GEN SUISSE. - GENTECH-DIALOG

Bakterium

Einzeller →Mikroorganismus.

Gentechnik

Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung, der Isolierung und der Neukombination von Erbmaterial (→DNA) befasst.

Hormon

→Protein, das als Botenstoff dient und in →Zellen Reaktionen auslöst (z.B. Insulin).

Protein

Eiweiss. Aus →Aminosäuren aufgebauter Naturstoff, aus dem alle →Zellen aufgebaut sind. Proteine erfüllen im Körper verschiedenste Aufgaben.

1 Forschung

1.1 Wie Gentechnik funktioniert

In der Pause zieht Sonja ihren Pen aus der Tasche. Das ist eine handliche Spritze. Die Mitschülerinnen und Mitschüler sind daran gewöhnt, keiner guckt komisch. Sonja ist zuckerkrank. Um gesund leben zu können, spritzt sie sich mehrmals täglich Insulin. Früher wurde das Insulin aus Tieren gewonnen. Sonja aber verwendet menschliches Insulin, sogenanntes Human-Insulin. Doch woher kammt das? Muss ihre Familie regelmässig Insulin spenden? Nein, das geht zum Glück viel einfacher: Insulin wird im Labor gewonnen.

Herstellung transgener Lebewesen:

Durch den Einbau des menschlichen Insulin-Gens in die Bakterien werden diese gentechnisch verändert. Sie sind «transgen». Transgene Einzeller, Pflanzen oder Tiere lesen die Information des zusätzlichen Gens ab wie ihre eigene. Dies ist möglich, da die Erbsubstanz aller Lebewesen aus DNA besteht. Gemäss der Information des zusätzlichen Gens stellen sie neben den eigenen Proteinen ein zusätzliches Eiweiss her: beispielsweise eines, das natürlicherweise nur in einer seltenen exotischen Pflanze vorkommt. Oder ein Protein, das als Impfstoff eingesetzt wird. Transgene Lebewesen verfügen dank dem zusätzlichen Gen über eine neue Eigenschaft.

Menschliches Insulin aus Bakterien

Mit Hilfe der Gentechnik kann ein Bakterium dazu gebracht werden, ein Medikament herzustellen, zum Beispiel Insulin. Insulin ist ein Hormon, das in der Bauchspeicheldrüse jedes gesunden Menschen gebildet wird. Es ist dafür verantwortlich, dass das Blut nicht zu viel Zucker enthält. Manche Menschen produzieren zu wenig Insulin und haben daher Schwierigkeiten, ihren Blutzuckerhaushalt zu regulieren. Man spricht von Zuckerkrankheit oder Diabetes.

So funktioniert die Insulin-Produktion

Die Herstellung von menschlichem Insulin erfolgt im Labor. In grossen Behältern werden Bakterien gezüchtet, in deren Erbgut das menschliche Insulin-Gen eingebaut wurde. Die Einzeller lesen das Gen ab und produzieren das entsprechende Protein. Die Bakterien stellen also anhand des menschlichen Gens menschliches Insulin her. Dieses wird anschliessend aus der Bakterienkultur herausgetrennt, gereinigt und als Medikament mit Hilfe eines Pens gespritzt. Da sich Bakterien rasch vermehren, kann gentechnisches Insulin problemlos in ausreichenden Mengen hergestellt werden.

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1. Ein Gen wird isoliert

Menschliche Zellen können beispielsweise leicht aus der Mundschleimhaut entnommen werden. Im Labor wird die DNA der Zelle aufbereitet. Auf dem langen DNA-Faden wird das Gen mit der Information zur Herstellung des Insulin-Proteins aufgespürt und herausgeschnitten. Das Gen wird anschliessend von der übrigen DNA getrennt und ins Erbgut des Bakteriums eingefügt.

2. Der DNA-Ring-Trick

Ein Teil der Gene von Bakterien befindet sich auf Plasmiden. Diese kleinen ringförmigen DNA-Stücke sind ideale Werkzeuge, um Gene in Bakterien einzuschleusen. Dazu werden die Plasmide aufgeschnitten. Man verwendet natürlich vorkommende Enzyme, die sogenannten Restriktionsenzyme. Diese arbeiten wie Scheren, die den DNA-Ring an einer bestimmten Stelle aufschneiden.

3. Verändertes Erbgut

Die Restriktionsenzyme hinterlassen beim Durchtrennen der DNA ein charakteristisches Muster. So passt das ausgeschnittene Insulin-Gen wie ein Puzzlestück in die Lücke im Plasmid. Mit dem Enzym Ligase wird das Gen mit dem Plasmid zusammengeschweisst. Das neu kombinierte Plasmid wird anschliessend zurück ins Bakterium gebracht. Das humane Insulin-Gen ist nun Teil des bakteriellen Erbgutes.

4. Human-Insulin aus Bakterien

Das Bakterium wächst und teilt sich. Dabei liest es die Gene ab und produziert die entsprechenden Proteine - darunter auch das menschliche Insulin. Dieses ist identisch mit dem Insulin, das gesunde Menschen in den Zellen ihrer Bauchspeicheldrüse herstellen. Es eignet sich daher zur Behandlung von zuckerkranken Personen.