Gentechnisch veränderter Organismus
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Gentechnisch veränderte Organismen (GVO oder GMO (Gentechnisch modifizierter Organismus, engl. Genetically Modified Organism)) sind Organismen, deren Erbanlagen mittels gentechnischer Methoden gezielt verändert wurden. Hierzu zählen die gezielte Abschaltung einzelner Gene, sowie das gezielte Einbringen arteigener oder artfremder Gene.
GVOs, in die Gene aus anderen Arten eingeschleust wurden, werden auch als Transgene Organismen bezeichnet, die eingeschleusten Gene als "Transgene". So werden beispielsweise Gene zwischen verschiedenen Arten übertragen, um Tieren oder Pflanzen bestimmte Eigenschaften zu vermitteln, die mit traditioneller Züchtung nicht oder schwerer zu erreichen wären.
Man unterscheidet grüne (an Pflanzen), rote (an Mensch und Wirbeltieren) und weiße (an Mikroorganismen) Gentechnik.
Die Arbeit mit GVOs ist in der Molekularbiologie, Biochemie und Biologie Teil des Laboralltags und unterliegt gesetzlichen Regelungen (siehe Gentechnikgesetz). In der Medizin werden rechtlich nur nicht-menschliche Organismen als GVOs angesehen. Ansonsten müssten Patienten, die sich beispielsweise einer Gentherapie unterzogen haben, als entsprechende Organismen behandelt werden.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Pflanzen
- Hauptartikel: Grüne Gentechnik
Der Einsatz von transgenen Pflanzen begann 1996. 2008 wurden in 25 Ländern auf etwa 9% der globalen Landwirtschaftsfläche in erster Linie transgener Mais, transgene Baumwolle, transgene Sojabohne und transgener Raps angebaut.
[Bearbeiten] Tiere
- Hauptartikel: rote Biotechnologie
Transgene Tiere werden bisher vor allem in der Forschung als Versuchstiere eingesetzt. Transgene Schafe, Ziegen und Hühner werden verwendet, um bestimmte menschliche Proteine zu bilden (z.B. Antithrombin). An transgenen Schweinen wird geforscht, da diese in Zukunft möglicherweise menschliche Organe bilden könnten. Im Jahr 2009 erschufen japanische Forscher einen transgenen Marmosetten. Primaten könnten das bisher beste Modell für die medizinische Forschung bieten.[1]
Die Strategie zur Erzeugung transgener Säugetiere sieht folgendermaßen aus:
- Gewinnung toti- oder pluripotenter embryonaler Stammzellen (ES)
- Einschleusung von fremdem Erbgut in diese Zellen
- Einbringen der veränderten Stammzellen in Blastocysten und Übertragung der veränderten Blastocysten in schwangere Muttertiere.
Wenn die modifizierten Zellen in die Keimbahn gelangen, resultieren transgene Keimzellen, so dass in der nächsten Generation vollständig transgene Tiere entstehen.
Bei Knockout-Mäusen handelt es sich um Mäuse, bei denen ein Gen gezielt so verändert (mutiert) ist, dass das durch das Gen codierte Protein nicht mehr exprimiert wird. Das Gen ist also knocked out. Auch mehrere Gene können in einem Stamm von Mäusen von solch einem knockout betroffen sein. Der Vorteil von Knockout-Tieren ist, dass die Funktion des fehlenden Proteins im lebenden Tier oder seinen Zellen und Geweben untersucht werden kann, indem man nach Unterschieden zwischen den jeweiligen Mutanten und Wildtyp-Tieren (meist Geschwister aus demselben Wurf) sucht.
Transgene Tiere dienen bereits jetzt zur Medikamentenproduktion. So wird α1-Antitrypsin (AAT) ein humanes Protein das bei einigen Menschen nicht produziert wird, in transgenen Tieren produziert. Vor allem milchgebende Tiere sind für solche Zwecke besonders gut geeignet. Man versucht die entsprechende Gensequenz hinter einem milchdrüsenspezifischen Promotor zu setzten, sodass dieser Stoff nur in den Euter produziert wird. Dies spart Energie und verringert die Gefahr, dass durch den neuen Stoff negative Wechselwirkungen im Tier auftreten. Ein weiterer Anwendungsbereich für transgene Tiere ist die Xenotransplantation. Dabei dienen Tiere als menschliche Ersatzteillager für diverse Organe. Besonders an Schweinen wird geforscht, da viele Organe die gleiche Größe und Form besitzen. Außerdem ist der Genpool des Schweines ziemlich nahe mit dem des Menschen verwandt. Man versucht, eine Immunantwort nach einer erfolgreichen Transplantation durch Einbringen menschlicher DNA-Sequenzen zu unterdrücken. Primaten werden nicht nur aus ethischen Gründen nicht für diese Forschung verwendet, es besteht vielmehr die Gefahr, dass sich der Mensch durch Infekte der Primaten ansteckt.
Bei dem Modellorganismus Drosophila melanogaster werden zu diesem Zweck zunächst Vektoren, die das gewünschte Fremdgen enthalten, in befruchtete Eizellen eingebracht. Die erhaltenen Nachkommen sind mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit transfiziert und werden nach dem Fremdgen gescreent. Bezüglich des Fremdgens positive Nachkommen werden etabliert.
Der Modellorganismus Hydra besitzt viele der Gene, die auch im menschlichen Körper für die Entwicklung und auch zur Abwehr von Krankheiten eingesetzt werden. Transgene Hydren erlauben daher Funktionsuntersuchungen, die in komplizierten Organismen und auch beim Menschen so leicht nicht möglich sind.
[Bearbeiten] Mikroorganismen
- Hauptartikel: Weiße Biotechnologie
Seit 1999 wird ein sogenanntes Humaninsulin, das mit gentechnisch veränderten Bakterien hergestellt wird (siehe Insulinpräparat), zur Behandlung bei Diabetes eingesetzt. Es wird an transgenene Milchsäurebakterien geforscht, die beispielsweise die Herstellung von Käse beschleunigen können. Enzyme aus Pflanzen oder Tieren könnten durch genetische Modifikation auch von Mikroorganismen produziert werden. Ein weiterer Forschungsbereich sind transgene Hefen, die beispielsweise in der Produktion eines kalorienärmeren Biers eingesetzt werden können.[2]
