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15.1: Was ist Gentechnik?
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15.1: Was ist Gentechnik?

Überblick

Die Gentechnik ist der Prozess der Veränderung der DNA eines Organismus, um neue, wünschenswerte Eigenschaften einzuführen. Organismen von Bakterien bis hin zu Pflanzen und Tieren, wurden bereits für akademische, medizinische, landwirtschaftliche und industrielle Zwecke genetisch modifiziert. Während die Gentechnik eindeutige Vorteile hat, gibt es gleichzeitig ethische Bedenken bezüglich der genetischen Veränderung des Menschen und unserer Lebensmittelversorgung.

Wissenschaftler können gezielt das Genom eines Organismus verändern

Die Gentechnik ist durchführbar, da der genetische Code, das heißt die Art wie die DNA Informationen speichert und ihre Struktur, allgemeingültig ist in allen Lebensformen. Daher kann der genetische Code eines Organismus auf mehrere Arten verändert werden.

Eine Nukleotidsequenz kann mit Techniken wie dem CRISPR/Cas9-System spezifisch verändert werden. Bekannt als die "molekulare Schere" ist das CRISPR/Cas9-System eine angeborene, prokaryotische Immunantwort, die zur Veränderung der genetischen Information ausgewählt wurde.

Ein Gen kann auch aus einem Organismus entfernt werden, wobei ein “Knockout” geschaffen wird oder eingeführt werden, wobei ein “Knockin” entsteht. Diesen Prozess bezeichnet man allgemein als gezielte Genmodifikation oder Gene-Targeting. Diese Methode beruht auf der homologen Rekombination um ein endogenes Gen zu modifizieren. Dabei findet ein genetischer Austausch zwischen DNA-Molekülen, die eine weite Region an ähnlichen Sequenzen teilen.

Wissenschaftler können auch ein Gen von einem Organismus in das Genom eines anderen Organismus einführen, wobei ein transgener Organismus entsteht. Im Allgemeinen wird die aus verschiedenen Quellen vereinte DNA als rekombinante DNA bezeichnet. Der Organismus, der diese DNA erhält, gilt als gentechnisch veränderter Organismus oder GVO.

Gentechnik beeinflusst die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden

Die Veränderung von Genomen hat die wissenschaftliche Forschung, Landwirtschaft, Industrie und Medizin maßgeblich beeinflusst. In der molekularbiologischen Forschung werden oft Fremdgene (Transgene) in Bakterien und Viren eingeführt, um die Funktion und Expression von Genen zu untersuchen. Bakterien waren die ersten Organismen, die gentechnisch verändert wurden. Wissenschaftler führten das menschliche Insulin-Gen in Bakterien ein, um synthetisches Insulin zu produzieren, dass von Menschen mit Diabetes benutzt wird.

Die Gentherapie ist eine Technik, die es erlaubt ein neues Gen in eine Person einzuführen. So kann das Protein, für das es kodiert, in den Zellen exprimiert werden. Die Gentherapie bietet eine Heilung oder Behandlung für einige schwere und sonst nicht behandelbare genetische Krankheiten. Dafür veränderten Wissenschaftler Viren, um neue Gene in die Wirtszellen zu bringen. Diese veränderten Viren können in erkrankte Zellen eindringen und eine funktionstüchtige Kopie des defekten Gens einbauen und so menschliche Erkrankungen wie die Schweren Kombinierten Immundefekte (SCID) behandeln.

Obwohl viele gentherapeutische Therapien mit veränderten Viren durchgeführt werden, ist das CRISPR/Cas9-System zu einer immer beliebteren Technik geworden. Das CRISPR/Cas9-System schneidet DNA mit Hilfe einer leader-RNA Sequenz, die CRISPR genannt wird. Diese Sequenz führt die “molekulare Schere”, ein Enzym namens Cas9, zu spezifische Stellen im Genom. Wissenschaftler verwenden dieses molekulare Werkzeug, um genetisches Material hinzuzufügen, zu entfernen oder zu verändern. Das CRISPR/Cas9-Sytem wurde in Maus-Experimenten verwendet, um Genfehler in Krankheiten wie Duchenne-Muskeldystrophie, Hepatitis B, Grauer Star und Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu beheben.

Die Gentechnik kann neue Behandlungsmethoden für Krankheiten hervorbringen, und gleichzeitig für andere praktische Zwecke eingesetzt werden. Zum Beispiel wurden transgene Ziegen entwickelt, die in ihrer Milch Spinnenseide für die industrielle Nutzung produzieren. In der Landwirtschaft wurden einige Pflanzen gentechnisch verändert, um Eigenschaften wie Nährstoffgehalt und Schädlingsresistenz zu verbessern. Jüngste und zukünftige Fortschritte in der Gentechnik werden wahrscheinlich weiterhin zu der Gesundheit und des Wohlbefindens des Menschen beitragen.

Ethische Bedenken in der Gentechnik

Die Gentechnik hat großes Potenzial. Aber wo ziehen wir die Grenze? Diese Frage müssen die Wissenschaftler und die Gesellschaft beantworten. Die Veränderung des menschlichen Genoms, insbesondere der Keimzellen, ist ein großes ethisches Problem. Die meisten Gentherapien modifizieren somatische Zellen, so dass die genetischen Veränderungen nur das Individuum betreffen. Jedoch werden Veränderungen in den Keimzellen eines Menschen auch an die Nachkommen vererbt.

Im Jahr 2018 schockierte ein Wissenschaftler die Welt, als er angeblich die ersten durch CRISPR genetisch veränderten Babys schuf. Er versuchte, Zwillingsmädchen durch die Einführung einer wenig erforschten Keimbahnmutation immun gegen HIV zu machen. Seine Tätigkeiten lösten Empörung und Besorgnis aus, während sich die Wissenschaftler und die Öffentlichkeit mit der Frage beschäftigten, was dies für die Menschheit bedeutet. Es bleibt unklar, wie sich das auf die Gesundheit der Mädchen, ihre zukünftigen Nachkommen oder die Bevölkerung auswirkt.

Ein weiteres Besorgnis verursacht die Nutzung von fremdem genetischem Material zur Verbesserung der Nahrungsmittelversorgung. Pflanzen sind die häufigste genetisch veränderte Nahrungsquelle, wobei weltweit 28 Länder fast 450 Millionen Hektar genetisch veränderte Pflanzen anbauen. Während es ein enormes Potenzial für die Sicherung der Nahrungsmittelversorgung für die wachsende Weltbevölkerung bietet, sind wissenschaftlich belegte, langfristige Studien erforderlich, um den Bedenken der GVO-Kritiker zu begegnen.


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