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Herramientas de ingeniería genética

Herramientas de ingeniería genética


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El análisis de restricción

No solo la temperatura de la reacción de la ligasa, sino también parámetros como la concentración del vector y del inserto o las condiciones generales de la reacción tienen una influencia considerable en el resultado. Por ejemplo, si el vector solo se ha linealizado con una enzima pero no se ha desfosforilado en el extremo 5 'mediante tratamiento con fosfatasa, con una alta probabilidad, preferiblemente se relegará de nuevo sin incorporar el fragmento de ADN.

Después de la ligación de un vector con un inserto, el análisis de los productos es particularmente importante con vistas al uso posterior del ADN recombinante, porque si el inserto está en la orientación incorrecta, la expresión de los genes clonados puede volverse imposible. Se entiende por análisis de restricción la caracterización de un ADN mediante escisión dirigida en fragmentos de un tamaño definido utilizando endonucleasas de restricción. Los plásmidos recombinantes pueden analizarse mediante las siguientes cuatro escisiones:

  • Linealización. El plásmido se digiere con una enzima que tiene un sitio de escisión único en el plásmido. Este análisis se usa para determinar la longitud total del plásmido.
  • Espalda dividida. La escisión tiene lugar con las enzimas que también se utilizaron en la clonación. La liberación del inserto incorporado durante la ligadura demuestra los límites de clonación correctos. Pero tenga cuidado: también hay combinaciones de enzimas de restricción en las que los sitios de escisión originales se pierden después de la ligadura.
  • División integral. La división envolvente permite determinar el tamaño del inserto insertado. También permite la exclusión de inserciones múltiples y, por lo tanto, se lleva a cabo con la ayuda de dos sitios de escisión de restricción que están lo más cerca posible pero no dentro del inserto respectivo.
  • Orientación del escote. La escisión de orientación es necesaria si el inserto insertado tiene dos extremos idénticos y, por lo tanto, la inserción puede tener lugar en ambas orientaciones. Esto se analiza mediante escisión con dos enzimas, una cerca de uno de los dos sitios de clonación en el vector y la otra asimétricamente en el El inserto debe cortar.
Tab.1
Análisis de los productos de ligadura
Posibles constelaciones del producto de ligadura.causa principalAnálisis de restricción sensible
Inserción múltipleinstalación múltiple no deseada del inserto, por ejemplo, si la concentración del inserto es demasiado altaLinealización, división posterior y división abarcadora
Orientación del insertoen el caso de una restricción con una sola enzima, la inserción del inserto puede haber tenido lugar en el marco de lectura deseado o en la dirección opuestaorientar el escote
vector en blancoReligación del vector sin inserto, que es común en una restricción con una sola enzima sin tratamiento con fosfatasa.Linealización
SupresiónPérdida de algunas regiones de la secuencia de inserción como resultado de una reacción de intolerancia de la célula (por ejemplo, durante la clonación de proteínas de membrana en copia altaVectores)Linealización y división (declaraciones claras solo son posibles con deleciones muy pequeñas sobre la base de la secuenciación del ADN)

Ingeniería genética

Ingeniería genética, Ingeniería genética, la subdisciplina biológica que se ocupa de los principios teóricos y los procesos de aplicación práctica para aislar y analizar genes, cambiarlos de manera selectiva y transferir genes de un organismo a otro (ver Fig.). Los numerosos métodos de G. ahora también se han abierto camino en otras disciplinas biológicas (citología, inmunología, biología del desarrollo), en las que, por ejemplo, los organismos modelo transgénicos y los mutantes producidos mediante procesos de ingeniería genética son indispensables.

Áreas de aplicación: Además de su importancia para la Investigación básica El G. también se utiliza en numerosas áreas de aplicación como la medicina (por ejemplo, pruebas genéticas, terapia génica), farmacología (por ejemplo, producción de medicamentos nuevos o mejorados) y agricultura (plantas transgénicas, animales transgénicos). La biotecnología también se ha beneficiado enormemente de la G., ya que sustancias que antes eran de difícil acceso o que podían obtenerse con gran esfuerzo ahora pueden producirse a escala industrial con microorganismos genéticamente modificados con relativa facilidad. En la actualidad, métodos como la huella genética se utilizan con regularidad en áreas tan diversas como la investigación de la evolución, la biología de poblaciones y las investigaciones forenses.

Métodos: Entre los logros más importantes de las décadas de 1970 y 1980 que llevaron al rápido desarrollo en las más variadas áreas de G., se encuentran la introducción de enzimas de restricción y la enzima ADN ligasa, con su ayuda denominada moléculas de ADN recombinanteque puede provenir del ADN de varios organismos diferentes. La secuenciación del ADN y la reacción en cadena de la polimerasa se agregaron como otros métodos importantes. Hoy en día, se dispone de una gran cantidad de procesos de ingeniería genética con la ayuda de los cuales las moléculas de ADN pueden modificarse específicamente (mutagénesis in vitro) y transferirse a otras células (transferencia de genes). (ver fig.)



Ingeniería genética: Pasos de trabajo necesarios para utilizar un gen específico con fines de ingeniería genética. A partir del ARNm de una determinada proteína, primero se genera su ADN complementario (ADNc) y luego se clona en un vector (por ejemplo, plásmido). Conectores sintéticos (izquierda) útil para el extremos romos el cDNA se puede unir usando la DNA ligasa. Su secuencia de bases es tal que pueden cortarse con enzimas de restricción comunes y, como se muestra aquí, para la formación de extremos pegajosos dirigir



Ingeniería genética: Se muestra un proceso clásico de ingeniería genética, en el que un gen eucariota se clona en un plásmido de tal manera que el gen correspondiente se expresa en las células bacterianas y se puede aislar de ellas. Tanto el ADN plasmídico como el gen deseado se cortan primero con enzimas de restricción, seguido de la ligadura. El plásmido generado de esta manera finalmente se transforma en las células bacterianas.


Cultivos adaptados

Hoy la agricultura está bajo presión para producir de manera más ecológica. Sobre todo, debería reducir el uso de pesticidas. Además, debe ofrecer rendimientos estables y de alta calidad en un clima cada vez más cálido y seco. Esto requiere variedades resistentes a las enfermedades y al clima.

“Tenemos que hacer que nuestros cultivos sean genéticamente aptos para los requisitos del mañana”, dice Studer. Sin embargo, la cría clásica mediante cruzamiento suele llevar mucho tiempo. Junto con su equipo, Studer está desarrollando métodos genéticos moleculares para hacer que el proceso de reproducción sea más eficiente. Un ejemplo son los marcadores genéticos que pueden usarse para identificar rápidamente plantas con las propiedades deseadas. El grupo trabaja en estrecha colaboración con el instituto de investigación Agroscope y cuenta con el apoyo de la cooperativa agrícola Fenaco.


Plásmidos como vectores

El uso de Bacterias en la investigación genética. Las moléculas de ADN de las bacterias a menudo sirven como vectores, es decir, moléculas de transporte. Es circular y se llama plásmido. Los plásmidos son ideales para la transferencia de genes porque pueden cortarse con las mismas enzimas de restricción que la secuencia de ADN que se va a transportar. De esta manera, el gen que lleva la información genética para un rasgo específico puede transferirse de la célula donante a la célula diana. Los genes de resistencia a antibióticos de los plásmidos se pueden utilizar para averiguar si se ha producido el intercambio de genes. Los plásmidos tienen estos genes, que hacen que las células transgénicas sean viables en un medio que contiene antibióticos. Antibióticos son sustancias que inhiben los procesos metabólicos de las bacterias para que las bacterias no puedan seguir viviendo. Entonces, solo esas bacterias sobreviven en un medio con el antibiótico que ha absorbido el plásmido.

El uso de bacterias y sus moléculas de ADN, con su función de vector, es uno de los métodos más importantes de la ingeniería genética. Los procariotas, como las bacterias, también pueden transferencia genética natural para ser llevado a cabo. Además de los plásmidos bacterianos, los virus también pueden servir como vectores. También se pueden utilizar en la investigación genética para eso. Clonación puede ser usado.


Mujeres descubiertoras de las tijeras genéticas CRISPR / Cas9 premiadas

Las tijeras genéticas Crispr / Cas9 son una de las herramientas más importantes de la ingeniería genética y la biomedicina modernas. Es por eso que el Premio Nobel de Química 2020 es para los dos investigadores que descubrieron las tijeras genéticas y las desarrollaron para uso práctico: Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. Fueron los primeros en reconocer que una construcción creada por bacterias a partir de un segmento de ADN & # 8211 Crispr y una enzima & # 8211 Cas9 & # 8211 puede convertirse en una herramienta de ingeniería genética. Porque Crispr / Cas9 puede cortar el ADN de la molécula hereditaria con una precisión milimétrica e intercambiar partes del gen.

Las tijeras de genes Crispr / Cas9 se han convertido en una parte indispensable de la biomedicina y la genética modernas. Por primera vez, permite cortar de forma precisa y relativamente fácil secciones individuales o incluso bases individuales de moléculas hereditarias y reemplazarlas con otras secuencias de ADN. Las tijeras genéticas son precisas, baratas y tan fáciles de usar que incluso los legos de la ingeniería genética pueden dominarlas rápidamente. Hace unos años, los investigadores compararon la importancia de este método con el de Volkswagen para la industria automotriz: se ha convertido en una tecnología cotidiana.

Dos investigadores hacen el gran avance

Este hito en la ingeniería genética fue posible principalmente gracias al trabajo de Emmanuelle Charpentier del Centro de Investigación Max Planck para la Ciencia de los Patógenos en Berlín y Jennifer Doudna de la Universidad de California en Berkeley. Fueron los primeros en desarrollar una versión funcional de las tijeras genéticas que se puede adaptar a la secuencia de ADN deseada. Su investigación se basa en un mecanismo inmunológico descubierto en las bacterias: para defenderse de los virus invasores, los microbios utilizan una determinada parte de su composición genética, las & # 8222Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats & # 8220 - Crispr para abreviar - para reconocer secuencias de ADN viral y luego cortarlas con enzimas. Pero inicialmente no fue posible activar el Crispr aislado de bacterias en el laboratorio.

El avance se produjo con el conocimiento de Charpentier en 2011 de que aparentemente otra molécula, el llamado ARNtracr, era necesaria para reconocer y cortar el ADN extraño. Juntos, Charpentier y Doudna desarrollaron una versión de las tijeras genéticas en la que ya está incorporado el ARNtrac. Usando este & # 8222Guide-RNA & # 8220, su construcción ahora hizo posible especificar segmentos de ADN específicos como & # 8222 objetivo & # 8220. Esto es posible porque el código del ARN guía de Crispr / Cas9 contiene una especie de negativo del segmento del gen que se busca. Cuando este negativo coincide con el código genético del ADN que se va a editar, las tijeras genéticas se adhieren y la enzima Cas9 corta la pieza. En pruebas de laboratorio, Charpentier y Doudna probaron su desarrollo con cinco objetivos diferentes, y en todas las pruebas, las tijeras genéticas cortan exactamente donde deberían. En 2012, los microbiólogos publicaron sus resultados & # 8211 y desencadenaron una revolución en la investigación genética.

& # 8222Un poder tremendo que nos afectará a todos & # 8220

Mientras tanto, Crispr / Cas9 se ha convertido en una de las herramientas más importantes en la edición de genes. Se utiliza en la investigación médica para desactivar genes específicos en animales de laboratorio o para agregar defectos genéticos que ocurren en humanos a su genoma. Esto es fundamental, por ejemplo, para poder investigar determinadas enfermedades hereditarias. Las tijeras genéticas también se utilizan para modificar la composición genética de los cultivos para que puedan tolerar mejor los metales pesados, el calor o la sequía, por ejemplo. En medicina, las tijeras genéticas abren nuevas posibilidades para terapias génicas contra enfermedades hereditarias o inmunoterapias contra el cáncer. En ratones, ya ha sido posible destruir el virus del VIH en las células, curar la debilidad muscular hereditaria de Duchenne o reparar el defecto genético de la anemia de células falciformes. "Esta herramienta genética tiene un poder tremendo que nos afectará a todos", dijo Claes Gustafsson, presidente del Comité Nobel de Química en la ceremonia de entrega de premios. & # 8222Las tijeras genéticas no solo han revolucionado la investigación básica, sino que también han creado plantas innovadoras y útiles que darán lugar a tratamientos médicos revolucionarios. & # 8220

Sin embargo: las tijeras genéticas son muy precisas, pero no perfectas. Por lo tanto, en algunos casos también puede causar cambios de ADN no deseados y potencialmente dañinos. Además, la introducción de nuevos genes puede provocar efectos a largo plazo aún no detectados. Esta es una de las razones por las que hasta ahora esta herramienta se ha probado principalmente en animales y plantas. Pero algunos grupos de investigación, especialmente en China, también están experimentando con su uso en humanos, en parte de una manera éticamente cuestionable. En 2018, por ejemplo, nacieron por primera vez dos niños en cuyo genoma los científicos habían introducido de contrabando un gen de defensa contra el VIH. Dado que ya han introducido este gen en el óvulo fertilizado, todas las células de las dos niñas portan este cambio genético, incluidas las células del óvulo que luego producen. Esto representa una intervención en la línea germinal, algo que hasta ahora ha sido prohibido en la mayoría de los países debido a sus consecuencias de gran alcance y ramificaciones éticas.


Herramientas de ingeniería genética: química y física

Excelente trabajo en equipo: las dos ganadoras del Premio Nobel de química Emmanuelle Charpentier (izquierda) y Jennifer Doudna Imagen: AFP

Los franceses y estadounidenses desarrollaron las tijeras genéticas Crispr-Cas9: su investigación podría hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias, dijo la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo.

El premio Nobel de Química de este año es para la investigadora genética y francesa Emmanuelle Charpentier, que actualmente trabaja en Alemania, y para la estadounidense Jennifer A. Doudna por el desarrollo de métodos de modificación genética. La Real Academia Sueca de Ciencias anunció el miércoles en Estocolmo. Desempeñó un papel clave en el desarrollo de las tijeras genéticas Crispr / Cas9. Crispr / Cas9 han revolucionado las ciencias biológicas moleculares, aportado nuevas posibilidades para el fitomejoramiento, contribuido a terapias innovadoras contra el cáncer y han podido hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias.

Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna utilizaron una de las herramientas más afiladas de la ingeniería genética: las tijeras de genes Crispr / Cas9. Con él, los investigadores pueden cambiar el ADN de animales, plantas y microorganismos con la máxima precisión, como se decía para justificar.

Crispr / Cas9 es una herramienta enorme que no solo ha revolucionado la investigación básica, sino que también conducirá a tratamientos médicos fundamentalmente nuevos, dijo Claes Gustafsson, presidente del Comité Nobel de Química. Según la lista de ganadores de la Academia, es la primera vez que dos mujeres comparten el Premio Nobel de Química en un año.

El Charpentier francés trabaja actualmente en el Instituto Max Planck de Berlín e investiga patógenos. "Estaba muy emocionada, tengo que decir eso", dijo tras el anuncio por teléfono desde Berlín.


En química, equipo de laboratorio se refiere a todos los recipientes, herramientas y otras ayudas utilizadas en el laboratorio de química que se utilizan para llevar a cabo procesos químicos como síntesis o análisis. [1]

Hay una serie de dispositivos especiales para su uso en el laboratorio de química. Estos se caracterizan principalmente por el hecho de que están hechos de materiales muy resistentes, ya que están expuestos a muchos productos químicos diferentes, a menudo agresivos y, a veces, a temperaturas extremas. El uso principal aquí es el vidrio, en particular los vidrios de borosilicato, que se caracterizan por un bajo coeficiente de expansión térmica y, por lo tanto, son insensibles a las fluctuaciones bruscas de temperatura. Las ventajas del vidrio, además de su insensibilidad a los ácidos, álcalis y al calor, son su transparencia y la posibilidad de producir dispositivos adaptados individualmente o reparar dispositivos rotos mediante soplado de vidrio. Otros materiales son porcelana, plásticos fluorados como PTFE (Teflón) o PVDF y, más raramente, madera y metales. Los dos últimos generalmente solo se usan cuando se espera un pequeño contacto con productos químicos (soportes, trípodes).

Además, un diseño modular también es importante para los equipos de laboratorio, de modo que los elementos individuales se puedan unir como se desee, como si se tratara de un kit de construcción. Esto es de especial interés en química preparativa, ya que aquí se ensambla un aparato adecuado dependiendo de la tarea de síntesis.

La flexibilidad en el montaje del equipo de vidrio se logra mediante el uso de los llamados cortes estándar. El corte asegura que dos dispositivos de vidrio se puedan conectar entre sí de manera estanca al gas. La conexión también puede sellarse con grasa para juntas o manguitos de teflón y asegurarse con una abrazadera para juntas. Los dispositivos más grandes e inestables se fijan con material de soporte, que consiste en varillas metálicas verticales con patas, a las que se sujetan los dispositivos de laboratorio mediante abrazaderas de soporte.

El mercado mundial de tecnología de análisis y laboratorio ascendió a unos 45.000 millones de dólares estadounidenses en 2013. Los 330 fabricantes alemanes, con alrededor de 40.000 empleados, generaron ventas de 6.700 millones de euros en el mismo año, después de ventas de 6.600 millones de euros en 2011 (con un mercado mundial de alrededor de 40.000 millones de dólares) [2]. Las ventas nacionales ascendieron a 3.100 millones de euros y las ventas al exterior a 3.600 millones de euros. En consecuencia, la cuota de exportación fue del 54%.

Los sectores de clientes más importantes para los fabricantes alemanes son actualmente la industria, el sector público y los sectores farmacéutico y químico. Alrededor del 85 por ciento de las ventas nacionales se generan en estos mercados. Pero también hay muchos otros sectores y nichos en los que las empresas se están afirmando con éxito. Ejemplos de ello son las áreas de biotecnología y alimentación. Los países destinatarios más importantes de las exportaciones alemanas de tecnología de análisis y laboratorio son Estados Unidos, China, Francia, Reino Unido, Italia, Federación de Rusia, República de Corea, Japón, Países Bajos y Suiza. [3]


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Ingeniería genética: ingeniería genética con autodestrucción

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La nueva y técnicamente elegante herramienta de manipulación de genes CRISPR / CAS le permite cambiar cualquier parte del material genético de forma mucho más precisa y sencilla que antes. Esto aumenta, por ejemplo, la posibilidad de una terapia génica viable para enfermedades hereditarias, que podría tener menos efectos secundarios, incluso si actualmente funciona incluso mejor en ratones que en células humanas. Sin embargo, sobre todo, el método simplifica cientos de escenarios de aplicación diferentes que los laboratorios de ingeniería genética están realizando en sus cultivos celulares: solo esta semana, por lo tanto, aparecerán varios estudios en revistas especializadas más grandes que han examinado, por ejemplo, cómo puede intervenir CRISPR. en el genoma de los patógenos de la malaria o de las bacterias multirresistentes, para mantener a raya a estos peligrosos patógenos.

Así que la tecnología está avanzando & # 8211 y, al mismo tiempo, ha llegado el momento de pensar en los efectos secundarios potencialmente dañinos. Brian Caliando y Christopher Voigt del Instituto de Tecnología de Massachusetts han abordado este problema: utilizan el mecanismo CRISPR para deshacer de forma segura todas las manipulaciones introducidas en un organismo con CRISPR en una emergencia definida. Con este fin, los investigadores programaron un mecanismo de autodestrucción eficaz para organismos modificados genéticamente que puede activarse en respuesta a cualquier número de señales.

Con el interruptor de control adicional, según los investigadores, las células modificadas genéticamente pueden destruirse a sí mismas si se desea. Esto podría volverse importante, por ejemplo, si ellos o partes de su material genético alterado ingresan al campo desde un entorno de laboratorio o una instalación de prueba. En este caso, sin embargo, también tiene sentido que los organismos no solo mueran simplemente en caso de un accidente, sino que todas las moléculas de ADN previamente modificadas genéticamente se destruyan de manera confiable. De lo contrario, podrían extenderse al medio ambiente, pero también existe el riesgo de que las patentes de genes latentes en las células se vean amenazadas si se roban semillas, plantas o bacterias modificadas genéticamente.

Como es habitual con el método CRISPR clásico, los investigadores han insertado un complejo enzimático en las células para su interruptor de emergencia flexible, que, una vez activado, se acopla a ciertos puntos del genoma con la ayuda de las secuencias de direcciones suministradas y abre la hebra de ADN allí. . Con el método CRISPR / CAS, esto permite que una molécula administrada al mismo tiempo incorpore nuevos segmentos de genes seleccionados exactamente aquí. El nuevo mecanismo de autodestrucción genética, por otro lado, solo ha recibido las direcciones de las secuencias de genes que se van a destruir y las corta dondequiera que sean descompuestas por la célula. El interruptor se puede configurar fácilmente para que la célula no sobreviva a esta intervención masiva y muera: todo lo que queda son las células muertas sin residuos de la secuencia de ADN previamente manipulada.


Mujeres descubiertoras de las tijeras genéticas CRISPR / Cas9 premiadas

Las tijeras genéticas Crispr / Cas9 son una de las herramientas más importantes de la ingeniería genética y la biomedicina modernas. Es por eso que el Premio Nobel de Química 2020 es para los dos investigadores que descubrieron las tijeras genéticas y las desarrollaron para uso práctico: Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. Fueron los primeros en reconocer que una construcción creada por bacterias a partir de un segmento de ADN & # 8211 Crispr y una enzima & # 8211 Cas9 & # 8211 puede convertirse en una herramienta de ingeniería genética. Porque Crispr / Cas9 puede cortar el ADN de la molécula hereditaria con una precisión milimétrica e intercambiar partes del gen.

Las tijeras genéticas Crispr / Cas9 se han convertido en una parte indispensable de la biomedicina y la genética modernas. Denn sie erlaubt es erstmals, zielgenau und relativ einfach einzelne Abschnitte oder sogar nur Einzelbasen aus Erbmolekülen herauszuschneiden und durch andere DNA-Sequenzen zu ersetzen. Die Genschere ist genau, günstig und so einfach einzusetzen, dass selbst Gentechnik-Laien den Dreh schnell raus haben. Forscher verglichen schon vor einigen Jahren die Bedeutung dieser Methode mit der des Volkswagen für die Automobil-Industrie – sie ist zur Allerweltstechnologie geworden.

Zwei Forscherinnen schaffen den Durchbruch

Möglich wurde dieser Meilenstein der Gentechnik vor allem durch die Arbeiten von Emmanuelle Charpentier von der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene in Berlin und Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley. Sie haben als erste eine funktionsfähige und an die jeweils gewünschte DNA-Sequenz anpassbare Version der Genschere entwickelt. Ihre Forschungen setzen an einem bei Bakterien entdeckten Immunmechanismus an: Um sich gegen eindringende Viren zu wehren, nutzen die Mikroben einen bestimmten Teil ihres Erbguts, die „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“ – kurz Crispr– um virale DNA-Sequenzen zu erkennen und sie dann mit Enzymen zu zerschneiden. Doch im Labor gelang es zunächst nicht, das aus Bakterien isolierte Crispr zu aktivieren.

Den Durchbruch brachte erst die 2011 von Charpentier erlangte Erkenntnis, dass offenbar ein weiteres Molekül, die sogenannte tracrRNA für das Erkennen und Zerschneiden der Fremd-DNA nötig war. Gemeinsam entwickelten Charpentier und Doudna dann eine Version der Genschere, in die die tracRNA bereits eingebaut ist. Über diese „Guide-RNA“ ermöglichte ihr Konstrukt es nun, gezielt bestimmte DNA-Abschnitte als „Ziel“ vorzugeben. Möglich ist dies, weil der Code der Guide-RNA von Crispr/Cas9 quasi eine Art Negativ des gesuchten Genstücks enthält. Dort wo dieses Negativ an den Gencode der zu editierenden DNA passt, lagert sich die Genschere an und das Enzym Cas9 schneidet das Stück heraus. In Laborversuchen testeten Charpentier und Doudna ihre Entwicklung mit fünf verschiedenen Zielvorgaben – und in allen Tests schnitt die Genschere exakt dort, wo sie sollte. 2012 veröffentlichten die Mikrobiologinnen ihre Ergebnisse – und lösten eine Revolution in der Genforschung aus.

„Eine enorme Macht, die uns alle beeinflussen wird“

Inzwischen ist Crispr/Cas9 zu einem der wichtigsten Werkzeuge der Geneditierung geworden. Sie wird eingesetzt, um in der medizinischen Forschung gezielt bestimmte Gene von Versuchstieren auszuschalten oder ihrem Genom beim Menschen vorkommende Gendefekte zu verleihen. Dies ist entscheidend, um beispielsweise bestimmte Erbkrankheiten erforschen zu können. Die Genschere wird aber auch genutzt, um das Erbgut von Nutzpflanzen so zu verändern, dass sie beispielsweise Schwermetalle, Hitze oder Trockenheit besser vertragen. In der Medizin eröffnet die Genschere neue Möglichkeiten für Gentherapien gegen Erbkrankheiten oder auch Immuntherapien gegen Krebs. Bei Mäusen ist es schon gelungen, das HI-Virus in Zellen zu zerstören, die erbliche Muskelschwäche Duchenne zu heilen oder den Gendefekt der Sichelzellen-Anämie zu reparieren. „Dieses genetische Werkzeug hat eine enorme Macht, die uns alle beeinflussen wird“, sagte Claes Gustafsson, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Chemie bei der Preisverkündung. „Die Genschere hat nicht nur die Grundlagenforschung revolutioniert, sondern auch innovative Nutzpflanzen geschaffen und sie wird zu bahnbrechenden medizinischen Behandlungen führen.“

Allerdings: Die Genschere ist zwar sehr genau, aber nicht fehlerlos. Sie kann daher in manchen Fällen auch unerwünschte und potenziell schädliche DNA-Veränderungen hervorrufen. Hinzu kommt, dass das Einschleusen neuer Gene noch unerkannte Spätfolgen verursachen kann. Unter anderem deshalb wird dieses Werkzeug bislang vorwiegend an Tieren und Pflanzen erprobt. Doch einige Forschergruppen, vor allem in China, experimentieren auch mit dem Einsatz am Menschen – auf teils ethisch bedenkliche Weise. So wurden 2018 erstmals zwei Kinder geboren, in deren Erbgut Wissenschaftler ein Abwehrgen gegen HIV eingeschleust hatten. Da sie dieses Gen schon in die befruchtete Eizelle eingebracht haben, tragen alle Zellen der beiden Mädchen diese Genänderung – auch die später von ihnen produzierten Eizellen. Damit stellt dies einen Eingriff in die Keimbahn dar – etwas, das bislang in den meisten Ländern wegen seiner weitreichenden Folgen und ethischen Konsequenzen verboten ist.


Video: Genética Molecular V Ingeniería Genética Herramientas y Aplicaciones (Mayo 2022).