Gentechnik und Stammzellen: Prozesse, Anwendungen und Ethik

Gentechnik: Prozess und Anwendungen

Der Prozess der Gentechnik

Der Prozess der Gentechnik wird wie folgt durchgeführt:

1. Die DNA, die das gewünschte Gen enthält, wird mit Restriktionsenzymen geschnitten.
2. Die Vektor-DNA wird mit denselben Restriktionsenzymen geschnitten, sodass die Enden komplementär sind.
3. Das DNA-Fragment mit dem gewünschten Gen wird an den Vektor gebunden.
4. Das resultierende Molekül ist eine rekombinante DNA (eine Kombination aus dem gewünschten Gen und der Vektor-DNA). Diese rekombinante DNA wird in eine Wirtszelle eingeführt.
5. Die Wirtszelle, in der Regel ein Bakterium, vermehrt sich oft und bildet eine Population identischer Zellen, die alle das gewünschte Gen enthalten.
6. Das gewünschte Gen kann dann aus den Wirtszellen zurückgewonnen, gereinigt und analysiert werden.

Durch diesen Prozess wurde beispielsweise das Gen für die Insulinproduktion erfolgreich in Bakterien (Wirtszellen) eingeführt. Diese haben sich vermehrt und reines Insulin in großen Mengen produziert. Das Insulin, das Diabetikern injiziert wird, wird durch Gentechnik hergestellt.

Anwendungen der Gentechnik

Die Gentechnik hat viele Anwendungen, vor allem in zwei Bereichen:

• In der Biotechnologie
• In der Medizin:

  • Bei der Diagnose von Krankheiten

    Die Gentechnik hat das Potenzial, genetische Veränderungen in der DNA selbst zu entdecken. Dies ist besonders wichtig in der pränatalen Diagnostik.

  • Bei der Behandlung von Krankheiten

    Mittels Gentherapie können Krankheiten geheilt werden, indem ein verändertes Gen durch ein normales ersetzt wird. Der Einsatz dieser Technologie wird bei Krankheiten wie AIDS und Krebs erforscht.

  • In der forensischen Medizin

    Jeder Mensch besitzt ein charakteristisches DNA-Muster, den sogenannten genetischen Fingerabdruck, der durch Restriktionsenzyme gewonnen wird. Dieses Muster ermöglicht die Identifizierung einer Person mit großer Zuverlässigkeit.

Stammzellen und Klonen

Jede Zelle in unserem Körper enthält in ihrem Kern das gesamte genetische Material (DNA), das für die Entwicklung zu jeder beliebigen Zelle unseres Körpers notwendig wäre. Jedoch sind die Zellen spezialisiert und haben diese ursprüngliche Fähigkeit verloren. Nach der Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium beginnt die Eizelle oder Zygote, sich rasch zu teilen und neue Zellen zu bilden.

Während sich der Körper aus der befruchteten Eizelle im Moment der Empfängnis entwickelt, 'entscheiden' die Zellen: Ich werde ein Neuron, ich werde eine Knochenzelle oder ein Osteozyt, ich werde eine Hautzelle... Das bedeutet, dass eine Spezialisierung stattfindet, bei der bestimmte zelluläre Gene inaktiviert und andere aktiviert werden. Und da dieser Prozess voranschreitet, ist der Weg zurück irreversibel.

Stammzellen: Definition und Arten

Stammzellen sind undifferenzierte oder wenig differenzierte Zellen, die die Fähigkeit besitzen, sich zu einem oder mehreren Zelltypen zu entwickeln und so eine Regeneration in vivo zu ermöglichen. Sie werden nach ihrer Herkunft in zwei Gruppen eingeteilt:

• Embryonale Stammzellen

  Diese sind Teil eines Embryos und können alle Zelltypen verschiedener Organismen generieren. Sie werden auch als pluripotente Stammzellen bezeichnet.

• Adulte Stammzellen

  Sie sind in erwachsenen Organismen vorhanden und können spezialisierte Zellen verschiedener Gewebe erzeugen, jedoch nicht alle Zelltypen. Ihre Funktion ist es, kontinuierlich Gewebe wie Haut oder Blut zu regenerieren. Sie werden auch als multipotente Zellen bezeichnet.

Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen

• Pluripotenz vs. Multipotenz:
  • Embryonale Stammzellen: Pluripotent (können sehr viele Zelltypen bilden)
  • Adulte Stammzellen: Multipotent (können weniger Zelltypen bilden)
• Vielseitigkeit:
  • Embryonale Stammzellen: Vielseitiger
  • Adulte Stammzellen: Weniger vielseitig
• Vorkommen:
  • Embryonale Stammzellen: Sehr viele in frühen Embryonen
  • Adulte Stammzellen: Wenige und verstreut über den ganzen Körper
• Gewinnung:
  • Embryonale Stammzellen: Einfache Qualifikation, aber schwer zu bekommen (ethische Fragen)
  • Adulte Stammzellen: Schwer zu bekommen, aber keine ethischen Fragen (Gewebe von Erwachsenen oder Nabelschnur)
• Zellwachstum und Krebsrisiko:
  • Embryonale Stammzellen: Begünstigen unkontrolliertes Zellwachstum und die Entstehung von Krebs
  • Adulte Stammzellen: Normales Zellwachstum, Tumormassen werden nicht erzeugt
• Ethische Aspekte:
  • Embryonale Stammzellen: Gewinnung durch Zerstörung von Embryonen, daher ethische Fragen
  • Adulte Stammzellen: Gewinnung aus Gewebe von Erwachsenen oder Nabelschnur ohne Zerstörung von Embryonen, daher keine ethischen Probleme