Methoden und anwendungsbereiche der gentechnik

Das Paradebeispiel schlechthin für genetische Methoden ist die Produktion von menschlichem Insulin (Hormon, das den Zuckerhaushalt im Körper reguliert; Diabetiker können es nicht produzieren) mit Hilfe von genmanipulierten Bakterien.
Die Vorgangsweise möchte ich hier kurz schildern:
Als erstes muß man die DNA, die für die Produktion von Insulin verantwortlich ist isolieren. Hier sind zwei Möglichkeiten bekannt: Entweder man läßt die gesamte DNA isoliern, mit Restriktionsenzymen zerstückeln und diese Stücke in Plasmide einfügen. Die Plasmide werden anschließend in Bakterien eingebracht (Transformation), jetzt muß man nur noch das Bakterium finden, das das Insulingen enthält was bei 100 000 bis 1000 000 anderen möglichen Informationen jedoch schwierig ist (dieses Problem läßt aber sich mittlerweile lösen). Diese Methode hat auch noch andere Nachteile, auf die ich jetzt nicht eingehen möchte.
Als Alternative bietet sich die Isolierung der Insulingens über die Boten-RNA (siehe 4). Organe synthetisieren in spezialisierten Zellen (z.B. die -Zellen der Bauchspeicheldrüse) eine große Menge dieser Boten-RNA und über dieser widerum das Protein (hier Insulin).
Um ein Bakterium wie unser Darmbakterium Escherichia coli zur Produktion eines fremden Proteins (wie etwa Insulin) anzuregen, bedarf es jedoch weiterer gentechnischer Kniffe. Die bakterielle Zelle benötigt zusätzliche Information auf der DNA, die ihr als Signal für die Übersetzung in ein Protein dienen. Diese Signale sind allen bakteriellen Genen vorgeschaltet - man bezeichnet sie als Regulations-Regionen - und geben der Zelle die Möglichkeit, je nach Wachstumsbedingungen und externem Nahrungsangebot bestimmte Gene an- oder abzuschalten, also eine ökonomische Balance aller Syntheseprogramme zu gewährleisten. Unser Insulingen im Bakterium muß also mit einem bakteriellen Regulator versehen werden. Das fertige Bakterium wird in großen Fermentern gezüchtet und mit Nahrung versorgt und alsbald hat man eine große Menge Bakterien-Insulin-Reststoff Mischung. Diese Mixtur muß gereinigt werden, was auch einen hohen Aufwand darstellt, dann haben wir jedoch was in alle Arzneimittelfläschen gehört: das reine menschliche Insulin.
Es muß hier noch erwähnt werden, daß auf diesem Gebiet die Möglichkeiten noch nicht ausgereizt sind, im Gegenteil, wir stehen erst am Anfang der Entwicklung.
Neben der eben besprochenen Genmanipulation an Mikroorganismen (graue GT) sind noch die beiden anderen Gebiete der Genmanipulation an Pflanzen (grüne GT) und an Tieren (rote GT) zu nennen, die ebenso umfangreich sind, aber von mir jetzt besprochen werden können.

Nun zu den Anwendungsbereichen der Gentechnik. Gegenwärtig wird die Gentechnologie in der Medizin hauptsächlich zur Gewinnung von Arzneimitteln durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen oder Zellen (wie soeben besprochen) und zur Entwicklung diagnostischer Möglichkeiten angewandt (DNA-Analyse?). Als Ergebnis weltweiter Bemühungen in den verschiedensten Laboratorien konnten die ersten menschlichen Proteine aus Bakterien erhalten werden: Humaninsulin, Interferone, Wachstumshormone, Glucagon, Interleukine, Relaxin, ect. und auch Impfstoffe wie z.B. für Hepatitis B. An einem Impfstoff für AIDS arbeitet man bekanntlich fieberhaft. Des Weiteren hat man mit Hilfe der Gentechnik die Ausbeute bei Antibiotika produzierenden Bakterien und Pilzen um das 1000fache gesteigert und unerwünschte Nebenwirkungen eliminiert.
In den letzten 10 Jahren wurden große Fortschritte auf dem Gebiet der Krebsforschung gemacht, wahrscheinlich ist dank der Gentechnik Krebs künftig heilbar.
In der Landwirtschaft hat man großes Interesse daran, Gene für die Aufnahme und Verwertung von Luft-Stickstoff aus Bakterien in Nutzpflanzen zu übertragen. Wenn dieses Vorhaben gelingt, wird man auf jegliche Art von Dünger verzichten können und somit Umweltbelastung und Kosten stark reduzieren. Andere Ziele liegen in der Transformation von Pflanzen mit Genen, die die Photosynthese oder die Proteinbiosynthese und -speicherung verbessern. Auch von der Übertragung von Resistenzgenen gegen Schädlinge oder Umweltgifte erwartet man eine deutliche Verbesserung der Qualität von Kulturpflanzen.
In der modernen Tierzucht sind die extrakorporale Befruchtung, die Gefrierkonservierung von Embryonen und die Geschlechtsselektion bereits Alltagspraktiken. Das Klonieren von Säugern und Genaustausch auf molekularer Basis sind vorerst noch Zukunftsmusik, weniger wegen den technischen Möglichkeiten, vielmehr aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen, die dies nicht ganz zu unrecht einschränken.