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Klonierung

Einleitung

Die moderne Gentechnologie wäre ohne Klonierungsmethoden undenkbar. Klonieren bedeutet, Erbmaterial aus einem Organismus zu nehmen und in einen anderen Organismus stabil einzubringen, dabei müssen Spender- und Empfängerorganismus nicht notwendigerweise zur gleichen Art oder sogar Spezies gehören. Derartige Techniken können überhaupt nur verwendet werden, weil alle Lebewesen den gleichen genetischen Code verwenden. Trotzdem gibt es genügend Unterschiede in der Organisation des Genoms, die das Klonieren über Speziesgrenzen hinweg erschweren - das Klonieren von Säugerproteinen in Bakterienzellen ist mit oft mit erheblichen Problemen behaftet.

Hinweis
Der Begriff "Klonen" bezeichnet die Herstellung einer Kopie eines Lebewesens, ohne dass jedoch das genetische Materials dieses Organismus verändert wird. "Klonieren" hingegen bezeichnet eine Technik, bei der ein DNA-Abschnitt (z.B. ein Gen) aus einer Zelle isoliert, verändert und zur Vermehrung in einen anderen Organimus wieder eingebracht wird.
Abb.1
Die einzelnen Schritte einer Klonierung in E. coli

Ein Meilenstein für die Entwicklung von Klonierungsmethoden waren die Entdeckung der Restriktionsendonucleasen durch W. Arbers und D. Nathans im Jahr 1969. Diese Enzyme, die auch als DNA-Scheren bezeichnet werden, ermöglichen das gezielte Ausschneiden von einzelnen DNA-Abschnitten, die dann ebenso präzise an anderer Stelle wieder eingefügt werden können. Andere Enzyme wie die DNA-Ligasen reparieren die Bruchstelle dann wieder zum intakten DNA-Strang. Bakterielle Plasmide, also kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die unabhängig vom Genom der Zelle repliziert werden können, dienen als Vehikel, die die klonierte DNA wieder in die Zellen zurückbringen.

Für die Klonierung wird vor allem das Bakterium Escherichia coli eingesetzt, ein normaler Bewohner des menschlichen Darms, der sich bei 37 °C und optimalen Bedingungen alle zwanzig Minuten verdoppeln lässt.

Klonierung - wozu?

Neben der Grundlagenforschung, die verstehen will, wie eine Zelle aus dem riesigen Pool von Genen gezielt wenige Gene abliest und eben nur bestimmte Proteine zu bestimmten Lebensphasen synthetisiert, spielt die Klonierung eine wichtige Rolle für die Herstellung rekombinanter Proteine in der Pharmazie und Lebensmitteltechnologie. Typische Beispiele sind die biotechologische Produktion von Insulin, Antikörpern oder dem Lab-Ferment (nicht-reproduktives Klonieren).

Kontrovers diskutiert wird vor allem die Anwendung des reproduktiven Klonierens, an dem vor allem die Tierzucht und Landwirtschaft, aber auch die Humanmedizin starkes Interesse hat. Ob gentechnisch veränderte Lebensmittel (Gen-Tomate, Gen-Reis etc.) völlig unbedenklich für die Ernähung des Menschen sind und nicht möglicherweise Allergien erzeugen oder das Immunsystem beeinträchtigen können, ist oft schwer nachzuweisen. An Säugetieren entwickelte Klonierungsverfahren sind prinipiell auch für den Menschen anwendbar, was in Deutschland aber nach § 6 des Embryonenschutzgesetzes verboten ist.

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