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Knockout-Maus

1 Definition

Der Begriff Knockout-Maus stammt aus dem Bereich der Gentechnik und beschreibt eine Maus, bei der mit Hilfe von Genmanipulation bestimmte Gene gezielt deaktiviert wurden. Diese genetische Manipulation wird an den embryonalen Stammzellen vorgenommen und anschließend in die Keimbahn der Mäuse eingebracht. Mittlerweile existieren Knockout-Mäuse in den verschiedensten Forschungsbereichen. Durch die Arbeit an Knockout-Mäusen lassen sich biologische Fragestellungen beantworten (besonders in Hinsicht auf die Funktion einzelner Gene) und medizinisch-pharmakologische Tests durchführen.

2 Vorgehensweise

  • Entnahme von embryonalen Stammzellen aus Blastozysten eines Mäusestamms und anschließende in-vitro-Vermehrung
  • Übertragung eines inaktivierenden Vektors mittels Mikroinjektion oder Elektroporation in die noch undifferenzierte Stammzelle
  • der künstlich hergestellte Inaktivierungsvektor enthält das zu inaktivierende Gen mit einer Mutation, meist einem eingefügten Stop-Codon. Bei der Translation kommt es zum vorzeitigen Abbruch, was zum Abbau des unvollständigen Proteins führt. So wird die Bildung des entsprechenden Proteins vollständig gehemmt.
  • homologe Rekombination: Nach Einbringung des Vektors lagern sich die benachbarten Genabschnitte des Mausgenoms an die gleiche Stelle wie der Vektor und werden manchmal rekombiniert.
  • Anhängen eines Neomycinresistenzgens als positiver Marker. Durch diese Maßnahme hat man später die Möglichkeit, durch Gabe des Antibiotikums Neomycin zu sehen, welche Zellen die Sequenz eingebaut hat, da nur die Zellen mit Neomycinresistenz überleben.
  • Einbau des Gens für Thymidinkinase des Herpes-simplex-Virus als Marker. Anschließend Behandlung mit dem Virostatikum Ganciclovir. Überleben die Zellen diese Behandlung zeigt dies, dass der Einbau der Fremdgene an der richtigen Stelle erfolgt ist, also tatsächlich durch homologe Rekombination stattgefunden hat.
  • Implantation der rekombinierten Stammzelle in die Blastozyste, die dann einer Maus eingepflanzt werden
  • in der Leihmutter entwickeln sich nun Chimären. Erst durch Kreuzung zeigt sich, ob die manipulierten Stammzellen in die Keimbahn gelangt sind (germ line transmission). Nur diese Tiere geben die Manipulation an ihre Nachkommen weiter.

3 Anwendung für die Medizin

Da bei zahlreichen menschlichen Erkrankungen eine genetische Ursache besteht, muss die genaue Funktion der entsprechenden Gene genauestens bekannt sein, um evtl. eine effektive Therapie durchführen zu können. Für diese Art der Analyse eignet sich die Knockout-Maus hervorragend, da an ihr die isolierte Funktion von Genen erprobt und nachgewiesen werden kann.

4 Kritik

Da es sich bei der Arbeit mit Knockout-Mäusen ebenfalls um Tierversuche handelt, gibt es auch gegen diese Forschungsart mitunter sehr lautstarke Kritik.

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Fachgebiete: Gentechnik

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