Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

Die gebräuchlichstenWirte in der Gentechnik sind Bakterien Bakterien eignen sich aufgrund der unkomplizierten Isolation ihrer DNA und der einfachen Rückführung der DNA in Bakterienzellen besonders gut für gen­ technische Verfahren. Zudem erfolgt durch die hohe Teilungsrate eine rasche Klonierung der Fremd-DNA. Es gibt aber auch andere geeignete Organismen: so werden zum Beispiel bei der gentechnischen Produktion der Impfstoffe gegen Hepatitis B und das Humane Papilloma Virus als Wirte Hefezellen verwendet: Aus der jeweiligen Viren-DNA wird der DNA-Abschnitt isoliert, der den Bauplan für das Protein enthält, das als Antigen eine Immunreaktion auslöst (siehe Begegnungen mit der Natur, Band 6). Es wird in ein Plasmid der Bäckerhefe integriert. 32  Gentherapie: Ex-vivo-Verfahren (Schema) Hepatitis B Seit 1986 wird der Impfstoff auf gen­ technischemWeg hergestellt. Humanes Papilloma Virus Seit 2007 wird der Impfstoff auf gen­ technischemWeg hergestellt. Hefezellen besitzen Plasmide somatische Gentherapie Die Korrektur von Genen in Körperzellen ist Hoffnungsträger für verschiedene Erkrankungen wie zB die Mukoviszidose, erblich bedingte Blutgerinnungsstörun­ gen, Thalassämie und Phenylketonurie. In den USA wird die somatische Gen­ therapie bereits im Tierexperiment am Ungeborenen getestet. Ziel ist es, gene­ tische Defekte so früh wie möglich zu behandeln. Die somatische Gentherapie ist aber auch Hoffnungsträger für die Hei­ lung von Krebserkrankungen (durch Ein­ schleusen eines Gens, das Krebszellen zur Apoptose veranlasst), die Alzheimer‘sche Krankheit (durch Einschleusen von Genen, die das Gedächtnis reaktivieren), die Parkinson’sche Krankheit (durch Ein­ schleusen von Genen, die die Dopamin­ produktion wieder anregen) und AIDS (durch Einschleusen von Immunzellen, die gentechnisch so verändert sind, dass HIV nicht eindringen können). Viren als Vektoren Die Viren werden zunächst unschädlich gemacht und anschließend mit den gewünschten Genen bestückt. Für Gentherapien werden häufig Viren als Vektoren eingesetzt Ein weiteres Einsatzgebiet der Gentechnik ist die Gentherapie. Die somatische Gentherapie zielt darauf ab, Krankheiten, die auf Fehlern in den Erbanlagen be­ ruhen, durch Einpflanzung „gesunder“ Gene zu korrigieren. Die Gentherapie ist somit eine Sonderform der Transplantation: Von einem Spender werden einzelne Erbinformationen in die Zellen eines Empfängers übertragen. Nach dem Eingriff soll der Körper Stoffe produzieren, die er bis dahin gar nicht oder nur mangelhaft herstellen konnte. Beim Ex-vivo-Verfahren werden der Patientin oder dem Patienten Zielzellen (ent­ sprechende Stammzellen) entnommen, in denen anschließend das defekte Gen durch ein intaktes ersetzt wird. Am besten sind hierfür Viren als Vektoren geeig­ net. Die genetisch veränderten Zellen werden vermehrt und wieder injiziert bzw. reimplantiert. Beim In-vivo-Verfahren wird die Erbinformationen durch Injizieren oder Inhalieren der Vektoren direkt zugeführt. 1. Aus der Viren-DNA wird der Bereich herausgeschnitten, der den Bauplan für das als Antigen wirkende Protein enthält. 2. Das DNA-Fragment wird in ein Plasmid der Bäckerhefe integriert. 3. Die Hefezelle produziert nun das als Antigen wirkende Protein. 4. Die Hefezelle wird aufgebrochen und das Protein gereinigt 5. Das Protein (Antigen) wird als Impfstoff eingesetzt. 1. Entnahme der Stammzellen 2. Einschleusen des intakten Gens 3. Zelle mit dem korrigierten Gen Virus als Gen-Taxi Stammzelle mit defektem Gen 4. Infusion der ge­ netisch veränderten Stammzellen Selbst aktiv! Überlege. 1. Warum eigenen sich Viren besonders gut als Vektoren? 2. Bei der somatischen Gen­ therapie werden Erbinformationen in bestimmte Körperzellen ein­ geschleust. Werden sie an die Nachkommen vererbt? 31  Gentechnische Herstellung von Impfstoffen (Schema) 87 Genetische Umformung durch Veränderung der Erbsubstanz Arbeitsheft Seite 29 M Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv