Gentherapie: Wie moderne Genmedizin Krankheiten an der Ursache behandelt

Die moderne Medizin erlebt derzeit einen grundlegenden Wandel: Statt Krankheiten ausschließlich mit Medikamenten zu behandeln, rücken zunehmend präzise Eingriffe auf molekularer Ebene in den Fokus. Ziel der Gentherapie ist es, krankheitsverursachende genetische Veränderungen zu korrigieren, zu ergänzen oder gezielt auszuschalten. Dadurch lassen sich bestimmte Erkrankungen dauerhaft heilen oder zumindest langfristig kontrollieren – häufig bereits nach einer einzigen Behandlung.

Was mit ersten klinischen Studien Anfang der 1990er-Jahre begann, hat sich inzwischen zu einem der dynamischsten Forschungsgebiete der modernen Medizin entwickelt. In der Europäischen Union sind bereits zahlreiche Gentherapeutika als Arzneimittel für neuartige Therapien (Advanced Therapy Medicinal Products, ATMPs) zugelassen und finden zunehmend Eingang in die klinische Versorgung.

In diesem Artikel erfahren Sie:

• was Gentherapien sind und wie sie funktionieren,
• welche Rolle Viren und andere Vektoren beim Transport genetischer Informationen spielen,
• welche Krankheiten bereits erfolgreich behandelt werden können,
• und warum Gentherapien als Meilenstein der modernen Medizin gelten.

Was ist Gentherapie?

Unter einer Gentherapie versteht man ein medizinisches Verfahren, bei dem Nukleinsäuren (DNA oder RNA) gezielt in Körperzellen eingebracht werden, um genetische Informationen zu ergänzen, zu korrigieren oder gezielt zu verändern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Arzneimitteln, die überwiegend Symptome behandeln oder Krankheitsprozesse beeinflussen, setzt die Gentherapie unmittelbar an den molekularen Ursachen einer Erkrankung an.

In der Europäischen Union gilt ein Gentherapeutikum als biologisches Arzneimittel, dessen Wirkstoff rekombinante Nukleinsäuren enthält oder aus diesen besteht. Klassische Impfstoffe gegen Infektionskrankheiten zählen rechtlich nicht zu dieser Arzneimittelgruppe.

Gentherapie für Typ-2-Diabetes in klinischer Entwicklung

Ein Pharmaunternehmen aus den USA arbeitet an einer Gentherapie, die GLP-1 im Körper selbst aktiviert. Ziel ist – im Gegensatz zu den „Abnehmspritzen“ – eine einmalige Behandlung für Typ-2-Diabetes mit weniger Nebenwirkungen. Die ersten Studien am Menschen laufen seit Mai 2026.

Da Gentherapien den zugrunde liegenden Gendefekt adressieren, werden sie häufig als Kausaltherapie bezeichnet. Ihr Ziel besteht darin, genetische Sequenzen zu regulieren, zu reparieren, zu ersetzen, hinzuzufügen oder gezielt zu entfernen. Die behandelten Körperzellen erhalten gewissermaßen einen neuen genetischen „Bauplan“, der sie befähigt, fehlende oder fehlerhafte Proteine wieder korrekt zu bilden beziehungsweise krankheitsverursachende Genaktivitäten zu unterdrücken.

Ursprünglich wurden Gentherapien vor allem zur Behandlung seltener monogenetischer Erbkrankheiten entwickelt. Heute umfasst ihr Einsatzgebiet deutlich mehr Krankheitsbilder. Neben verschiedenen erblichen Stoffwechsel- und Immundefekten kommen Gentherapien inzwischen auch bei bestimmten Krebserkrankungen, einzelnen Virusinfektionen wie HIV sowie ausgewählten neurodegenerativen Erkrankungen zum Einsatz.

Da Nukleinsäuren Zellmembranen nicht selbstständig überwinden können, benötigen sie geeignete Transportsysteme, sogenannte Vektoren. Diese dienen als Transportvehikel für das therapeutische Erbmaterial und werden deshalb häufig anschaulich als „Gentaxis“ bezeichnet. Meist handelt es sich um gentechnisch veränderte Viren, deren krankmachende Eigenschaften entfernt wurden. Sie transportieren das therapeutische Gen sicher in die Zielzellen und – je nach Verfahren – bis in den Zellkern.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Anwendungsformen der Gentherapie:

• In-vivo-Gentherapie: Das therapeutische Gen wird direkt in den Körper eingebracht, beispielsweise durch eine Injektion.
• Ex-vivo-Gentherapie: Zellen werden dem Patienten zunächst entnommen, außerhalb des Körpers genetisch verändert und anschließend wieder übertragen. Dieses Verfahren ist aufwendiger, ermöglicht jedoch eine präzisere Qualitätskontrolle vor der Rückgabe der behandelten Zellen.

In Wissenschaft und Medizin wird außerdem zwischen zwei grundlegend unterschiedlichen Formen der Gentherapie unterschieden.

Bei der somatischen Gentherapie werden ausschließlich Körperzellen – beispielsweise Blut-, Muskel- oder Immunzellen – genetisch verändert. Die vorgenommenen Veränderungen betreffen ausschließlich den behandelten Patienten und werden nicht an nachfolgende Generationen vererbt. Alle derzeit in der Europäischen Union zugelassenen Gentherapien gehören zu dieser Kategorie.

Davon zu unterscheiden ist die Keimbahntherapie, bei der genetische Veränderungen an Ei-, Samen- oder frühen Embryonalzellen vorgenommen würden. Solche Eingriffe wären vererbbar und würden an nachfolgende Generationen weitergegeben. Aufgrund erheblicher ethischer und sicherheitsrelevanter Bedenken ist die Keimbahntherapie in Deutschland und der gesamten Europäischen Union verboten.

Wie gelangen Gene in die Zielzellen?

Damit eine Gentherapie wirken kann, muss das therapeutische Erbmaterial zunächst in die Zielzellen gelangen. Da DNA und RNA aufgrund ihrer Größe und ihrer negativen elektrischen Ladung die Zellmembran nicht selbstständig überwinden können, sind spezielle Transportsysteme erforderlich. Diese werden als Vektoren bezeichnet.

Ihre Aufgabe besteht darin, die therapeutische Nukleinsäure sicher durch den Körper bis in die Zielzellen zu transportieren und dort freizusetzen. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen viralen und nicht-viralen Vektoren.

Virale Vektoren: Umfunktionierte Viren als „Gentaxis“

Virale Vektoren nutzen eine Eigenschaft, die Viren von Natur aus besitzen: Sie können ihr genetisches Material besonders effizient in menschliche Zellen einschleusen. Für die Gentherapie werden diese Viren jedoch gentechnisch so verändert, dass sie sich nicht mehr vermehren und keine Erkrankungen mehr auslösen können.

Dazu entfernen Forscher die Gene, die für die Vermehrung und krankmachende Eigenschaften verantwortlich sind. Zurück bleibt die Virushülle als biologisches Transportsystem. Anschließend wird sie mit dem therapeutischen Gen beladen.

Nach der Verabreichung bindet der Vektor an die Oberfläche der Zielzelle und wird von dieser aufgenommen. Im Zellinneren gelangt er bis zum Zellkern, wo das therapeutische Erbmaterial freigesetzt wird. Je nach verwendetem Vektor bleibt dieses dort als eigenständiges genetisches Element erhalten oder wird dauerhaft in das Genom der Zelle integriert.

Zu den wichtigsten viralen Vektoren zählen Adeno-assoziierte Viren (AAV). Sie gelten heute als Standard für viele In-vivo-Gentherapien, da sie ihr genetisches Material in der Regel nicht dauerhaft in das Erbgut der Zielzellen einbauen. Stattdessen verbleibt dieses meist als eigenständige DNA-Struktur im Zellkern und kann dort über längere Zeit aktiv bleiben.

Lentiviren werden dagegen vor allem bei Ex-vivo-Gentherapien eingesetzt. Sie integrieren das therapeutische Gen dauerhaft in das Genom der behandelten Zellen. Dadurch wird die genetische Information auch bei späteren Zellteilungen an die Tochterzellen weitergegeben – ein entscheidender Vorteil beispielsweise bei der Herstellung von CAR-T-Zellen.

Gibt es auch Vektoren ohne Viren?

Obwohl virale Vektoren heute den Goldstandard vieler Gentherapien darstellen, besitzen sie auch Einschränkungen. So können sie beispielsweise Immunreaktionen auslösen oder nur eine begrenzte Menge genetischen Materials transportieren. Deshalb wird intensiv an alternativen Transportsystemen geforscht.

Lipid-Nanopartikel (LNPs) gehören zu den wichtigsten nicht-viralen Vektoren. Dabei wird die therapeutische DNA oder RNA in winzige Fettpartikel eingeschlossen. Diese schützen das empfindliche Erbmaterial vor dem Abbau im Körper und erleichtern den Transport durch die Zellmembran. LNPs erlangten insbesondere durch die mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 große Bekanntheit. Auch für zukünftige Gentherapien gelten sie als vielversprechende Alternative zu viralen Vektoren.

Warum dauert die Entwicklung von Medikamenten so lang?

Medikamente durchlaufen verschiedene Phasen vom Anfang der Entwicklung bis nach der Zulassung und Markteinführung. Das Erreichen oder Verfehlen solcher Meilensteine erweckt häufig Aufmerksamkeit. Was sind die Zeitfresser und Kostentreiber?

Synthetische Polymere wie Polyethylenimin (PEI) sind eine weitere Möglichkeit. Diese Stoffe binden die DNA und bilden stabile Komplexe, die von den Zellen aufgenommen werden können. Im Zellinneren nutzen sie den sogenannten Protonenschwamm-Effekt. Dabei entsteht ein osmotischer Druck, der die Membran der Transportbläschen aufbrechen kann. Dadurch wird das therapeutische Erbmaterial freigesetzt und steht der Zelle zur Verfügung.

Neben biologischen und chemischen Ansätzen existieren auch physikalische Methoden zum Gentransfer. Eine der bekanntesten ist die Elektroporation. Hierbei erzeugen kurze elektrische Impulse vorübergehend winzige Poren in der Zellmembran. Durch diese Öffnungen kann das genetische Material direkt in die Zellen gelangen. Die Elektroporation gehört zu den ältesten Verfahren der Molekularbiologie und wird bis heute insbesondere in Laboren sowie bei bestimmten Ex-vivo-Anwendungen eingesetzt.

Arzneimittel für neuartige Therapien (ATMP): Einordnung und Bedeutung

Die Abkürzung ATMP steht für Advanced Therapy Medicinal Products, auf Deutsch Arzneimittel für neuartige Therapien. Dabei handelt es sich um eine spezielle Kategorie biologischer Arzneimittel, die auf Genen, Zellen oder Geweben basieren. ATMPs bilden einen regulatorischen Rahmen für besonders innovative Therapieverfahren, bei denen klassische pharmazeutische Ansätze nicht mehr ausreichen. Sie umfassen Therapien, die direkt in biologische Strukturen des menschlichen Körpers eingreifen und dort funktionelle Veränderungen bewirken.

RNA-Medikamente: Was können sie und wo werden sie produziert?

Der erste mRNA-Impfstoff der Welt war nur der Anfang: Insgesamt bieten RNA-basierte Medikamente ein großes Potenzial für den Pharma-Standort Deutschland. Bereits heute werden solche Arzneimittel und ihre Komponenten hierzulande produziert.

In der Europäischen Union werden ATMPs durch die Verordnung (EG) Nr. 1394/2007 sowie die Richtlinie 2001/83/EG geregelt. Dabei unterscheidet man drei Hauptkategorien:

1. Gentherapeutika: Hierzu gehören Arzneimittel, die rekombinante Nukleinsäuren enthalten oder aus solchen bestehen. Ziel ist es, genetische Informationen gezielt zu verändern, etwa durch das Ersetzen defekter Gene, das Ergänzen fehlender genetischer Informationen, oder das gezielte Abschalten krankmachender Gene. Ein Beispiel sind moderne Zelltherapien wie CAR-T-Zell-Therapien, bei denen patienteneigene Immunzellen genetisch so verändert werden, dass sie Krebszellen gezielt erkennen und angreifen können.

2. Somatische Zelltherapeutika: Diese Kategorie umfasst Therapien, bei denen Zellen oder Gewebe außerhalb des Körpers oder durch bestimmte Verfahren so verändert werden, dass sich ihre biologischen Eigenschaften oder Funktionen wesentlich unterscheiden. Typischerweise werden dabei körpereigene Zellen entnommen, im Labor verarbeitet und anschließend wieder verabreicht, um gezielt therapeutische Effekte zu erzielen.

3. Tissue-Engineered Products (TEP): Dabei handelt es sich um biotechnologisch hergestellte Gewebeprodukte, die zur Regeneration, Reparatur oder zum Ersatz von menschlichem Gewebe eingesetzt werden. Ziel ist es, geschädigte Gewebestrukturen funktionell wiederherzustellen oder zu ersetzen.

Im Unterschied zu klassischen Arzneimitteln, die meist aus chemisch definierten Wirkstoffen oder rekombinanten Proteinen bestehen, nutzen ATMPs lebende Zellen, genetisches Material oder Gewebestrukturen als therapeutische Grundlage. Diese Therapien kommen vor allem bei schweren, oft seltenen oder bislang nicht ausreichend behandelbaren Erkrankungen zum Einsatz. Häufig ist dabei eine einmalige Behandlung ausreichend, um langfristige oder sogar dauerhafte therapeutische Effekte zu erzielen.

ATMPs unterliegen in der Europäischen Union einem zentralisierten Zulassungsverfahren durch die Europäische Arzneimittelagentur (EMA). Die wissenschaftliche Bewertung erfolgt durch ein spezielles Gremium, das Committee for Advanced Therapies (CAT). Dieses Verfahren soll sicherstellen, dass innovative Therapien trotz ihrer Komplexität nach einheitlichen und strengen Standards geprüft werden, bevor sie in der klinischen Versorgung eingesetzt werden.

Zugelassene Gentherapien: Welche Krankheiten bereits behandelt werden können

Die Gentherapie hat in den vergangenen Jahren den Schritt von der experimentellen Forschung in die klinische Versorgung geschafft. In der Europäischen Union sind mittlerweile mehrere Gentherapeutika zugelassen, die vor allem bei schweren, seltenen oder bislang kaum behandelbaren Erkrankungen eingesetzt werden.

Die wichtigsten Anwendungsfelder lassen sich in vier große Gruppen einteilen:

1. Krebserkrankungen (Hämatologie und onkologische Gentherapien)

Ein zentrales Einsatzgebiet moderner Gentherapien ist die Behandlung bestimmter Blut- und Lymphkrebserkrankungen. Besonders etabliert hat sich hier die CAR-T-Zell-Therapie, eine Form der ex vivo Gentherapie, bei der körpereigene Immunzellen genetisch so verändert werden, dass sie Krebszellen gezielt erkennen und zerstören können.

Zu den zugelassenen Therapien gehören unter anderem:

• Akute lymphatische Leukämie (ALL) Behandlung mit CAR-T-Produkten wie Kymriah oder Aucatzyl.
• B-Zell-Lymphome (z. B. diffuses großzelliges B-Zell-Lymphom, follikuläres Lymphom) Therapien wie Yescarta oder Breyanzi.
• Mantelzelllymphom Behandlung mit Tecartus.
• Multiples Myelom Einsatz von Abecma oder Carvykti.
• Malignes Melanom Behandlung mit dem onkolytischen Virus Imlygic bei fortgeschrittenen Fällen.
• Blasenkrebs (nicht-muskelinvasiv) Therapie mit Adstiladrin.

2. Seltene monogenetische Erbkrankheiten

Ein klassisches Einsatzgebiet der Gentherapie sind Erkrankungen, die durch einen Defekt in einem einzelnen Gen verursacht werden. Hier kann die Therapie häufig eine fehlende genetische Funktion ersetzen oder korrigieren.

• Spinale Muskelatrophie (SMA) Behandlung mit Zolgensma (Genersatztherapie bei Kleinkindern mit schwerer Verlaufsform).
• Hämophilie B Therapie mit Hemgenix.
• Schwerer kombinierter Immundefekt (ADA-SCID) Behandlung mit Strimvelis.
• Metachromatische Leukodystrophie (MLD) Therapie mit Libmeldy.
• AADC-Mangel Behandlung mit Upstaza.
• Wiskott-Aldrich-Syndrom Gentherapeutischer Ansatz mit Waskyra.
• Dystrophe Epidermolysis bullosa Therapie mit Vyjuvek.

3. Bluterkrankungen (Hämoglobinopathien)

Ein weiteres wichtiges Feld ist die Behandlung genetisch bedingter Blutbildungsstörungen. Hier kommen zunehmend auch moderne Gene-Editing-Verfahren zum Einsatz, insbesondere CRISPR/Cas9-basierte Ansätze.

• Beta-Thalassämie und Sichelzellerkrankung Behandlung mit Casgevy, der ersten in der EU zugelassenen CRISPR-basierten Therapie.

4. Erbliche Augenerkrankungen

Auch in der Augenheilkunde hat die Gentherapie bereits praktische Anwendungen gefunden, insbesondere bei seltenen genetischen Netzhauterkrankungen.

• Lebersche kongenitale Amaurose / erbliche Netzhautdystrophien (RPE65-Mutation) Behandlung mit Luxturna zur Wiederherstellung der Sehfunktion bzw. Verlangsamung des Sehverlusts.

Was sind Biopharmazeutika?

Der Anteil biotechnologisch hergestellter Medikamente oder kurz Biopharmazeutika am weltweiten Pharmamarkt wächst – doch wie genau unterscheiden sie sich von herkömmlich hergestellten Arzneimitteln, wie werden sie produziert und was sind Biosimilars?

Die heute zugelassenen Gentherapien richten sich überwiegend an Patienten mit schweren, chronischen oder lebensbedrohlichen Erkrankungen, für die herkömmliche Therapien nur begrenzte Wirkung zeigen. Viele dieser Behandlungen zeichnen sich durch ein gemeinsames Merkmal aus: Sie sind auf eine langfristige oder potenziell dauerhafte Wirkung ausgelegt und werden häufig nur einmalig verabreicht.

Die Entwicklung der Gentherapie ist jedoch auch von Rückschlägen geprägt. Ein bekanntes Beispiel ist die erste in Europa zugelassene Gentherapie Glybera, die trotz wissenschaftlicher Pionierleistung später aufgrund geringer wirtschaftlicher Nachfrage wieder vom Markt genommen wurde.

Risiken und Herausforderungen der Gentherapie

Neben unmittelbaren medizinischen Nebenwirkungen, wie sie auch bei anderen Therapien auftreten können, bergen Gentherapien eine Reihe von technischen, biologischen, ökonomischen und ethischen Risiken, die weit über klassische Arzneimittelrisiken hinausgehen.

Hier ist eine Übersicht der spezifischen Risiken:

1. Biologische und technische Risiken auf Zellebene

• Insertionsmutagenese (Tumorbildung): Bei Verwendung integrierender Vektoren (z. B. Retroviren) besteht das Risiko, dass das neue Gen an einer ungünstigen Stelle im Genom eingebaut wird. Dies kann zelleigene Gene aktivieren, die Krebserkrankungen wie Leukämie auslösen können.
• Off-Target-Effekte: Bei Verfahren wie CRISPR/Cas9 kann die „molekulare Schere“ an Stellen schneiden, die der Zielsequenz ähnlich sind, aber nicht verändert werden sollten. Dies kann zu unbeabsichtigten Mutationen führen.
• Genomische Instabilität (Chromothripsis): Doppelstrangbrüche der DNA können in seltenen Fällen zu einem katastrophalen Zerfall von Chromosomen führen, die sich anschließend chaotisch neu zusammensetzen. Solche Reorganisationen wirken hochgradig onkogen (krebserzeugend).
• Bystander-Editing: Beim Base Editing können versehentlich auch benachbarte Basen innerhalb des „Editing-Fensters“ chemisch verändert werden, was die Präzision beeinträchtigt.

2. Sicherheitsrisiken durch Vektoren

• Vermehrungsfähige Vektoren: Es besteht das theoretische Risiko, dass die eigentlich entschärften Transportviren durch Rekombination ihre Fähigkeit zur Vermehrung zurückgewinnen.
• Vektor-Shedding (Umweltrisiko): Therapeutische Vektoren können über Körperflüssigkeiten oder Ausscheidungen des Patienten in die Umwelt gelangen. Dieses Risiko des Ausscheidens wird in Zulassungsverfahren intensiv geprüft, um eine Gefährdung Dritter auszuschließen.
• Immunologische Barrieren: Das Immunsystem kann den Vektor als Fremdkörper erkennen und bekämpfen. Dies kann nicht nur die Wirksamkeit neutralisieren, sondern auch schwere Organläsionen auslösen. Zudem kann eine einmalige Bildung von Antikörpern gegen einen Vektor eine notwendige Zweitanwendung unmöglich machen.

3. Ökonomische und versorgungsstrukturelle Risiken

• Mangelnde wirtschaftliche Rentabilität: Da Gentherapien oft für extrem kleine Patientenzahlen entwickelt werden, ist ihr Markterfolg unsicher. Ein prominentes Beispiel ist Glybera®, das trotz Zulassung aufgrund mangelnder Profitabilität vom Markt genommen wurde.
• Das „Einmal-Zahlungs-Dilemma“: Im Gegensatz zu chronischen Therapien werden die Kosten für Gentherapien (oft Millionenbeträge) sofort und in voller Höhe fällig. Dies stellt für die Budgets der Krankenkassen ein massives finanzielles Risiko dar, insbesondere wenn der langfristige Erfolg der Heilung zum Zeitpunkt der Zahlung noch nicht garantiert ist.

4. Ethische und gesellschaftliche Risiken

• Keimbahn-Übertragung: Es besteht das Risiko einer unbeabsichtigten Veränderung von Keimzellen (Sperma- oder Eizellen), wodurch genetische Modifikationen an zukünftige Generationen weitergegeben würden. Dies ist ethisch hochumstritten und in vielen Ländern gesetzlich verboten.
• Epigenetische Verantwortung: Bei der Epigenom-Editierung werden keine DNA-Sequenzen geschnitten, aber Modifikationen vorgenommen, die ebenfalls potenziell vererbt werden könnten („Imprinting“), was langfristige evolutionäre Folgen haben könnte.
• Genetisches Enhancement und soziale Spaltung: Die Verfügbarkeit präziser Geneditierungswerkzeuge weckt Sorgen vor einem „Optimierungsdruck“. Sollten Gentherapien zur Verbesserung menschlicher Merkmale (z. B. kognitive Fähigkeiten) eingesetzt werden, könnte dies die soziale Ungleichheit verschärfen, da nur privilegierte Schichten Zugang dazu hätten.