Gentechnik bei Tieren

Gentechnik bei Tieren

Im folgenden Text werden einige grundlegende Begriffe der Gentechnik bei Tieren erläutert, gentechnische Methoden betrachtet und die Anwendungsgebiete der Gentechnik bei Tieren diskutiert. Es wäre gut, wenn du dich dafür bereits mit Genen und deren Aufbau sowie der Genexpression, insbesondere der Entschlüsselung der Proteinbiosynthese, beschäftigt hast.

In diesem Artikel legen wir den Fokus auf Gentechnik bei Tieren.

Fachbegriffe der Gentechnik

Lebewesen, bei denen Methoden der Gentechnik zur gezielten Veränderung der DNA (Desoxyribonukleinsäure) angewandt wurden, werden als genetisch modifizierte Organismen bezeichnet (Abkürzung: GMO). So entstehen sogenannte transgene Lebewesen (Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere), also Organismen mit artfremden Genen im vorhandenen Erbgut. Ein Spezialfall der GMO sind die sogenannten transgenen Tiere, bei denen ein artfremdes Gen in das vorhandene Erbgut übertragen wurde.

Wichtige Werkzeuge der Gentechnik sind:

• Restriktionsenzyme: gezielte Zerlegung der DNA
• Ligasen: Verknüpfung der Fremd-DNA mit Wirts-DNA
• Vektoren: häufig verwendete Transportmittel (z. B. bakterielle Plasmide), um Fremd-DNA in eine Zelle einzuschleusen

Die Züchtung transgener Tiere

Um ein transgenes Tier zu erzeugen, werden einem Organismus (z. B. einem anderen Tier) Zellen entnommen und das entsprechende Gen isoliert, das beispielsweise ein bestimmtes Protein in der Proteinbiosynthese codiert. Dazu wird die DNA mittels Restriktionsenzymen gezielt in bestimmte DNA-Abschnitte zerlegt. Im Anschluss muss dem isolierten Gen ein sogenannter Promotor, also ein geeigneter Replikationsstartpunkt, angefügt werden, sodass es im Tier später exprimiert werden kann. Die Kombination aus isoliertem Gen und Promotor wird Transgen genannt.
Als nächster Schritt werden dem Tier, das die Basis für das transgene Tier darstellen soll, Eizellen entnommen. Während der künstlichen Befruchtung der Eizellen im Labor (in vitro) werden mittels Mikroinjektion die Transgene in die Zellkerne der Eizelle gespritzt. Bei einigen befruchteten Eizellen kann so das Transgen erfolgreich in das Erbgut eingebaut werden. Diese Zygoten, also die transgenen befruchteten Eizellen, werden dann in ein Tier überführt, das als Leihmutter dient (Transfer).
Ein kleiner Teil der Embryonen entwickelt sich erfolgreich nach dem Transfer und das transgene Tier wird geboren.

In der folgenden Abbildung kannst du den Vorgang der Mikroinjektion und den Eizellentransfer schematisch dargestellt sehen:

Anwendungsgebiete der Gentechnik bei Tieren

Gentechnik wird in der Humanmedizin, in der Tiermedizin und zur Verbesserung tierischer Produkte bereits angewandt.

Humanmedizin

In der Humanmedizin werden transgene Tiere zum Beispiel genutzt, um sogenannte therapeutische Proteine zu produzieren. Man nennt diesen Vorgang auch Molecular Pharming. Diese Verfahren befinden sich bereits im Stadium der Umsetzung in konkrete Produktionsverfahren. Ein Schaf kann beispielsweise genetisch manipuliert werden, sodass in der Milch, die es produziert, ein menschlicher Gerinnungsfaktor enthalten ist. Dieser könnte dann theoretisch zur Behandlung von Gerinnungsstörungen, wie die der Bluterkrankheit (Hämophilie), genutzt werden.
Eine weitere Anwendung transgener Tiere in der Medizin ist die Nutzung als Modellorganismen, um Krankheitsmodelle auszutesten. Zum Beispiel kann Krebs in Versuchstieren gezielt induziert werden, um dann verschiedene Behandlungsmethoden an den kranken Tieren auszutesten.
Bei sogenannten Knock-out-Mäusen werden gezielt einzelne Gene ausgeschaltet, was für die Forschung an der Entstehung bestimmter Krankheiten und zum Testen verschiedener neuer Medikamente hilfreich sein kann.
Gezielte Organzucht ist ein weiterer Anwendungsfall der Gentechnik in der Humanmedizin. Bei der Xenotransplantation werden transgene Tiere als Organspender für Menschen genutzt. Hierbei können Abstoßungsreaktionen der neuen Organe vermindert werden, indem bestimmte Antigene, auf die das menschliche Immunsystem reagieren würde, bei den Organen transgener Tiere entfernt wurden. Mit dieser Transplantation könnte vielen Menschen geholfen werden, da der Bedarf an Organen die zur Verfügung stehenden Spenderorgane deutlich übersteigt. Hier besteht allerdings noch Forschungsbedarf, um grundlegende Fragen abzuklären.

Verbesserung tierischer Produkte

Die Züchtung transgener Nutztiere für die Lebensmittelindustrie ist bisher bis auf wenige Ausnahmen (z. B. transgener Lachs in den USA) nicht etabliert.

Bei der Verbesserung tierischer Produkte mittels Gentechnik geht es zum Beispiel um die Erhöhung der Fleischproduktion durch schnelleres Wachstum der Tiere oder die Veränderung der Fettverteilung. Die Milchzusammensetzung sowie Eigenschaften von Wolle und Leder können ebenfalls modifiziert werden.

Inzwischen gibt es neuere molekularbiologische Techniken wie das Genome Editing, die zur Züchtung von Nutztieren erforscht werden und wo keine neuen Gene in die Tiere eingeführt werden, sondern die DNA umgeschrieben wird.

Davon zu unterscheiden sind die gentechnisch hergestellten Futtermittel für Nutztiere in der Landwirtschaft. Dazu werden Pflanzen gentechnisch so verändert, dass sie beispielsweise einen erhöhten Eiweißgehalt besitzen oder Resistenzen gegen Insekten bilden können.

Tiermedizin

Bei der genetischen Immunisierung werden Tieren zur Produktion von Antikörpern nicht die Antigene selbst injiziert, sondern Plasmid-DNA, die für das jeweilige Antigen codieren.

Zusammenfassung und Diskussion

Du weißt nun, wie ein transgenes Tier gezüchtet wird und welche Anwendungsmöglichkeiten es in verschiedenen Bereichen bereits für gentechnisch veränderte Tiere gibt. Ob die zunehmende Nutzung von Gentechnik Fluch oder Segen ist, darüber kann und sollte diskutiert werden. Beim Lesen des Textes ist dir sicherlich schon der Gedanke gekommen, dass all die Anwendungsmöglichkeiten und auch die Herstellung transgener Tiere mit Tierleid zum Nutzen des Menschen verbunden sind. Die Befürworter der Gentechnik sprechen sich für die Freigabe aller gentechnischen Experimente, zur Nutzung in Medizin und Landwirtschaft, aus. Die Kritiker hingegen fordern ein generelles Verbot der Gentechnik aufgrund ihrer Gefahren und ethischen Fragen bezüglich des Tierwohls. Was ist dein Eindruck, nachdem du mehr über Methoden und Anwendung der Gentechnik bei Tieren erfahren hast?