Nutzpflanzen produzieren Impfstoffe vor Ort

Internationale Impfkampagnen gegen die sechs wichtigsten Infektionskrankheiten – Diphtherie, Keuchhusten, Kinderlähmung, Masern, Tetanus und Tuberkulose – haben in den neunziger Jahren rund 80 Prozent aller Kleinkinder weltweit erreicht. Trotzdem sterben immer noch Millionen Mensch an Infektionskrankheiten. Zudem stellen Herde einzelner Krankheiten, die in grossen Teilen der übrigen Welt ausgerottet sind, ein gewisses Gefahrenpotential dar. Aus diesen Überlegungen heraus hatte Charles Arntzen in Amerika anfangs neunziger Jahre die Idee, Nutzpflanzen genetisch so zu verändern, dass sie in ihren essbaren Teilen Impfstoffe produzieren würden. Arntzen arbeitete zu diesem Zeitpunkt bereits im Auftrag der WHO an einer Möglichkeit, eine preisgünstige Schluckimpfung zu entwickeln, die nicht mehr kühl gelagert werden müsse.
Die Technik, fremde Gene in das Erbgut einer Pflanze einzuschleusen, war bereits bekannt. Die Vorteile schienen damals enorm: Bauern in den Entwicklungsländern könnten die Pflanzen lokal und mit den ihnen vertrauten Methoden selber anbauen. Logistische und ökonomische Probleme – zum Beispiel gekühlter Transport und Lagerung – würden entfallen. Injektionsnadeln wären überflüssig und somit wäre auch die Gefahr durch eine Mehrfachverwendung Krankheiten zu übertragen verschwunden.

Intensive Forschung

Mitte neunziger Jahr war dann eine zentrale Frage geklärt: Pflanzen dienen nicht nur als Hausmittel sondern können tatsächlich artfremde Antigene produzieren. Arntzen und sein Team hatten einen Baustein des Hepatitis-B-Virus in eine Tabakpflanze integriert. Das so hergestellte Antigen wurde in Mäuse injiziert. Deren Immunsystem reagierte genau wie bei einer herkömmlichen Impfung. Das Ziel, Impfung durch die Aufnahme von Nahrung zu erreichen, war damit aber noch nicht erreicht.
In den letzten fünf Jahren wurden hierbei Fortschritte erzielt. Zwei Forscherteams – Arntzen in New York und ein zweites unter der Leitung von Professor William Langridge in Kalifornien – haben bei Labortieren nachgewiesen, dass genmanipulierte Kartoffeln und Tomaten einen Impfschutz gewährleisten können. Klinische Erprobungen mit menschlichen Testpersonen stehen allerdings erst am Anfang. Erste Studien haben gezeigt, dass essbare Impfstoffe im Prinzip auch für Menschen machbar sind. Ob diese den Menschen im Ernstfall auch wirklich ausreichend schützen, muss allerdings noch erforscht werden.
Im Gegensatz zu Impfstoffen die ins Blut injiziert werden, müssen die Antigene aus einer genmanipulierten Frucht den Verdauungstrakt passieren. Hier stellt sich die Frage, ob die Stoffe nicht schon von der Magensäure abgebaut worden sind, bevor sie im Blut ihre nützliche Wirkung entfalten können. Auf jeden Fall werden sie im Darm durch die Schleimhäute aufgenommen und machen so die Darmwände schwerer durchdringbar für Krankheitserreger. Deshalb steht bei der Forschung der Schutz vor Durchfallerkrankungen an vorderster Stelle.

Nicht alle Pflanzen sind gleich

Jede Pflanzenart stellt die Genetiker vor neue Herausforderungen. Kartoffeln beispielsweise lassen sich einfach vermehren und lagern. Da sie jedoch normalerweise gekocht serviert werden, verlieren die Moleküle der Impfstoffe ihre Struktur und damit auch ihre Wirkung. Sie eignen sich aber – genau wie Tabakpflanzen – gut für genetische Versuche. Bananen haben den Vorteil, dass sie nicht gekocht werden müssen und dass sie in Ländern der Dritten Welt gedeihen. Sie brauchen jedoch einige Jahre bis sie herangewachsen sind. Nach der Ernte verderben die Früchte relativ schnell. Das gleiche gilt auch für Tomaten. Hier sind Forscher dabei, preiswerte Trocknungsverfahren zu entwickeln, welche die Früchte länger haltbar machen sollen. Als weitere mögliche Pflanzen stehen Salat, Karotten, Erdnüsse, Reis, Mais und Sojabohnen auf der Liste.
Zu diesen Problemen kommt noch dazu, dass die genmanipulierten Pflanzen oft nur kümmerlich wachsen, da sie viele artfremde Proteine produzieren müssen. Denkbar sind hier Gene, die sich erst aktivieren, wenn die Pflanze bereits eine gewisse Grösse erreicht hat.

Nicht nur wissenschaftliche Probleme

Die Entwicklung essbarer Impfstoffe hat freilich nicht nur wissenschaftliche Probleme und Hürden zu überwinden. Nur wenige Pharmaunternehmen wollen in Produkte investieren, die primär für Märkte ausserhalb der lukrativen Industrieländer gedacht sind. Zudem färbt auch der Makel der gentechnisch veränderten Lebensmittel auf den hier beschriebenen medizinischen Bereich ab. Professor Langridge hofft, dass essbare Impfstoffe nicht in diese Kontroverse geraten. Er ist in der Ansicht, dass die Impfstoff-Pflanzen nur auf sehr kleinen Flächen, insbesondere im Vergleich zu den anderen Nutzpflanzen, angebaut würden. Und als Heilmittel wären sie auch viel schärferen Kontrollen unterworfen als andere gentechnisch manipulierte Pflanzen.