Genetisch modifizierte und geklonte Tiere Flashcards
GMO/GVO
genetisch modifizierter Organismus/genetisch veränderter Organismus
Transgen
Fremd-DNA, die durch gentechnische Methoden in Organismus eingeführt wird
Gentransfer
Übertragung in-vitro kombinierter DNA (Labor-Genkonstrukt) in eine Empfängerzelle
Transgener Organismus
Organismus mit fremder oder modifizierter DNA
Nutzung der GMOs für:
- Grundlagenforschung
- Leistungsverbesserung bei Nutztieren
- Veränderte Proteinzusammensetzung “functional food”
- Herstellung therapeutisch wirksamer Proteine/Peptide (Bioreaktor)
- Gentherapie für Mensch und Tier
- Tiere als Organspender (Xenotransplantation)
Gundlagenforschung
= Funktionsbestimmung von Genen
- Erstellen von Knock-Out-(KO)-Tieren, denen ein bestimmtes Gen fehlt oder inaktiviert wurde
- Knock-In-Experimente führen ein neues Gen an bestimmten Locus ein
- Analyse der Folgen geben Rückschlüsse auf Funktion des Gens
Leistungsverbesserung bei Nutztieren
- erstes transgenes Schwein mit Metallothionein-(MT)-Promotor und bGH (bovine Wachstumshormon) durch Pursel et al. (1990)
- positiv: 11-14% mehr Gewicht, 4-20% weniger Fett
- negativ: schlechte Fruchtbarkeit, Gelenkprobleme, Gastritis, Pneumonie, Dermatitis, Nephritis, Hohe Mortalitätsrate
- erstes Transgenes Rind durch Bowen et al. (1994), enorme Muskelhypertrophie, gefolgt von Muskeldegeneration
Beobachtungen bei transgenen Forellen
- bei domestizierten Forellen transgen größerer Effekt als beim Wildtyp
- transgener Wildtyp wuchs nicht stärker als domestizierter
- exogenes Wachstumshormon hatte ähnlichen Effekt wie Transgen
Herstellung therapeutisch wirksamer Proteine/Peptide (Bioreaktor)
- Gene Pharming: Bulle “Hermann” (Niederlande 1990-2003)
- Lactoferrin-Gen (Eisenversorgung für Immunsystem)
- 80.000 Eizellen aus Schlachtovarien (28 Mio. Mark)
- einige 100 Trächtigkeiten, 5 transgene Kälber, davon 1 Bulle
- Aus Besamungen 55 Kälber, davon 23 transgen
- Sollen bis zu 10g Laktoferrin/kg Milch erzeugen
Gentherapie für Mensch und Tier
- Modulierung des Immunsystems
- Transfer von spezifischen Krankheitsresistenz-Genen
- Expression von Immunoglobin-Genen
- Intrazelluläre Immunisierung (Expression eines Gens gegen Viren)
- gezielte Zerstörung von Genen, die Krankheiten hervorrufen
- somatischer Gentransfer bei Defekten
Tiere als Organspender
= Xenotransplantation
- Versuche an Schweinen mit humanen Immungenen
- große Diskussionen: Stellung des Menschen, Tierrechte
Aktuelle Beispiele aus der Tierzucht
- Zygoten-Injektion von TALEN modifizierter mRNA des Myostatins (MSTN) bei Rind, Schaf, Schwein
- Hornlosigkeit durch Einführung des POLLED Allels in Kühe durch somatischen Zellkerntransfer von modifizierten embryonalen Fibroblasten mittels TALEN
Schaffung “makelloser” Elitetiere - Vision 2050
- bei Leistungsträgern mit sehr hohem Zuchtwert Korrektur der Erbfehler durch Ersatz der Wildtypallele
- dazu Gen-Editierung mit CRISPR/Cas9 in befruchtete Eizellen
- schnell, einfach, für alle Tierarten
Strategie zur Etablierung
- Entwicklung und Konstruktion des konkreten Scheren-Systems (Erkennungssequenz)
- Einbringen in embryonale Stammzellen (ES) und Überprüfung
- Vermehrung der positiven ES-Linie
- Übertragung positive selektierte ES in Blastozyste (Maus)
- Entstehung von Chimären, Suche nach denjenigen, die Gameten mit Mutation ausbilden
- Vermehrung der GMOs
GMO - Chancen und Risiken: beim klassischen Gentransfer
- erstmals Möglichkeit, neue Gene bzw. Allelvarianten in eine Art zu bringen
=> aber: - Integrationsort ist zufällig (mögliche Insertionsmutationen)
- Expression vom Integrationsort (Positionseffekt) und Anzahl der integrierten Kopien abhängig
- bekannten Leistungsmerkmale sind polygen
- Zerstörung der Homöostase, unkontrollierte Auswirkungen auf die Tiergesundheit
- sehr hohe Erstellungskosten
GMO - Chancen und Risiken: beim Gene Pharming (Euter als Bioreaktor)
- einfache, schnelle und relativ preisgünstige Produktion großer Mengen von aktiven Eiweißen, ist high-quality/low-cost Verfahren für Gewinnung therpeutischer, humaner Wirkstoffe
- Prozess aber auch für komplexe Eiweiße möglich
- Gene Pharming-Reaktoren füttern und reproduzieren sich selbst
=> aber: - Expression kann Auswirkungen auf Tiergesundheit haben
- es werden enorm viele Embryonen benötigt
- Pharmaka kann mit Spuren von Milchprotein “verunreinigt” (Allergieprobleme) oder mit Tierpathogenen kontaminiert sein
- Tierwürde und Tierschutz (restriktive Haltung) sind zu beachten
- Gewinnung über Pflanzen immer stärker beachtet
GMO - Chancen und Risiken: beim Genome Editing
- Erstellungszeit komplex veränderter Genome von mehreren Jahren auf Wochen reduziert
- enorm höhere Sicherheit (zumindest für Zukunft): keine “falschen” oder “zu viele” Einbaustellen
- Für die Leistungssteigerung: echtes Brechen der bisherigen Wirkungsgrenzen und Etablierung neuer Stoffwechselwege
=> ABER: - Genveränderung kaum von natürlichen Mutationen zu unterscheiden
- sind nach Gentechnikgesetz und jüngsten Entscheidungen gentechnisch modifizierte Tiere
Klonen von Nutztieren: Erstes deutsches Klonrind “Uschi” 1998 an der LMU
- japanischer Stammbulle (Kamitakafuku)
- 17jährig geklont, 6 Lebendgeburten, 4 aufgewachsen
- von einem Klon erneute Klone, 2 Lebendgeburten, 1 Kalb starb kurz darauf an Anämie
- derzeitig einige 10.000 Klonrinder
Klonen von Nutztieren: Einige 100 Klonpferde, erste war Prometea (2003)
- “Paris-Texas” (2005) von “Quidam de Revel” (Springpferdevererber)
- Klon von “Pieraz” (2005) Araberwallach (Distanzweltmeister)
- “E.T. Cryozootech-Stallion” (2006) von “E.T.” (erfolgreiches Springpferd)
- vier Klone von “Ratina Z” Weltmeisterin/Olympiasiegerin im Springen
- Zwei Klone von “Poetin” Weltmeisterin in Dressur
Klonen von Nutztieren: Führende Unternehmen
- ViaGen (USA): genetische Sicherung: 1.600 US D, Klone: Katze 25.000 USD, Hund 50.000 USD, Pferd 85.000 USD
- Minitube (USA)
- AG Research (Neuseeland)
- Cryozootech (Frankreich): Klon eines Spitzenpferdes 230.000€
Bedeutung des Klonens
- Ernährung
- Vermehrung von vom Aussterben bedrohten Rassen und sogar Spezies
- Klonen von genetisch wertvollen Tieren
- Klonen von liebgewonnenen Haustieren
- In D keine Lizenz zum Klonen, daher Kooperation bei kommerziellen Produkten (z.B. Eberhautzellen aus Bayern an Minitube (USA)
- DGfZ: Mittel- bis langfristig ist Klonen ein wichtiges Instrument, das die vorhandenen Züchtungstechnologien sinnvoll ergänzen kann
- Klone nicht in allen Züchtungsverbänden zugelassen
- seit 2012 sind Klone im Reitsport zugelassen
Bedeutung des Klonens: Ernährung
- Food & Drug Administration (USA) hält Verzehr von Klonprodukten für unbedenklich
- Europäische Lebensmittelbehörde: unbedenklich, sieht aber noch Wissenslücken
- Aber Klonen für Nahrungsmittelversorgung nicht zu rechtfertigen
Bedeutung des Klonens: Vermehrung von vom Aussterben bedrohter Rassen oder sogar Spezies
- Banteng auf Rindergrundlage
- Subantarktische Rinderrasse Enderby: nur noch ein lebendes Exemplar
Bedeutung des Klonens: Klonen von genetisch wertvollen Tieren
- Identische Zuchttiere ohne Rekombination (robust, langlebig, leistungsfähig, schön)
- Sperma eines Top-Bullen: Einnahme von 1 Mio USD/Jahr
- GMO-Tiere dadurch schnell zu vermehren, Gene-Pharming, Krankheitsmodelltiere für Medikamententests (Diabetes, Mukoviszidose), Modelle für therapeutisches Klonen
- Verstorbene oder kastrierte Tiere später für Zucht
- Klonen von Siegerpferden für Reitsport