erst mal, was heißt Liquid Biopsy, das heißt, minimal-invasiv, dass ich Blut analysiere oder das Plasma des Bluts. Und im Blut haben wir natürlich DNA. Aber man findet dort auch relativ viel RNA. Und da gibts jetzt die Idee, über die Liquid Biopsy, und die RNA-Analyse daraus, dass ich RNA da rausziehe. Die ist dann meistens einigermaßen degradiert. Das heißt, die ist kleineschnipselt worden, und man analysiert dann die kleinen RNAs davon. Und die kann man sequenzieren, und dann findet man sehr sehr viele unterschiedliche Klassen. Also das heißt, man findet eigentlich fast keine mRNA oder auch intakte ribosomale RNA, sondern man findet sehr viele verschiedene Varianten. Also tRNA-Fragmente. Und die Idee dahinter ist, dass man durch eine einfache Blutentnahme und eine Mustererkennung in diesen kleinen RNA-Mustern sagen kann, ob irgendwo im Körper eine Fehlfunktion im Sinne einer Krankheit existiert.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Könnten Sie vielleicht ein mögliches Beispiel nennen, wann eine solche Liquid Biopsy verwendet werden könnte?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Man geht natürlich in erster Linie bezüglich Krebserkrankung da vor, weil bei der Krebserkrankung ist immer noch ein Faktor die frühe Diagnose. Je früher ich das Ganze erkenne, desto besser sind die Heilungschancen in jeglicher Hinsicht. Jetzt kann man allerdings nicht jedes Organ permanent durchscreenen und durchanalysieren in einem monatlichen oder halbjährlichen Turnus, sonst wären wir alle nur noch beim Arzt und würden uns durchchecken lassen. Und die Idee hinter der Liquid Biopsy auf der RNA-Ebene ist, dass man das über einen Bluttest macht und guckt, ob irgendwo im Körper was nicht stimmt, sodass ich dann nachfolgend spezifischere Untersuchungen von einzelnen Organen anmerken kann, wenn das Ganze ein Signal zeigt. Und das Ganze steckt so ein bisschen noch in den Kinderschuhen. Einzelne Aspekte sind schon ein bisschen weiter. Weil, ursprünglich hat man mal angefangen, hat nach einzelnen microRNAs geguckt. Zum Beispiel, die microRNA-155 ist im Leberkarzinom überexprimiert. Und ich gucke dann in Patienten mit einem Leberkarzinom, das ist ein Beispiel, ob die microRNA-155 dort im Blut stärker existent ist, kann ich die vermehrt im Blut nachweisen. Da hat man aber festgestellt, dass das eigentlich zu wenig Information ist. Das heißt, zum einen fehlt der Normalisierungsgrund zu wann sage ich, zu was ist es mehr pro Milliliter Blut, oder wie auch immer. Und dann hat man, ist man übergegangen zur Mustererkennung, dass man einfach sehr viele verschiedene kleine RNAs genommen hat, um die in diese Signale einzurechnen, um da drüber generell zu sagen, ob was nicht stimmt. Und da hat man sich eben nicht auf die microRNAs beschränkt, sondern auch auf die Fragmente von längeren RNAs. Was neuerdings noch dazu gekommen ist, sind sogenannte zirkuläre RNAs. Das ist eine RNA- Klasse, die kannte man vorher gar nicht. Das sind Produkte, die beim Spleißen entstehen, das heißt, wenn einzelne mRNA-Stücke miteinander verspleißt werden, und dann eine zirkuläre RNA bilden. Die Dinger sind relativ stabil. Dadurch, dass sie kein freies Ende haben. Auch da gibts Bestrebungen, die zirkulären RNAs als diagnostische Marker im Blut nachzuweisen. Und ganz jüngst gab es letzten Monat ein sehr interessantes Paper, die haben bei Patienten mit Pankreaskrebs repetitive RNAs als diagnostischen Marker identifizieren können. Und das sind kleine RNAs, die normalerweise in den gesunden Zellen gar nicht hergestellt werden. Es sind RNAs, die von Alu-Elementen, das heißt es sind transposable Elemente, die normalerweise still in unserem Genom liegen. Und die Forscher haben identifiziert, dass die von Krebszellen vermehrt sekretiert werden. Also, dass die kleinen RNAs davon vermehrt sekretiert werden. Die haben das Ganze auch noch sehr gut quantifiziert und die konnten das auch über den Pankreaskrebs übertragen. Pankreas ist immer so ein bisschen ein Problem, weil da ist schwer dranzukommen, von der Diagnose her generell schwierig. Und die konnten auch mit 91 bzw. 93 Prozent beim Leber- und Lungen-Karzinom Vorhersagen treffen, aufgrund der Blutanalyse. Und das ist, sind so Einzelaspekte, die hier zusammenkommen. Das eine, dass wir sehr viel mehr lernen müssen, über verschiedene Klassen von RNAs, die wir gar nicht kannten. Also diese repetitiven RNAs, die waren vor ein paar Jahren noch gar nicht bekannt, geschweige denn dass sie aktiv ins Blut sekretiert werden. Und zum anderen, dass wir dann einfach von sehr sehr vielen Patienten Daten sammeln müssen, was haben wir im Blut. Und da gibts sehr viele Störwerte natürlich. Wir haben, die RNA-Signale im Blut unterliegen zum Beispiel einer täglichen Schwankung. Die sind morgens logischerweise nicht so wie sie abends sind. Das heißt, man muss all diese Störkomponenten herausrechnen. Das ist bioinformatisch relativ anspruchsvoll, und man muss da halt einfach Wege finden, um diese Signale vernünftig zu interpretieren, damit man dann auch wirklich eine gute Vorhersagepower darstellen kann.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Also die Hoffnung einer RNA Liquid Biopsy ist, dass man den Krebs so früh wie möglich erkennen kann?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Genau. Also die Hoffnung ist zum einen, den Krebs früher zu erkennen. Aber die andere Hoffnung, wäre auch wirklich ein, im optimalen Fall aus meiner Sicht, ein standardisiertes Verfahren. Das heißt, wir gehen alle sechs Monate zum Schnellcheck, lassen uns Blut abnehmen, das Ganze wird durchgescreent, und dann kann vielleicht nicht mit Sicherheit gesagt werden, welches Organ und welcher Krebs, aber es gibt dann die Aufforderung, jetzt müssen wir irgendwo mal genauer nachschauen. Und das wäre einfach die Hoffnung, die wir tatsächlich haben, die, dass ich realisieren könnte, und, dass wir damit ein Standardverfahren hätten, was damit auch gar nicht so teuer ist, im Vergleich zum Ganzkörper-MRT, dass sich das einfach einbürgern könnte. Da müssen wir aber wirklich noch sehr sehr viel mehr Daten sammeln. Und verschiedene Krebsspezies. Vielleicht müssen wir auch gar nicht auf Krebs beziehen, also ich meine, vielleicht kann man das genauso auf andere Krankheiten beziehen, dass wir irgendwo einzelne Marker finden, oder Markermuster finden, mit denen man in der Lage ist, zu sagen, jetzt sind tiefere Untersuchungen oder nähere Untersuchungen von einzelnen Organen notwendig. Vielleicht sogar als zentraler Teil der Vorsorgeuntersuchung, im besten Fall.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: In der Diagnostik ist RNA also bereits weit verbreitet. Gibt es auch Einsatzbereiche für RNA in der medizinischen Versorgung?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Ja natürlich. Also das hat sich ja auch seit der Covidzeit definitiv herausgestellt, seit dem Übergang von den regulären Impfstoffen zu den mRNA-Impfstoffen. Zur Erklärung noch mal: man gibt die mRNA als ja, man könnte jetzt sagen Wirkstoff tatsächlich, an die Zellen. Die Zellen exprimieren selbst die Antigene, die sie präsentieren und triggern da drauf hin die Immunantwort. Der Trick dabei ist ja, dass ich, nicht wie bei anderen Immunisierungen, das Protein gebe, und damit schon eine Vorauswahl der Antigensequenz, sondern ich lass das den Körper selbst machen. Dadurch ist das sehr viel effizienter. Und das Ganze ist natürlich wahnsinnig einfach anpassbar. Also, wenn man das mit den alten Impfstoffen vergleichen, die auf viraler Basis sind, dass ich ein Virusvektor benutze, um die Antigene herzustellen, dann ist dieses System natürlich sehr sehr einfach anpassbar. Wenn wir jetzt gerade Grippe und Corona angucken, wir haben ja jedes Jahr neue Varianten. Das heißt, wir haben ja unheimlich hohe Rekombinationsraten als auch Mutationsraten dieser beiden Virenklassen. Und Sie kennen ja alle dieses System, oder wir alle kennen dieses System, dass das RKI jedes Jahr den Grippeimpfstoff neu zusammenstellt, nach dem weltweit geguckt wird, welche neuen Grippeviren gibt es, welche neuen Stämme gibt es, Kombination da draus. Und dass man sich da auf drei, vier Varianten beschränkt, wo es eine Prognose gibt, dass diese jetzt eben die wahrscheinlichsten sind, um nach Deutschland reinzukommen. Dann gibts eine Empfehlung, wie die zusammengesetzt werden. Und dann ist erstmal relativ viel molekularbiologische Arbeit notwendig, um diese Grippeimpfstoffe zu variieren oder neu zusammenzustellen. Und das ist bei der mRNA-Impfung deutlich einfacher, weil da kann ich hingehen und kann einfach einzelne Punktmutationen setzen, um einzelne Aminosäuren dann später auszutauschen. Das ist vom molekularbiologischen einfacher und die Zulassungsverfahren sind natürlich auch einfacher, dass ich dann nicht jedes Mal komplette Testphase durchlaufen muss. Das heißt, das wird die Impfstoff-Herstellung und Anpassung auch wesentlich beschleunigen. Habe auch gehört, dass man auch bei der Grippe jetzt umsteigt, von den klassischen Impfstoffen auch zum zu den mRNA-Impfstoffen. Genau. Das wäre der eine Aspekt in irgendeiner Art und Weise, dass, dass ich in die Immunisierung eingreife. Jetzt müssen wir vielleicht auch die Differenzierung machen, was ist CRISPR/Cas eigentlich. Ist CRISPR/Cas ein RNA-basierter Wirkstoff? Ja. Ist es. Die RNA, die Guide RNA, führt ja die Cas9-Nuklease zu dem entsprechenden Lokus. Der Unterschied allerdings zur mRNA-Impfung, die wir eben gerade angesprochen haben ist jetzt, die mRNA-Impfung ist keine genetische Veränderung. Wir reden allerdings bei dem Nutzen von CRISPR/Cas von genetischen Veränderungen. Das heißt, wir reden von einer klassischen Gentherapie. Das heißt, das Erbgut des Patienten, oder auch wenn ich das im Labor mache, des Versuchstieres, wird verändert. Und bei CRISPR/Cas ist das ähnlich. Also, es gibt verschiedenste Ansätze, wie man CRISPR zur Therapie nutzen kann, um defekte Gene auszutauschen, um defekte Gene zu korrigieren. Auch das ist ein Mechanismus, der ja auf der RNA basiert. Dass ich eine Guide RNA für einen genetischen Lokus designe, und lasse da das Genom aufschneiden, lasse das neu zusammenflicken, mit einem InDel dazwischen, dass das Gen kaputt ist. Oder, dass ich noch was dazu gebe für eine homologe Rekombination, dass ich ein Gen auch einflicken kann zusätzlich ins Genom. Auch das müsst man unter RNA basierte Therapien, in dem Fall aber eine genetisch verändernde Therapie, mit einbeziehen. Und dann hätten wir noch die dritte Klasse an RNA-Therapien, dass ich eben kleine RNA-Moleküle appliziere an Zellen oder an einen Patienten, um in die Genexpression einzugreifen. Dann wären wir wieder bei dem Aspekt, dass es eben keine genetische Veränderung ist. Aber ich kann eine microRNA oder eine siRNA transfektieren, in die Zellen. Und kann dann einzelne mRNAs abbauen lassen oder kann mRNAs nicht mehr translatieren lassen. Kann auf diese Art und Weise eben in den Krankheitszustand eingreifen.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Es gibt also verschiedene Therapieansätze auf Basis von RNA. Es gibt die RNA-Impfung, CRISPR/Cas und kleine RNAs, die Gene stilllegen können. Einer der Hauptunterschiede ist, dass die RNA-Impfung, sowie die kleinen RNAs zwar in der Zelle wirken, aber nicht im Zellkern. Wohingegen CRISPR/Cas direkt in unseren Zellkern zur DNA kommt.

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Genau. CRISPR/Cas muss im Zellkern funktionieren, weil es muss in den Zellkern reinkommen, um die DNA aufzuschneiden. Das ist, die ist bei uns Eukaryoten einfach im Zellkern. Die anderen Mechanismen funktionieren eher zytosolisch, das heißt, die mRNA ist zytosolisch. Die beim Coronaimpfstoff verabreicht wird, also auch die siRNAs, bleiben im Zytosol und das Erbgut wird nicht verändert dadurch.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Ich würde gerne noch ausführlicher über die RNA-Impfungen sprechen. Sie haben vorher erwähnt, dass die RNA-Impfungen, die für Corona entwickelt wurden, nun potenziell auch für die Grippe-Impfungen angepasst werden. Gibt es noch weitere Krankheiten, für die RNA-Impfungen helfen könnten?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Generell wurde da sehr viel Forschung reininvestiert. Und die mRNA-Impfung hat jetzt allerdings auch einen zweiten Aspekt noch mit sich gebracht. Einen sehr positiven Effekt, der gerade in den klinischen Studien dabei ist. Und das ist in Kombination mit den CAR-T-Zellen. Das heißt, es gibt jetzt die Möglichkeit, dass man genetisch veränderte T-Zellen generiert von Patienten, bei denen ein Tumor oder eine Krebserkrankung besteht. Und man programmiert die T-Zellen durch eine genetische Veränderung auf diese Tumorzellen. Das passiert mit einem chimären Rezeptor, der ähnlich der dem eigentlichen Antikörper ist, packt die auf die T-Zellen. Und was in der Vergangenheit, in den ersten Trials dieser CAR-T-Zelltherapie notwendig war, dass eben in regelmäßigen Abständen neue T-Zellen transfundiert werden mussten. Und das ist jetzt das Spannende, das konnte man jetzt tatsächlich in den neuen Versionen umgehen. Dass ich einfach hingehe und impfe gegen diese T-Zellen. Das heißt, ich lasse einzelne Zellen noch mal dieses Antigen präsentieren, und kann damit die transfundierte T-Zellpopulation länger am Leben erhalten, und sich am Teilen erhalten. Und das macht die ganze T-Zelltherapie wesentlich einfacher. Und auch effizienter. Also, die ersten klinischen Ergebnisse, die da veröffentlicht wurden, sind extremst vielversprechend, dass man hier ein System gefunden hat, mit der Kombination von den CAR-T-Zellen, als auch mit der Impfung noch mal dagegen hintendran, dass das ein sehr sehr vielversprechender Weg ist, um langfristig viele viele verschiedene Krebsarten vielleicht in den Griff zu bringen. Ich will nicht zu optimistisch sein, aber auf Holz klopfend, könnte das wirklich ein Durchbruch sein.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: CAR-T-Zellen sind ein großes Thema und wir planen einmal eine eigene Podcast Folge dazu zu machen. Aber im Großen und Ganzen geht es um Immunzellen, eben diese T-Zellen, die auf konkrete Krebszellen programmiert werden, damit sie diese angreifen. Diese genetisch veränderten Immunzellen müssen verabreicht werden. Und damit sie länger im Körper aktiv bleiben, kann eine RNA-Impfung helfen. Genau wie jede andere Impfung hilft diese ja, Immunzellen zu trainieren. Und genau das Gleiche macht diese Impfung, damit die T-Zellen trainiert sind, und weiterhin aktiv gegen die Krebszellen vorgehen können. Welche weiteren RNA-Therapieansätze könnte man denn gegen Krebs einsetzen?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Genau. Also es gibt dieses eine System, dass man über die Impfung die CAR-T-Zellen länger am Leben lässt. Das ist ein wesentlicher Aspekt. Es gibt leider, das ist der Stand von letztem Jahr, erst drei verschiedene zugelassene siRNA-Therapien. Das heißt, dass man kleine RNAs appliziert, um in einen Krankheitszustand einzugreifen. Also, ich meine das ist ja generell ein sehr verlockendes System, dass ich quasi eine kleine RNA appliziere, um einen Wachstumsfaktor zum Beispiel zu inhibieren, der Krebszellen besser sich teilen lässt. Oder dass man auf die Art und Weise irgendwie in die ganze Sache interferiert. Da gibts, obwohl das Potenzial extrem groß ist, leider erst drei Zulassungen, die wirklich als normale Medikamente. Das eine ist das Patisiran, und die ist 2018 erst zugelassen worden. Das heißt, da gibts sehr viel Forschungsbedarf tatsächlich noch, sowohl in das Design der kleinen RNAs, als auch in das Delivery von den kleinen RNAs, dass die effizient da rein transportiert werden. Das Patisiran wirkt gegen die TDR-mRNA, das ist ein Serumprotein, und das ist bei der vererbbaren Amyloidose. Da gibts einzelne Mutationen, in der TDR-mRNA, und das führt dann dazu, dass sich Plaques bilden, dass sich die Tetramere, die sich da auflösen, dann ablagern, in den Herzkranzgefäßen oder auch in neuronalen Geweben. Und das gibt dann relativ große Probleme. Man kann das Ganze dann behandeln, indem man die TDR-mRNA durch siRNA attackiert um diese ganzen Plaque-bildenden Proteine runterzuregulieren. Und das funktioniert eigentlich ganz gut. Und da gibts jetzt sehr sehr viele Studien in den ersten Phasen, dass man entweder antivirale siRNAs appliziert, gegen Viren, die wir dann noch nicht bilden. Oder es gibt Ansätze gegen die Huntington-Krankheit, dass man das Huntingtin, was mutiert ist, herunterreguliert. Also verschiedenste Ansätze, um Wachstumsfaktoren oder auch Transkriptionsfaktoren zu attackieren, die wesentlich zum Krankheitszustand beitragen.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Ich würde gerne noch einmal auf CRISPR/Cas zurückkommen, dass Sie vorher bereits kurz erwähnt haben. Könnten sie CRISPR/Cas noch genauer erklären? Und warum gilt diese Genschere, die Veränderungen an der DNA macht, als RNA-basierte Therapie?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Also, CRISPR/Cas ist eigentlich ein bakterielles Immunsystem. So hat man es tatsächlich in der, in der Grundlagenforschung auch identifiziert. Das heißt, die Bakterien gehen hin, und wenn sie eine Virus- oder Phagen-, man nennt das ja meistens Phagen bei den Bakterien, wenn die eine Infektion überlebt haben, nehmen die ein kleines Stück des Phagengenoms und kopieren das in ihr eigenes Genom rein. Das ist das sogenannte CRISPR-Array. Und von diesen kleinen Stückchen stellen die diese Guide RNAs her und beladen damit die Cas9-Nuklease. Das heißt, kommt derselbe Virus noch mal in die Bakterienzelle, existiert eine Nuklease, die durch eine kleine Guide RNAs auf diese Virusgenome programmiert ist. Über die Bindung der homologen Basen wird diese Cas9-Nuklease zu diesen Virengenomen hingezogen. Wir reden von doppelsträngigen DNA-Genomen. Und die Cas9-Nuklease schneidet die dann einfach kaputt. So kann man es tatsächlich zusammenfassen. Das heißt, die Forscher haben erkannt, dass es hier eine programmierbare Nuklease gibt. Nuklease ist ein Enzym, das Nukleinsäure kaputtschneidet. Aber die hier wäre jetzt programmierbar. Man kennt ganz viele Nukleasen, die sind entweder unspezifisch, dass sie DNA generell ganz kleinschnipseln, egal welche Sequenz das Ganze hat. Oder sie sind extrem spezifisch, zum Beispiel Restriktionsendonukleasen, dass die immer dieselbe Sequenz schneiden, von sechs oder vier Basen. Aber was man hier jetzt gefunden hat, ist eine Nuklease, die ich mit einer kleinen RNA versehen kann. Und dadurch programmieren kann, welche DNA aufgeschnitten wird. Jetzt, eine kleine RNA, das kann man sich relativ einfach bestellen, das heißt, wenn man die am Computer designt, kann man die bei diversen Firmen einfach für relativ wenig Geld synthetisieren lassen. Das heißt ich fusioniere das zusammen und habe dadurch eine Nuklease, die prinzipiell jede Stelle im Genom, die ich mir raussuche, schneiden kann. Und dadurch, dass wir ja jetzt viele Genomdaten haben, dadurch, dass wir jetzt von vielen Organismen Genomdaten haben, dadurch dass wir von vielen Individuen Genomdaten haben, ist es dann auch möglich, die Stellen im Genom rauszusuchen, die es sich lohnt aufzuschneiden. Gehen wir wieder zurück zum eigentlichen Therapiefall. Es gibt irgendeine Mutation im Genom, die eine Krankheit auslöst, dann kann man hier hingehen und versuchen, das Ganze zu korrigieren. So, korrigieren soll jetzt natürlich nicht heißen, dass ich über der, dass der Forscher über der Evolution steht. Sondern es meint in dem Sinne, dass wenn es völlig klar ist, dass wenn das hier eine Mutation ist, die da zur Fehlfaltung oder zur Fehlfunktion von einem Protein führt, und man weiß genau von anderen Allelen, oder von anderen Patienten, oder von gesunden Organismen, wie das Ganze korrekt aussehen würde. Könnte ich hingehen und könnte dort aufschneiden. Man kann dann ein zweites Konstrukt dazu geben, das heißt, dann wird homolog rekombiniert, und das heißt, ich kann die DNA spezifisch aufschneiden und kann diese Stelle korrigieren. Das sind alles Mechanismen, die vom Labor her früher auch bekannt waren. Das heißt, das konnte man in, bei Labortieren oder bei den normalen Modellorganismen auch durchführen. Und das wäre auch, ein beschränktes Maß, auch im Sinne der Gentherapie, beim einzelnen Patienten möglich. Aber es ist durch CRISPR/Cas jetzt einfach so um ein Vielfaches einfacher geworden. Das heißt, das CRISPR/Cas System ist, man könnte sich das vorstellen, wenn man an die Gentherapie beim Patienten denkt, wenn man wirklich von ganz einfachen Holzbausteinen zu einem Legotechnik System übergehen würde. Man kann deutlich mehr und einfacher tatsächlich bewerkstelligen. Und das auch in einer größeren Anzahl. Das heißt, man kann sehr sehr viel mehr Veränderung tatsächlich einführen. Und von daher stellt das schon eine extrem nützliche oder auch vielversprechende Basis dar, wie man das einsetzen könnte, um vererbbare Krankheiten tatsächlich zu korrigieren. Die große Unterscheidung zu allen RNA-basierten Wirkstoffen, wie man das an siRNA, mRNA oder auch microRNA, wenn ich die appliziere, dann ist das hier die große Unterscheidung, dass es eine Gentherapie ist. Das heißt, ich verändere das Erbgut des Patienten.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Wie man sieht, tut sich wirklich einiges im Bereich der RNA-Therapien. Was denken Sie, wie wird sich die Forschung in den kommenden zehn Jahren weiterentwickeln?

Professor Martin Simon: Professor Martin Simon: Ich formuliere es jetzt einfach anders. Ich setze viel Hoffnung in die Weiterentwicklung von den CAR-T-Zellen und der Impfung dagegen, im Sinne der Krebstherapie. Das ist etwas, wo ich auch persönlich sehr sehr viel Hoffnung reinsetze. Ich setze sehr viel Hoffnung auch in die Weiterentwicklung von den mRNA-Impfstoffen, dass wir verträglichere, soll nicht heißen, dass die alten Impfstoffe nicht verträglich waren, aber einfachere, schneller zugelassene Impfstoffe haben. Weil ich könnte mir vorstellen, dass Epidemien von neuen Viren zunehmen werden, durch den weltweiten Reiseverkehr. Das heißt, es wird einfach die Entstehung von neuen Virenstämmen extrem begünstigen. Und wir hätten damit ein System, mit dem wir auch dagegen vorgehen könnten. Und ich setze auch sehr sehr viel Hoffnung in den Aspekt, dass wir mehr RNA-Klassen als Wirkstoffe tatsächlich analysiert bekommen werden. Das ist ein Ding, was vielleicht noch am längsten dauert, für die Masse an Wirkstoffen, und die ganz klare Aufforderung, auch mehr auf die Grundlagenforschung zu gucken. Weil wir verarbeiten da nicht nur medizinische Daten, sondern auch sehr sehr viel Wissen, was wir bei Modellorganismen, sei das von, ich komme von den Paramecien her, irgendwie von den Nematoden, von Pflanzen auch, lernen können. Und das hat sich in der letzten Zeit immer gezeigt, dass es sehr lohnend ist, diese Daten der Grundlagenforschung auf den Menschen zu übertragen. Und das war auch immer erfolgreich, sei das jetzt bei den kleinen RNAs, sei das bei der Telomerase, sei das bei CRISPR/Cas. Wir reden in Wirklichkeit bei CRISPR/Cas von Grundlagenforschung bei Bakterien, die das ganze ermöglicht haben. Deswegen auch so ein bisschen meine Hoffnung, dass wir mehr Grundlagenforschung machen können, um uns mehr Ideen zu holen, um dann vielleicht auch die nächsten und übernächsten Tools schon mal mit in Betracht zu ziehen, um quasi Krebs Herr zu werden, um generellen Zivilisationskrankheiten Herr zu werden. Und vielleicht auch meine Hoffnung, das Ganze nicht abdrehen zu lassen und in den Medien, so wie wir es hier auch versuchen, seriös darzustellen, um klarzumachen, was sinnvolle Forschung darstellt, die jetzt vielleicht im ersten Moment obskur erscheint. Warum macht jetzt irgendeiner RNA-Analysen an einem ein Millimeter langen Würmchen? Aber es ist die Grundlage dessen, was ich dann später übertragen kann. Es gibt einfach Modellorganismen, da kann ich gute Forschung einfacher dran machen. Überlegen wir einfach mal wirklich, Vererbungsforschung, was mit der Zygote passiert, und was beide, das lässt sich am Menschen und am Nager nicht realisieren. Also entweder analysiere ich die Zygote molekular, dann kann ich aber keinen Organismus mehr rauskriegen und gucken, wie sich das Ganze ausgewirkt hätte. Das heißt, wir können diese Forschung einfach am Säuger nicht machen. Das heißt, wir müssen uns Ideen an anderen Organismen holen, wo wir das einfacher machen können. Sonst lässt es sich tatsächlich nicht realisieren. Und das ist meine Hoffnung, dass wir wirklich ein gesundes Maß an Grundlagenforschung mit in die medizinische Forschung einfließen lassen können, um damit neue Ideen zu kriegen und damit neue Wege zu finden, auch Erklärungen zu finden, für viele Phänomene, die wir jetzt einfach definitiv nicht erklären können.

Barbara Strobl: Barbara Strobl: Die RNA ist in der medizinischen Diagnostik also schon weit verbreitet, und es gibt auch mehrere Möglichkeiten für RNA-Therapien, wie zum Beispiel die RNA-Impfung, Gentherapien mit Hilfe von CRISPR/Cas, sowie kleine RNAs, die Gene stilllegen können. Einiges davon ist schon heute möglich, zum Beispiel haben viele von uns während der Coronapandemie eine RNA-Impfung bekommen. Andere Therapiemöglichkeiten werden zurzeit noch erforscht und entwickelt, könnten aber bald Teil der medizinischen Versorgung sein. Wer mehr über RNA erfahren möchte, kann sich die Folge 31 anhören mit dem Titel: RNA - Was ist das genau? Zum Thema Gentherapie erfahrt ihr mehr in der Folge 22 mit dem Titel: Gentherapie - Von der Virushülle zum Medikament und über Liquid Biopsies erfahrt ihr mehr in der Folge 15 mit dem Titel: Liquid Biopsy - Tumoren auf der Spur. Habt ihr gewusst, dass RNA-Impfungen eine große Hoffnung gegen Krebs darstellen? Antwortet uns auf unserer Homepage www.ghga.de/de/codedeslebens. Dieser Podcast wurde präsentiert von GHGA. Wir bieten Infrastruktur, in welche Genomdaten, sowie weitere medizinische Daten sicher gespeichert und kontrolliert zugänglich gemacht werden können. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert und ist Teil der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur. Weitere Informationen findet ihr unter www.ghga.de. Vielen Dank fürs Zuhören und herzlichen Dank an unseren heutigen Gast Professor Martin Simon. Bis zum nächsten Mal!