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Prinzip der Gentherapie

Merke

Gentherapie = Einfügen von DNA oder RNA in eine Körperzelle eines Individuums (z.B. Mensch). Ziel der Gentherapie ist es eine Krankheit zu behandeln.

Mit dem Begriff Gentherapie wird das Einfügen von Nukleinsäuren in Form von DNA oder RNA in eine Körperzelle bezeichnet. Ziel der Therapie ist die Heilung einer Krankheit, die durch ein verändertes Gen verursacht wurde.

Soll eine Krankheit therapiert werden die durch das veränderte Gen x* hervorgerufen wird, kann die mit Hilfe der Gentherapie erfolgen. Dabei werden folgende Schritte notwendig:

  • Das intakte, unveränderte Gen x wird vervielfältigt und in einen geeigneten Vektor kloniert
  • Es wird mit Hilfe von Vektoren in eine Körperzelle eingeführt
  • -> Diese Schritte erfolgen in Zellkultur (in vitro)!
  • Die Zellen werden vermehrt und in das Individuum eingebracht

Alternativ kann das genetische Material auch direkt in die Zielzelle eingebracht werden.

  • Dort wird es in das Genom der Zielzelle integriert -> langfristige Behandlung 
  • Oder wenn keine Integration erfolgt -> kurzfristige Therapie

Wie gelangt Gen x in die Zelle?

  • Transduction unter Einsatz viraler Vektoren

Einschub: virale Vektoren

Virale Vektoren sind Genfähren. Aus der Gentechnik kennen Sie bereits Plasmide als Vektoren. Diese haben folgende Eigenschaften:

  • Gene können in diese Plasmide einkloniert werden
  • Plasmide werden in der Bakterienzelle vermehrt
  • wenn Promotor vor Gen x "geschaltet", dann wird auch Protein X in den Bakterienzellen produziert
  • Labor-Plasmide können nicht via Konjugation weitergegeben werden

Auch die viralen Vektoren verhalten sich wie die Plasmide...hierbei ist besonders wichtig, dass die verwendeten viralen Vektoren nicht mehr vermehrungsfähig sind!

Vorteil der viralen Vektoren: die Geninformation kann in das Genom der Zielzelle integriert werden und so kann die "neue Information" auf die Tochterzellen vererbt werden.

In den Vektor klonierte Gene, die für shRNAs, miRNAs und RNA-Interferenz eingesetzt werden.

  • Transfektion -> hier einbringen des DNA-Materials mit Calciumphosphat (chemisch)
  • Transfektion -> einbringen mit Mikroinjektion oder Elektroschock

Chancen und Risiken der Gentherapie!

Auf den ersten Blick scheint die Gentherapie die ideale Lösung für alle durch Gendefekte verursachten Krankheiten. Dies ist korrekt, v.a. wenn man sich auf monogene Erbkrankheiten wie z.B. Sichelzellanämie konzentriert. Hier ist klar, dass die Veränderung eines ganz bestimmten Gens eine ganz bestimmte Erkrankung hervorruft.

Die meisten tötlichen Krankheiten, wie z.B. Krebs sind durch das Zusammenspiel vieler Gene verantwortlich! Gentherapie kann also erst der zweite Schritt sein, wenn bekannt ist welche Gene verantwortlich sind!

Viren sind "Instrumente des Todes". Komplikationen mit den viralen Vektoren sind nicht ausgeschlossen. So kam es z.B. 1999 zu einem tötlichen Zwischenfall bei der Therapie eines jungen Patienten. Dem Patienten wurden drastisch hohe Mengen der Adeno-Viren verabreicht. Er starb wenige Tage darauf an Multiorganversagen.

Die Integration des genetischen Material durch ein virales Virus kann nicht gesteuert werden. Es kann also vorkommen, dass intakte Gene durch die Integration von Gen x zerstört werden und zu dramatischen Auswirkungen führen können!

Methode

Beurteilen Sie die Chancen und Risiken der Gentherapie?

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Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Prinzip der Gentherapie ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Von der Zelle zum Organ – Grundlagen der Vererbung - Angewandte Biologie.

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.

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