Big Bang HTL 4, Schulbuch

Biotechnologie 6 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) 79 Beispiele für Methoden zur genetischen Veränderung von Tieren – Mikroinjektion Bei dieser Methode werden Tieren befruchtete Eizellen ent- nommen. Bevor die zwei Zellkerne (von Eizelle und Spermi- um) verschmelzen wird mit Hilfe einer sehr feinen Mikro- nadel fremde DNA injiziert. Bei der anschließenden Verschmelzung der Erbinformation von Vater- und Mutter- tier kann diese ins Genom eingebaut werden. Der Ort des Einbaus kann aber nicht gesteuert werden. Die Eizelle teilt sich dann im Labor einige Male, bevor der Embryo dann in ein Leihmuttertier eingesetzt wird. Diese Methode hat nur eine sehr geringe Erfolgsquote. Oft entwickeln sich nur 1% der Eizellen zu gesunden Tieren. Abb. 6.29: Mikroinjektion – Viren Viren sind in der Lage in Zellen einzudringen und ihre DNA in die des Wirts zu integrieren. In der Gentechnologie ver- ändert man die Viren so, dass sie keine Krankheiten aus- lösen sondern nur eine gewünschte DNA-Sequenz einbauen. Diese Methode ist sehr viel effektiver als die Mikroinjektion, war bis jetzt allerdings nur bei kleineren Tieren wie z. B. Vögeln erfolgreich. Man erhofft sich dadurch aber irgend- wann Erfolge bei der sogenannten Gentherapie. Abb. 6.30: Genetische Veränderung mit Viren – CRISPR-Cas CRISPR (gesprochen: Krisper) steht für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Vereinfacht erklärt sind das DNA Abschnitte die von beiden Seiten gelesen (hin am einen, zurück an Gegenstrang) gleich sind. Fast genauso wie die Palindrome im Deutschunterricht (z. B. „Erika feuert nur untreue Fakire“). i Gentechnik in der Landwirtschaft Die genetische Veränderung von Pflanzen mittels Viren ist sehr viel einfacher als bei Tieren und wird deshalb schon sehr häufig eingesetzt. Andere Methoden bei Pflanzen sind das Einbringen von fremder DNA durch Bakterien. Das Bakterium Agrobacterium tumefaciens kann die DNA eines Plasmids in die Wirts-DNA einbauen. Ist dies nicht möglich, wie z. B. bei Getreide, kommen „Genkanonen“ zum Einsatz. Dabei werden Pflanzenzellen mit Gold- oder Wolframkügel- chen, die an ihrer Oberfläche DNA tragen, beschossen. Die Pflanzen werden häufig so verändert, dass Schädlingsresis- tenzen oder die Widerstandsfähigkeit gegen Herbizide, also Unkrautvernichtungsmittel, eingebaut werden. ( F22 ) Abb. 6.31: Prinzip von CRISPR Bei CRISPR-Cas schneidet das Protein Cas die zu verän- dernde DNA an so einer Palindromsequenz auf. Der ge- wünschte neue DNA Abschnitt muss dann nur noch in die Nähe gebracht werden und wird dann von den Reparatur- mechanismen der Zelle ganz von selbst an der Schnittstelle in die DNA eingebaut. Eine der ersten Anwendungsideen für CRISPR ist die Be- kämpfung der Malaria. Durch die Veränderung eines Genes in der Anophelesmücke (Überträger des Erregers der Tro- penkrankheit Malaria) sollte die Mücke immun gegen den Erreger werden. Leider zeigt sich schon in den ersten Versu- chen, dass die Natur sich nicht so leicht austricksen lässt. Innerhalb kurzer Zeit hat ein Teil der Mücken eine Resistenz gegen das Resistenzgen entwickelt. Dabei veränderte sich die Erkennungssequenz für die Genschere. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv