Embryonenforschung, Stammzellen und Gentechnik

Kryokonservierung von Embryonen

Embryonen werden in flüssigem Stickstoff bei -160 °C eingefroren. Auf diese Weise werden die lebenswichtigen Funktionen des Embryos gestoppt, ohne dass der Tod eintritt.

Gesetzliche Regelungen zur Embryonenselektion

Die spanische Gesetzgebung verbietet im Allgemeinen die Auswahl des Geschlechts oder anderer Merkmale von Kindern. Die Auswahl von Embryonen ist nur in bestimmten Fällen erlaubt, z. B. um genetische Anomalien bei Kindern zu verhindern. In diesen Fällen, wenn die Krankheit erblich ist und mit dem Geschlecht zusammenhängt, kann das Geschlecht der implantierten Embryonen gewählt werden. Ein weiterer Fall liegt vor, wenn ein weiteres Kind des Paares an einer schweren Krankheit leidet, die durch eine Transplantation von einem kompatiblen Spender geheilt werden kann. In diesen Fällen könnte eine Auswahl von Embryonen für das neue Kind durchgeführt werden, damit dieses mit seinem kranken Bruder oder seiner kranken Schwester für Transplantationen kompatibel ist, um dessen Überleben zu sichern.

Arten von Stammzellen

Stammzellen bestehen aus undifferenzierten Zellen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie in der Lage sind, sich über längere Zeit zu vermehren und zu nicht-spezialisierten Zellen zu führen. Durch Zellteilung differenzieren sie sich und führen zu spezialisierten Zellen. Es gibt folgende Typen:

• Totipotente Stammzellen: Diese Zellen sind in der Lage, ein vollständiges Individuum zu bilden. Neben der Zygote sind auch die ersten acht Zellen ihrer Teilung noch totipotent. Das bedeutet, wenn sich diese Zellen in zwei Gruppen teilen, kann aus jeder Gruppe ein vollständiges Individuum entstehen.
• Pluripotente Stammzellen: Sie können sich nicht zu einem vollständigen Individuum entwickeln, behalten aber die Fähigkeit bei, alle Zelltypen des Körpers hervorzubringen.
• Multipotente Stammzellen: Diese haben die Fähigkeit, bestimmte Arten von Zellen hervorzurufen. Sie werden auch als adulte Stammzellen, somatische Stammzellen oder Gewebestammzellen bezeichnet.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS)

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) sind spezialisierte adulte Zellen, die nach verschiedenen Behandlungen dedifferenzieren und sich wieder in pluripotente embryonale Stammzellen verwandeln. Obwohl sie noch weit davon entfernt sind, routinemäßig in der regenerativen Medizin eingesetzt zu werden, haben sie die Möglichkeit eröffnet, embryonale Stammzellen ohne die Verwendung von Embryonen zu gewinnen.

Therapeutisches Klonen

Das therapeutische Klonen besteht in der Gewinnung embryonaler Zellen, die für Transplantationen ohne die Gefahr von Abstoßungsreaktionen eingesetzt werden können. Der Prozess umfasst folgende Schritte:

1. Eine Biopsie des Transplantats ermittelt die Bedürfnisse des Patienten, und der Kern einiger Zellen wird entnommen.
2. Dieser Kern wird in eine Eizelle eines Spenders eingeführt, deren eigener Kern zuvor entfernt wurde.
3. Die Zelle entwickelt sich unter Laborbedingungen bis zum Zustand der Blastozyste.
4. Embryonale Stammzellen werden aus der Zellmasse der Blastozyste gewonnen und in vitro kultiviert, um ihre Anzahl zu erhöhen.
5. Nachdem eine ausreichende Zahl von Stammzellen gewonnen wurde, werden sie in geeignete Medien für ihre Differenzierung gegeben.

Reproduktives Klonen

1. Zuerst wird die differenzierte Zelle des Individuums ausgewählt, das geklont werden soll.
2. Einer weiblichen Spenderin wird eine Eizelle entnommen.
3. Der Kern der Eizelle wird entfernt.
4. Der Kern der differenzierten Zelle wird in die entkernte Eizelle übertragen.
5. Die Zelle wird im Labor in einem speziellen Medium gezüchtet, bis der Embryo beginnt, sich zu entwickeln.
6. Wenn das Morula-Stadium erreicht ist, wird der Embryo in den Uterus einer Leihmutter übertragen.
7. Nach der Tragzeit erfolgt die Geburt eines neuen Individuums, das ein Klon des Kernspenders ist.

Grundlagen der DNA und Genetik

Die DNA ist eine Doppelhelix, die aus zwei miteinander verbundenen Ketten besteht. Jede Kette wird durch die Bindung von Nukleotiden gebildet. Die beiden Ketten sind über Stickstoffbasen miteinander verbunden. Die Erbinformation ist in der Sequenz dieser Basen gespeichert.

• Gen: Ein Abschnitt der Basensequenz, der das Aussehen eines Merkmals bestimmt.
• Chromosom: Die Struktur, in der die DNA im Zellkern organisiert ist.
• Genom: Der gesamte Satz der Gene eines Organismus.

Gentechnik und DNA-Modifikation

Definition: Modifikation der DNA. Als Werkzeuge dienen Enzyme, welche die chemischen Reaktionen katalysieren.

Verfahren der Genübertragung

Erste Stufe: Einführung des Gens

In der ersten Stufe wird das gewünschte Gen in das Genom einer Zelle des zu verändernden Organismus eingeführt:

1. Die gesamte DNA wird extrahiert.
2. Das gewünschte Gen wird lokalisiert und isoliert.
3. Das Gen wird geklont.
4. Das exogene Gen wird modifiziert.
5. Das Gen wird in den Zellkern der Zielzelle eingeführt.
6. Es wird überprüft, ob die Zelle das neue Gen enthält.

Zweite Stufe: Regeneration des Organismus

In der zweiten Stufe wird eine Pflanze oder ein Tier aus der Zelle regeneriert, deren Erbgut verändert wurde. Diese Stufe erfordert den Einsatz von Methoden zur Gewebezüchtung oder Organismusrekonstruktion.

Genetisch veränderte Lebensmittel (GVO)

Es gibt verschiedene Kategorien:

1. Lebensmittel, die selbst genetisch veränderte Organismen sind.
2. Produkte, die aus GVO hergestellt wurden.
3. Lebensmittel, die aus GVO-Zutaten bestehen.

Es gibt jedoch Ausnahmen, wie zum Beispiel:

• Lebensmittel, die weniger als 0,9 Prozent GVO enthalten.
• Produkte der zweiten oder dritten Generation.
• Lebensmittel, bei denen transgene Organismen lediglich für die Fermentation verwendet wurden.