COVID-19

Arzneimittel und Impfstoffe: Ohne Gentechnik geht es nicht

Für die Gesundheit ist Gentechnik selbstverständlich: Aktuell sind in Deutschland 280 Arzneimittel mit 232 Wirkstoffen auf dem Markt, die gentechnisch hergestellt sind. Viele weitere befinden sich in klinischen Tests. Von den neu zugelassenen Wirkstoffen stammt bereits jeder zweite aus einer Gentechnik-Anlage. Vor allem bei der Entwicklung von Impfstoffen - wie aktuell gegen das neuartige Corona-Virus Sars-CoV-2 - geht ohne Gentechnik gar nichts. In der Medizin ist sie inzwischen allgemein akzeptiert. Doch das war nicht immer so.

Corona Impfstoff

COVID-19: Gut, dass es die Gentechnik gibt. Wie wichtig gentechnische und neue molekularbiologische Verfahren gerade im Kampf gegen neue Infektionskrankheiten sein können, zeigt die aktuelle Corona-Pandemie. Innerhalb weniger Wochen gelangen Isolierung und genetische Entschlüsselung des Virus - in einer so kurzen Zeit, wie es bis vor kurzem noch unvorstellbar schien. Damit konnten geeignete PCR-Tests entwickelt werden, um schnell infizierte Personen erkennen zu können.

Auch die Entwicklung von Impfstoffen läuft auf Hochtouren. Nach einer Übersicht der WHO gibt es derzeit 44 Erfolg versprechende Kandidaten. Die meisten beruhen auf neuen gentechnischen Konzepten. Einige nutzen bekannte harmlose Viren als Vektoren. Sie wurden gentechnisch so verändert, dass sie äußerlich dem Sars-CoV-2-Virus gleichen, jedoch ohne eine COVID-19-Erkrankung auslösen zu können – aber dennoch eine gezielte Immunantwort hervorrufen. Bei anderen Impfstoff-Projekten werden bestimmte DNA- (bzw. RNA-)-Sequenzen aus dem Erbgut des Corona-Virus direkt verabreicht. Diese programmieren menschliche Zellen so um, dass sie selbst die entsprechenden Oberflächenproteine des Sars-CoV-2-Virus herstellen. Die Folge: Das Immunsystem „springt an“ und produziert passende, gegen das „feindliche“ Virus gerichtete Antikörper. Diese bisher noch nirgendwo für die Praxis zugelassene Technologie hat den Vorteil, dass in kurzer Zeit große Mengen Impfstoff hergestellt werden können. Führend sind hier das Tübinger Unternehmen CureVac und das US-Unternehmen Moderna. Derzeit haben Versuche mit freiwilligen Testpersonen begonnen, Studien mit größeren Personengruppen sollen folgen.

Foto: Sasirin Pamai, 123RF; großes Foto oben: Sars-CoV-2-Virus, CDC / Alissa Eckert, MS

Seit der Einführung des zentralen EU-Zulassungsverfahrens 1995 wurden in Deutschland 280 gentechnisch hergestellte Arzneimittel mit 232 Wirkstoffen zugelassen. Allein 2018 kamen 38 neue hinzu. Derzeit werden bereits zwölf Prozent aller Wirkstoffe mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen oder Zellkulturen produziert. Bei den neu zugelassenen beträgt der Gentechnik-Anteil sogar fünfzig Prozent. Nach Angaben des Verbandes der forschenden Arzneimittelhersteller (vfa) werden bei „neuen Wirkstoffen“ jeweils knapp die Hälfte mit chemisch-synthetischen und mit gentechnischen Verfahren hergestellt. Naturstoffe und semisynthetische Wirkstoffe fallen dagegen kaum ins Gewicht.

Der Umsatz mit gentechnisch hergestellten Pharma-Produkten stieg 2018 gegenüber dem Vorjahr um knapp 12 Prozent auf 11,4 Milliarden Euro. Das entspricht einem Anteil von 27 Prozent am Gesamt-Pharmamarkt. Starke Umsatzzuwächse erzielten auch Biosimilars, Nachbildungen von Originalpharmaka nachdem deren Patente ausgelaufen sind. Sie sind in der Regel deutlich billiger.

Anwendungsfelder für gentechnisch hergestellte Medikamente - auch als Biopharmazeutika oder Biologika bezeichnet - sind vor allem verschiedene Autoimmunkrankheiten wie Multiple Sklerose oder Rheuma, aber auch Diabetes, Osteoporose, Leukämie und andere Krebserkrankungen sowie angeborene Stoffwechsel- und Gerinnungsstörungen. Verschiedene Impfstoffe gegen Hepatitis B, Gebärmutterhalskrebs, Tetanus, Diphterie oder Hirnhautentzündungen (Meningokokken) stammen inzwischen ebenso aus gentechnischer Herstellung wie solche gegen Cholera, Grippe und Papillomaviren (Auslöser von Gebärmutterhalskrebs und anderen Krankheiten). Auch ein gentechnisch gewonnener Ebola-Impfstoff steht vor der Zulassung.

Als Produktionsorganismen kommen vor allem Zellkulturen zum Einsatz, meist Linien aus Hamstern oder Mäusen, aber auch Humanzellen. In zahlreichen Anlagen „arbeiten“ gentechnisch veränderte Kolibakterien (E.Coli) und verschiedene Hefestämme, die mit gentechnischen Verfahren so „umgebaut“ wurden, dass sie die jeweiligen Wirkstoffe produzieren. Zwei zugelassene Wirkstoffe stammen aus gv-Tieren: Ziegen liefern einen Wirkstoff (Atryn) zur Thrombose-Vorbeugung, Kaninchen einen gegen das hereditäre Angioödem, eine seltene Erbkrankheit. Allein 43 der Zulassungen sind spezielle Antikörper, große Proteine, mit denen die Zellen des Immunsystems bestimmte Moleküle (Antigene) markieren und die einige Krebstherapien verbessert haben.

Produziert werden die in Deutschland zugelassenen Wirkstoffe vor allem in den USA. Immerhin etwa 45 gentechnische Produktions-Anlagen stehen in Deutschland, gut 100 in den übrigen EU-Ländern, aber auch in Singapur, Indien, Japan und weiteren außereuropäischen Ländern.

2018 gab es in Deutschland etwa 400 Unternehmen aus dem Bereich der medizinischen Biotechnologie. Gut ein Viertel davon vermarktet bereits Biopharmazeutika oder hat solche in der Produktpipeline. Gut 600 Wirkstoffe und Produkte von in Deutschland tätigen Unternehmen befinden sich in der klinischen Entwicklung.

Heute sind solche Medikamente - sowohl für Ärzte, als auch für Patienten - etwas Selbstverständliches. Grundsätzliche Vorbehalte wegen der Herstellungsweise gibt es auch in Deutschland nicht mehr. Noch vor gut zwanzig Jahren war das anders. Gentechnik-Kritiker stellten nicht nur Nutzen und Wirksamkeit gentechnisch hergestellter Medikamente in Zweifel, sondern auch die Sicherheit der Produktionsanlagen. Die gv-Mikroorganismen könnten in die Umwelt entweichen, dort ihre eingeführten Gene weitergeben und so zu irreversiblen Schäden führen. Die Grünen und viele Umweltorganisationen forderten damals sogar ein völliges Gentechnik-Verbot.

Erst 1998, vierzehn Jahre nach dem ersten Antrag, nahm in Frankfurt die Anlage zur Produktion von Humaninsulin ihren Betrieb auf. Lange Diskussionen und immer neue Gutachten zum „Restrisiko“ hatten den Start verzögert. Heute sind in Deutschland 22 gentechnisch hergestellte Insulin-Wirkstoffe zugelassen. Zwölf werden in Dänemark hergestellt, fünf in den USA und sechs in Deutschland.

Seit den ersten gentechnisch hergestellten Wirkstoffen wie Insulin oder dem Nierenhormon Erythropoietin (EPO) haben sich Molekularbiologie und Produktionstechnik weiterentwickelt. Anders als einfache Medikamente sind heutige Biopharmazeutika große, komplexe Makromoleküle, die aus 20.000 Atomen - oder sogar mehr - bestehen und eine bestimmte dreidimensionale Struktur aufweisen müssen, um die jeweilige Wirkung zu erzielen. Erst mit der modernen Biotechnologie ist es möglich geworden, solche Medikamente in gleichbleibender Qualität herstellen zu können - mit Hilfe gezielt dafür veränderter Zellkulturen, Hefen oder Bakterien.

Mit der einfachen Gentechnik aus den 1990er-Jahren - ein Gen für einen Wirkstoff isolieren und in einen Produktionsorganismus übertragen - ist es längst nicht mehr getan. So kann man heute etwa einen bestimmten Stoff mit genau definierten Eigenschaften mit Hilfe von Computerprogrammen in den jeweiligen genetischen Code übersetzen und dann ein solches synthetisches Gen in geeignete Mikroorganismen oder Zellen übertragen. Zudem ist in den letzten Jahren die Synthetische Biologie hinzugekommen. Forscher können damit neue, zu den gewünschten Wirkstoffen führende Stoffwechselwege „konstruieren“ und sie dann in geeignete biologische Systeme übertragen.

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