Name:
Tommaso Muraca, 2015
Manuel Janzen, 2017
Was ist Gentechnik überhaupt?
Die Gentechnik umfasst die Veränderung und die Neuzusammensetzung von DNA-Sequenzen im Reagenzglas (in vitro) oder in lebenden Organismen (in vivo) sowie das gezielte Einbringen von DNA in lebende Organismen. Dadurch können gezielte Eingriffe in die biochemischen Steuervorgänge von Lebewesen beziehungsweise von viralen Genomen unternommen werden.
Unter dem Begriff Gentechnik versteht man allerdings auch die Methoden und Verfahren, welche erforderlich sind um diese Eingriffe durchzuführen.
Es kann damit sowohl in einer Art, als auch über Art-Grenzen hinweg DNA rekombiniert werden. Dies ist möglich, da alle Lebewesen denselben genetischen Code nutzen.
Was hat die Genetik nun mit der Medizin zu tun?
Die Gentechnik wird in der Medizin rote Gentechnik oder rote Biotechnologie genannt. Die Farbe rot steht für das Blut. Die Medizin versucht einen praktischen Nutzen aus der Gentechnik zu gewinnen indem Arzneimittel hergestellt werden oder neue therapeutische Verfahren entwickelt werden.
Die Geschichte der roten Biotechnologie
Die Geschichte begann mit der Entdeckung der Makroben und damit vielen Krankheitserregern im Ende des 15. Jahrhunderts. Später folgte die revolutionäre Entdeckung des Penicilins durch Alexander Fleming im Jahr 1928. Im Jahr 1953 folgte die Aufklärung der Struktur der DNA-Doppelhelix durch J. Watson und Francis Crick. Seit dem Jahr 2000 liegt das vollständig entschlüsselte menschliche Genom vor. Im Moment konzentrieren sich die Forscher auf Genome anderer Organismen sowie die von den Genen codierten Proteine. Mittlerweile konzentriert sich die rote Biotechnologie aber auch auf Krankheitserreger, mögliche Wirkstoffproduzenten und die Heilung von Kranken mittels Gentherapien.
Methoden der roten Biotechnik
Gentherapie
Bei dieser Methode herrscht die Grundüberlegung das viele Krankheiten Erbkrankheiten sind und somit durch defekte Gene entstehen und folglich, so die Theorie, durch Austausch dieser defekten Gene eine Heilung erfolgen könnte.
Bei Ansätzen der in vitro (im Glas) Gentherapie werden dem Patienten Zellen entnommen, gentechnisch verändert und dem Patienten wieder zugeführt.
Bei der in vivo (im Leben) Gentherapie wird der Patient direkt mit der Korrektur-DNA behandelt, die die DNA mit dem Genom der Zielzellen in Kontakt bringen soll. Dies erfolgt über einen Vektor (Gentaxi).
Regenerationsmedizin
In der Regenerationsmedizin werden zerstörtes Gewebe und Organe ersetzt, indem vom Körper des Erkrankten dieses Gewebe auf speziellen Materialien geklont und anschließend eingesetzt wird. Da dieses geklonte Gewebe identisch zum restlichen Gewebe des Patienten ist, ist eine optimale Verträglichkeit sichergestellt.
Geforscht wird auch in der Stammzellentherapie. Da Stammzellen noch keine feste Funktion haben und somit jedes Gewebe gebildet werden kann, können sie gezielt verändert werden und als Spenderquelle für Transplantationen dienen. Da sich die Stammzellen Erwachsener nur schwer umwandeln lassen, wird an befruchteten Eizellen geforscht.
Entwicklung neuer Medikamente
Biotechnologische Medikamente werden durch genetische Veränderung von Mikroorganismen,Nutztieren und Pflanzen hergestellt. Der Organismus wird so lange genetisch verändert, bis das gewünschte Produkt hergestellt wird.
Da viele benötigte Wirkstoffe zu kompliziert aufgebaut sind um sie chemisch zu synthetisieren, werden sie durch andere transgene Organismen hergestellt. Zudem entsteht die Möglichkeit bisher nahezu unheilbare Krankheiten zu heilen (z.B. Krebserkrankungen indem die Wachstums- und Steuerungsmechanismen von diesem gestört werden).
Dieser Prozess, bis hin zur Herstellung und Zulassung von Arzneimitteln wird Pharmazeutische Biotechnologie genannt.
Medizinische Diagnostik
Durch verschiedene gentechnische Verfahren könne zuverlässig und schnell defekte Gene erkannt werden.
In Arbeit ist momentan der sogenannte Biochip. Dieser ist ein scheckkartengroßes Messgerät, durch welches die DNA einer Person abgerufen werden kann. Der Biochip soll die Erkennung von Krankheiten vereinfachen und dabei helfen für jede Person genau festzustellen welche Dosierung eines Medikaments diese benötigt um die optimale Wirkung zu erzielen.
Gentechnik in der Forschung
Um herauszufinden, welche Wirkung ein spezieller DNA-Strang hat, wird dieser verändert und in ein Plasmid eingesetzt. Dieses Plasmid wird dann in ein Bakterium eingeschleust. Die Bakterien vermehren darauf sich und das Plasmid wird anschließend herausgeschnitten und Eukaryoten zur Verfügung gestellt.
Ein Lebewesen, denen ein fremdartiges Gen eingesetzt wurde wird als transgen bezeichnet. Dieses Einsetzen kann über 2 verschiedene Verfahren stattfinden.
1. Mikroinjektion: Es wird über feine Glaskapillaren DNA in Eizellen und Spermien.
2. Blastozysteninjektion: Es wird DNA in die Blastozyste, ein Stadium des Embryo, eingefügt.