28.01.2019

Forscher manipulieren die Vererbungsregeln

Mit sogenannten Gen-Drive-Technologien können Wissenschaftler in die natürlichen Mechanismen der Vererbung eingreifen. Sie sorgen auf diese Weise dafür, dass bestimmte Kopien eines Gens besonders häufig an die Nachkommen vererbt werden. Was bisher vor allem bei Insekten geklappt hat, ist nun auch bei Säugetieren gelungen: Forscher haben mithilfe des umstrittenen Gen-Drive-Ansatzes die Fellfarbe von Mäusen beeinflusst. Die Ergebnisse könnten ihnen zufolge die medizinische Forschung voranbringen – aber auch bei der Schädlingsbekämpfung helfen.

 

Nach der Mendelschen Vererbungslehre gilt: Die Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Kopie eines Gens an die Nachkommen weitergegeben wird, ist sowohl beim Vater als auch bei der Mutter für beide Genkopien gleich. Doch diese Regel gilt nicht immer, wie Wissenschaftler heute wissen. So ist inzwischen bekannt, dass zum Beispiel sogenannte springende Gene oder Transposons nicht den üblichen Vererbungsmustern folgen. Zudem lassen sich die Vererbungsregeln auch künstlich außer Kraft setzen: mithilfe des umstrittenen Gen-Drive-Ansatzes. Dabei wird durch gentechnologische Eingriffe ins Erbgut dafür gesorgt, dass bestimmte Allele überproportional stark vererbt werden. Erforscht wurde diese gezielte Beeinflussung der Evolution bisher vor allem an Insekten. Unter anderem haben Forscher bereits krankheitsübertragende Stechmücken so manipuliert, dass sie an ihre Nachkommen eine Unfruchtbarkeit vererben.

 

 

Mit der Hilfe der Genschere

Nun haben Hannah Grunwald von der University of California in San Diego und ihre Kollegen das Verfahren auch an Säugetieren angewandt: Sie beeinflussten die Fellfarbe von Mäuse-Nachwuchs. Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler die Mechanismen der Genschere CRISPR/Cas9. Sie veränderten das Erbgut von Mäusen so, dass es die Bauanleitung für das Enzym Cas9 sowie eine Führungs-RNA enthielt, die das Enzym zu einer bestimmten, unerwünschten Sequenz des Tyrosinase-Gens leitet – ein Gen, das für die Fellfarbe der Tiere verantwortlich ist. Cas9 zerschneidet den DNA-Strang an der anvisierten Stelle und setzt dadurch Reparaturmechanismen in Gang. Der Clou: Als Vorlage für die Reparatur dient dabei die entsprechende DNA-Sequenz des nicht geschädigten Schwesterchromosoms. Als Folge können aus zwei ursprünglich unterschiedlichen Kopien eines Gens zwei identische werden – aus Heterozygotie wird Homozygotie.

 

Wie die Forscher berichten, klappte die gewünschte Reparatur nur im Stadium der Eizellproduktion bei weiblichen Mäusen – nicht aber, wenn das Verfahren in der männlichen Keimbahn eingesetzt wurde. Im Schnitt erbten rund 70 Prozent des Mäuse-Nachwuchses das gewünschte Allel anstatt der natürlicherweise zu erwartenden 50 Prozent. Konkret bedeutete dies: Mehr Mäusebabys wurden mit weißer Fellfarbe geboren. Ließe sich die nun erprobte Methode weiter verbessern, könnte davon zum Beispiel die medizinische Forschung profitieren. So wollen Grunwald und ihre Kollegen den Gen-Drive zum Beispiel anwenden, um Tiermodelle für genetisch komplexe Erkrankungen wie Krebs zu entwickeln.

 

„Ein weiterer Meilenstein“

Darüber hinaus könnten die Ergebnisse aber auch relevant werden, um invasive Nagetierpopulationen unter Kontrolle zu halten. Doch zu welchem Zweck die Methode künftig auch eingesetzt wird – sie bedeutet einen wichtigen Fortschritt, ist der nicht an der Studie beteiligte Genetiker Bruce Conklin von der University of California in San Francisco überzeugt: „Die Entwicklung einer Technik, die einen Gen-Drive bei Säugetieren erzeugt, ist ein weiterer Meilenstein in diesem spannenden Forschungsfeld“, schreibt er in einem Kommentar im Fachmagazin Nature.

 

 

Quelle: Daniela Albat für bild der wissenschaft

Foto: Nogas1974/Wikimedia, Bearb. F. Calvo

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