Gentechnik in der Medizin

Gentechnik in der Medizin Übung

• Fasse zusammen, was die Gendiagnose ermöglicht.

  Tipps

  Das Alter eines Menschen hängt sicher auch zum Teil von seinen Genen ab. Mindestens genauso wichtig sind aber die Umweltbedingungen, z. B. die Ernährung oder der Konsum von Drogen.

  Lösung

  Die Diagnostik mittels Gendiagnose ist nicht nur in der Medizin hilfreich, sie ermöglicht z. B. in der Kriminalistik die Überführung von Verbrechern durch einen DNA-Test. Dieser hilft auch bei der Analyse und Überprüfung von Verwandtschaftsverhältnissen.
  In der Medizin ist die Gendiagnose bei der eindeutigen Identifizierung von Krankheitserregern und dem frühzeitigen Feststellen von Erbkrankheiten hilfreich. So können Krankheiten entweder schneller behandelt werden oder, im Falle einer möglichen Erbkrankheit, ihr Ausbruch verzögert bzw. sogar verhindert werden.

• Beschreibe Methoden der Gentherapie.

  Tipps

  Lat. ex bedeutet außerhalb und lat. in innerhalb.

  Lösung

  Nomen est omen: der Name ist Programm.
  Ex-vivo bedeutet außerhalb des Lebendigen, in-vivo das genaue Gegenteil, im Lebendigen. Die Namen der beiden Methoden beschreiben den größten Unterschied zwischen den beiden Methoden der Gentherapie: den Ort der Genübertragung auf menschliche Zellen.
  Bei der ex-vivo-Methode passiert das außerhalb des Körpers in einer Petrischale oder in einem Reagenzglas. Man nennt solche Methoden deswegen auch in-vitro – im Glas.
  Bei der in-vivo-Methode gelangt das Gen hingegen über einen Überträger, einen Vektor, in den menschlichen Körper und wird erst dort in die Zellen eingebaut.

  Generell ist es nicht möglich, jede Erbkrankheit durch eine Gentherapie zu therapieren. Das funktioniert nur bei monogenetischen Erbgängen, wenn also die Ursache für die Krankheit nur auf einem einzigen Gen liegt. Dann kann versucht werden, das defekte Gen auszutauschen.

• Erstelle eine Gensonde zum Nachweis eines mutierten Gens.

  Tipps

  Die Gensonde besteht aus Basen, die komplementär zur originalen DNA-Sequenz sind.

  Komplementäre Basenpaare bestehen aus zwei gegensätzlichen, aber sich ergänzenden Basen. Die komplementären Basen der DNA sind Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin.

  Lösung

  Die Basen der DNA-Sequenz paaren sich nur mit der komplementären Base. Adenin paart sich mit Thymin und Guanin mit Cytosin. Die Sequenz der Gensonde lautet von oben nach unten wie folgt: C-T-G-G-T-A-C.

• Vergleiche die konventionelle Medikamentenherstellung mit der Medikamentenherstellung durch Gentechnik.

  Tipps

  Genetisch veränderte Bakterien oder Hefen werden bei der Medikamentenherstellung durch Gentechnik verwendet.

  Eine Massenproduktion von therapeutischen Proteinen ist bei der gentechnischen Methode möglich, da Bakterien oder Viren auf einmal viele Proteine herstellen können. Zudem brauchen sie wenig Platz und sind relativ anspruchslos.

  Lösung

  Die Medikamentenherstellung durch Gentechnik bietet einige Vorteile gegenüber der konventionellen Methode. Die Gewinnung von therapeutischen Proteinen über menschliches oder tierisches Gewebe ist sehr aufwendig und kann zu Infektionen oder Abwehrreaktionen führen.
  Mithilfe der Gentechnik werden diese Risiken vermieden. Die Herstellung der Proteine ist deutlich unkomplizierter. Genetisch veränderte Bakterien und Hefen synthetisieren die gewünschten Proteine in großen Mengen. Zudem können mehr verschiedene Proteine hergestellt werden als durch die konventionelle Methode.

  Das Bauspeicheldrüsenhormon Insulin ist ein Protein, das sowohl auf konventionellem Wege als auch durch gentechnische Methoden gewonnen werden kann. Es wird zur Therapie von Diabetespatienten eingesetzt. Lange war die Gewinnung aus tierischem Gewebe die einzige Möglichkeit, Insulin als Medikament zu gewinnen. Dabei wurde Insulin aus Rindern oder Schweinen genutzt. Die beiden verschiedenen Insulinmoleküle ähneln dem menschlichen Insulin jedoch nicht vollständig. Sie wurden teilweise auch durch gentechnische Methoden in humanes Insulin umgewandelt.
  Die vollständige gentechnische Herstellung von Insulin durch Bakterien wie z. B. E.coli ist deutlich einfacher. Dem Bakterium wird das menschliche Insulingen eingesetzt. So sind sie in der Lage, Humaninsulin herzustellen, welches nicht weiter umgewandelt werden muss.

• Definiere den Begriff Pharming.

  Tipps

  Ziel des Pharming ist die Herstellung therapeutischer Proteine.

  Achte auf die Rechtschreibung.

  Lösung

  Der Begriff Pharming ist eine Wortkreuzung aus der Vorsilbe Pharma für Arzneimittel und dem englischen Wort farming für Landwirtschaft. Beim Pharming werden Tiere oder Pflanzen zur Herstellung therapeutischer Proteine genutzt. Dabei werden die verwendeten Organismen genetisch verändert, damit sie das gewünschte Protein produzieren können. 2008 wurde das erste Pharming-Protein aus gentechnisch veränderten Ziegen zur Therapie zugelassen.

• Erkläre die Entstehung verschiedener Arten von Mutationen.

  Tipps

  Somatische Mutationen werden nicht vererbt, da sie sich nicht in den Keimzellen (Spermien, Eizellen) befinden.

  Bei einer Genmutation handelt es sich um die „kleinste“ Mutation, da sie nur ein Gen und oft nur eine Base im Gen betrifft.

  Lösung

  Man kann Mutationen nach verschiedenen Kriterien unterscheiden. Betrachtet man die Erblichkeit, unterscheidet man zwischen Keimbahnmutationen und somatischen Mutationen.
  Induzierte oder spontane Mutationen beschreiben die Ursache der genetischen Veränderung.
  Die Unterteilung in Genmutation, Chromosomenmutation und Genommutation betrachtet hingegen Größe und Ort des veränderten Erbmaterials.

  Je nach Größe und Ort haben Mutationen unterschiedliche Auswirkungen auf den Organismus. So führen Genmutationen selten zu Erbkrankheiten, wohingegen eine Genommutation nie unbemerkt bleibt und oft sogar letal, also tödlich, ist.