Gentechnik
Synonym: Gentechnologie
Englisch: genetic engineering, genetic modification
Definition
Die Gentechnologie ist ein Teilgebiet der Biotechnologie und ein auf den Kenntnissen der Molekularbiologie aufbauendes Verfahren zur Anwendung gezielter Eingriffe in das Erbgut und/oder in die biochemischen Steuerungsvorgänge von Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren. Insbesondere erforscht die Gentechnologie die Methoden zur Isolierung von Genen und zur Herstellung neukombinierter DNA, vor allem auch über Art-Grenzen hinweg. Dies ist möglich, weil alle Lebewesen den gleichen genetischen Code verwenden (siehe aber: codon usage). Als Ziele werden Verbesserung von Saatgut und einfacheres Gewinnen von Medikamenten genannt.
Unter Gentechnik versteht man in Deutschland die Anwendung dieser Forschungsergebnisse im großtechnischen Stil. Etliche Produkte, die für den Menschen interessant sind, werden von der einschlägigen Industrie mit Hilfe genmanipulierter Bakterien hergestellt. Für den medizinischen Bereich werden heute schon viele Medikamente gentechnisch produziert. Im anglo-amerikanischen Sprachraum kennt man nur das Äquivalent zu "Gentechnologie", nämlich genetic engineering.
Hintergrund
Genauer beschäftigt sich die Gentechnologie oder Gentechnik mit der in vitro-Verknüpfung von Nukleinsäure-Molekülen zu neuen, vermehrbaren Molekülen, die Einführung solcher Moleküle in einen Empfängerorganismus und die Vermehrung der neukombinierten Moleküle in diesem Organismus. Meistens wird zunächst die DNA eines Spenderorganismus isoliert und in Fragmente brauchbarer Größe zerlegt. Weiter muss ein geeigneter Vektor (ein Transportvehikel zur Übertragung der Spender-DNA in eine Wirtszelle) isoliert und aufgeschnitten werden. In einem dritten Schritt bringt man die Vektor-DNA mit der fragmentarischen Spender-DNA zusammen und sorgt dafür, dass ein Fragment der Spender-DNA vom Vektor aufgenommen wird. Danach überträgt man die im Vektor neukombiniert vorliegende DNA in die Zellen eines geeigneten Empfängerorganismus und vermehrt die Zellen mit der gewünschten neuen genetischen Information. Neue Entwicklungen ermöglichen das Einpflanzen von Fremdgenen an vorherbestimmten Orten im Genom; dadurch werden die Produktionseigenschaften der modifizierten Zelle vorhersagbar (RMCE Kassettenaustauschverfahren). Wenn all dies geglückt ist, stellen die Zellen des Empfängerorganismus z.B. ein vom Menschen gewünschtes Genprodukt, etwa ein Protein, her, das in gereinigtem Zustand vermarktet werden kann. Solcherart genetisch modifizierte Organismen nennt man transgene Organismen.
Als Vektoren werden oft Plasmide aus Bakterienzellen verwendet. Bei den Plasmiden handelt es sich um kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die eine Schnittstelle für ein Restriktionsenzym besitzen, das den Plasmidring öffnet und dadurch für die Aufnahme von Fremd-DNA empfänglich macht. Mit Hilfe von Ligasen wird die Fremd-DNA im Plasmid fest verankert.
Die Frage nach dem Einsatz von Gentechnologie im Rahmen der Gentechnik wird oft kontrovers diskutiert. Einerseits ist die Forschung interessant und es sind auch attraktive finanzielle Perspektiven vorhanden, andererseits ist das Gebiet sehr komplex und der Einsatz ist risikobehaftet und ethisch manchmal auch fraglich.
Eine medizinische Anwendung der Gentechnologie ist die Gentherapie.
um diese Funktion zu nutzen.