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Gentherapie & Gentechnik

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 Gentherapie
Einschleusen von therapeutisch wirkendem genetischen Material
in einen Organismus
bei genetisch bedingten Krankheiten Krankheit

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- Gentransfer - somatische und Keimbahntherapie - Gentechnik (Prinzip, Vor-und Nachteile) - Karyogramm

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Gentherapie Einschleusen von therapeutisch wirkendem genetischen Material in einen Organismus bei genetisch bedingten Krankheiten Krankheitsursache beseitigen METHODEN DES GENTRANSFERS EX-VIVO-VERFAHREN Gen wird ausserhalb des Organismus in voruebergehend entnommene Zellen eingefuehrt IN-VIVO-VERFAHREN Gen wird in geeigneten Vektor eingebaut und durch Injektion direkt in koerper des Patienten eingebracht Liposom in vivo A PZ GRAFIK Virus Applikation des Wirkstoffs Entnahme von Patientenzellen Liposom ex vivo (in vitro) DNA ᏛᏪᏛᏛᏗ Virus A Reinfundieren der genetisch veränderten Patientenzellen SOMATISCHE GENTHERAPIE Gentherapie an Koerperzellen Keine Vererbung der Veraenderungen moeglich z. B. Veraenderung der Stammzellen Einbringen der Nukleinsäuren KEIMBAHNTHERAPIE Gentherapie an keimzellen (Eizeller veraenderte Gene sind vererbbar gentechnik 1. Prinzip der Gentechnik 2. Eigenschaften von Bakterien, die sie zu einem bevorzugten Organismus in der Gentechnik machen 3. Beispiele für transgene Organismen 4. Herstellung der Knock-out Mäuse 5. Chancen und Risiken der Gentechnik Zu 4 oder Spermien) Aus Blastozysten eines Inzuchtmäusestamms werden embryonale Stammzellen entnommen und in vitro vermehrt. Nun wird ein Inaktivierungsvektor durch Elektroporation, Mikroinjektion oder ein anderes geeignetes Verfahren in die noch undifferenzierten Stammzellen übertragen. Der Inaktivierungsvektor wird künstlich hergestellt und besteht aus dem zu inaktivierenden Gen, das eine Mutation trägt, so dass es nicht mehr transkribiert werden kann, bzw. das entstehende Protein inaktiv ist. Der Austausch zwischen den DNA-Abschnitten erfolgt durch homologe Rekombination, bei der sich die benachbarten Abschnitte des Gens auf dem Vektor an die gleiche Stelle im Maus-Genom anlagern und in manchen Fällen rekombiniert werden. Die rekombinierten Stammzellen werden in eine Blastozyste eingesetzt, die wiederum einer vorbehandelten Empfängermaus eingepflanzt wird. In der Leihmutter entwickeln sich dann gemischt zellige...

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Tiere (Chimären). Durch Rückkreuzung gegen den Wildtyp können die heterozygoten Tiere herausgefiltert werden. Durch Kreuzungen erhält man homozygote Tiere, bei denen also das gewünschte Gen in allen Zellen zerstört - ausgeknockt ist. Die Methode selbst hat sich dahin gewandelt, dass die Manipulation ohne vorherige Selektion rekombinanter Zellen direkt in der befruchteten Eizelle durchgeführt werden kann. Durch das CRISPR/Cas-System konnte die Herstellungszeit von Knockout-Mäusen erheblich verkürzt werden. Zu 1. Zuerst gewinnt man aus einer Spenderzelle die DNA des Lebewesens, von dem man ein Gen verpflanzen will. Es könnte zum Beispiel ein menschliches Gen wie das Insulin-Gen sein, oder ein bestimmtes Resistenz- gen bei Pflanzen usw. Von diesem gewonnenen Erbma- terial isoliert man das gewünschte Gen mit Hilfe von bestimmten Enzymen. Dieser Abschnitt wird in einen Plasmidring eines Bakteriums übertragen. Meist wird Escherischia coli als Bakterium verwendet. Aus diesem gewinnt man die Plasmide. Mit Hilfe verschiedener Enzyme kann man solche Plasmide spalten und das Fremdgen darin einbauen. Das Plasmid wird nun wie- der in die Wirtszelle zurückgebracht. Bei erfolgreichem Einbau kann nun die neue Information mit abgelesen werden. So produziert die Bakterienzelle ein Hormon oder ein Antibiotikum oder ein Enzym, das eigentlich von einem ganz anderen Organismus stammt. Je nach- dem, ob der hergestellte Stoff in der Zelle gespeichert oder nach außen abgegeben wird, erfolgt noch eine Iso- lierungs- und Reinigungsphase. 2 Nenne Eigenschaften von Bakterien, die sie zu einem bevorzugten Organismus in der Gentechnik machen. ▪ Besitz von Plasmiden, in die Fremd-Gene eingefügt werden können, die die Erbinformation für die Bil- dung gewünschter Produkte (z. B. menschliches Insu- lin) enthalten . Einfachheit des Organismus ermöglicht Herstellung und Produktion unter standardisierten, großtechni- schen Bedingungen sehr kurze Generationsdauer und sehr hohe Indivi- duenzahl ermöglichen hohe Produktionsraten 3 Nenne Beispiele für transgene Organismen und erläutere ihre Nutzung durch den Menschen. Transgene Bakterien produzieren zum Beispiel Insulin und Cystein zur Behandlung von Krankheiten. Transgene Rinder oder Schafe produzieren unter ande- rem Proteine wie das Antithrombin, das die Blutgerin- nung hemmt und bei Operationen oder Geburten vor der Bildung von Blutgerinnseln schützt... Transgene Pflanzen produzieren Stoffe, die sonst nur von anderen Pflanzenarten gebildet werden. So produ- ziert beispielsweise eine transgene Rapssorte eine be- stimmte Fettsäure des Lorbeerbaums, die für die Ernäh- rung besonders wertvoll ist. Es gibt außerdem transgene Pflanzen, die resistent sind gegen Herbizide, Insekten oder Viren. Gentechnik liefert schon heute PRO viele Wirk- und Hilfsstoffe, z. B. Waschmittelenzyme ursaechliche Behandlung von Erbkrankheiten durch Gentherapie, sodass es gar nicht erst zur Ausbildung kommt Verhinderung Lebensmittelknappheit durch gentechnisch veraenderte Pflanzen und Tiere Gentechnik kann nachwachsende Rohstoffe effizienter machen, z. B. bessere Oelpflanzen Wachstumsbranche, sichert neue Arbeitsplatze Gentechnik liefert schon heute viele Wirk- und Hilfsstoffe, z. B. Waschmittelenzyme Risiko der Entstehung von Antibiotika-Resistenzen bei CONTRA Menschen durch Verzehr von genveraenderten Pflanzen Monopolbildung, arme Laender koennten von Nutzung des modernen Saatguts ausgeschlossen werden eventuelle Langzeitwirkungen, Gefahr der Vererbung von Mutationen ethische Probleme beim "" 66 Verbrauch menschlicher Embryonen zu Forschungszwecken gesellschaftlicher Druck Perfektionierung des Menschen zur Missbrauch der Verfahren zur Herstellung biologischer Kampfstoffe GENOTYPISCHE GESCHLECHTSBESTIMMUNG mithilfe eines Karyogramms Untersuchung der Gonosomen homologe Gonosomen XX = weiblich unterschiedliche Gonosomen XY = maennlich, Hemmung der ● weiblichen Entwicklung Geschlecht abhaengig davon, ob in Samenzelle X- oder Y- Chromosom vorhanden sind Karyegran 12 KXXXI }}}] 2 10 4:4115 00 18 13 19 14 €1402 20 SOUSTRO C 15 1. 21 16 22 11 bestimmtes Gen 103 (Geschlechtschromosomen) 17 ● jeweils 2 homologe Chromosomen Chromosomen werden unterschieden nach Groesse, Lage des Centromers und Bandenmuster zunaechst Gesamtzahl der Chromosomen, dann Gonosomen Frau: 46XX Mann: 46xy mithilfe eines Karyogramms lassen Trisomie 21, also das Vorhandensein von drei 21-Chromosomen sich Mutationen erkennen, z. B. Nachweis von Genmutationen (kleine Teile der Chromosomen fehlen) mit Fluoreszenztechnik Fluoreszenzfarbstoff bindet nur an ein kommt die Bindung nicht zustande, bleibt die Faerbung an betreffender Stelle aus und das Fehlen des Gens wurde nachgewiesen A ய்யயர் DNA-Sonde mit fluoreszierendem Farbstoff zu untersuchender Genabschnitt auf einem Chromosom

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