Einführung in die Gentherapie

Inhaltsverzeichnis

0  Vorwort  3

1  Einführung in die Genetik  4

1.1  Was ist DNA  4

1.2  Was ist der genetische Code  5

1.3  Was ist ein Gen  5

1.4  Wie liegt DNA in der Zelle vor  6

1.5  Proteinbiosynthese  6

1.5.1  Transkription  7

1.5.2  Translation  7

2  Gentransfer  8

2.1  Physikalischer Gentransfer  8

  Elektroporation  8

  Mikroinjektion 8 NA  

  Jet-Injection  8

  Gene-Gun  9

2.2  Viraler Gentransfer  9

2.3  Non-viraler Gentransfer  10

  Lipide 10 NA  

3  Gentherapeutische Strategien  12

3.1  Überexpression  12

3.2  Hemmung 12  

4  Gentherapeutische Anwendungen in der Angiologie  14

5  Schlussbemerkung  16

6  Literaturverzeichnis  17

6.1  Printmedien  17

6.2  Virtuelle Medien  17

Abbildungsverzeichnis

  Abbildung 1: Struktur der DNA  4

  Abbildung 2: Chemische Struktur der DNA  4

  Abbildung 3: Tripletts und Aminosäuren 5  

  Abb 4  5

  Abbildung 5: Schematischer Ablauf der Proteinbiosynthese  7

  Abbildung 6: Liposom 10  

  Abbildung 7: Aufnahme des Lipoplexes durch Membranfusion und Endozytose 11  

  Abbildung 8: Ballondilatation  14

  Abbildung 9: Einsetzen eines Stents  14

  Abbildung 10: NOS-Lipoplex  15

0 Vorwort

Bereits in den 80er Jahren ist die Gentherapie ein zukunftsträchtiges Schlagwort in der Medizin geworden. Mit der Entschlüsselung des menschlichen Genoms im Jahr 2003 ist ein großer Schritt in Richtung Zukunft getan worden.

Gentherapeutische Anwendungen sind heute keine Zukunftsmusik mehr. Die Verbraucherdebatte über „Gen-Food“ hat deutlich gemacht, dass die Zukunft in den Regalen der Kaufhäuser längst angekommen ist und sich ein Großteil der Bevölkerung mit einer technologischen Entwicklung konfrontiert sieht, die so tief in das Leben eingreift wie kaum eine andere Entwicklung zuvor. Leben ist in diesem Kontext nicht symbolisch in dem Sinne zu verstehen, wie z. B. das Auto das Leben der Menschen verändert hat. Nicht die Lebensumstände ändern sich, sondern die Essenz aller Lebewesen, ihr Erbgut, ist in Reichweite des Menschen gerückt. Die Tragweite dieser Entwicklung dürfte auf der Hand liegen.

In diesem Zusammenhang soll diese Arbeit einen Einstieg in die Gentechnik vermitteln, um das Schreckgespenst Gentechnik etwas verständlicher erscheinen zu lassen. Da in der Gentechnologie laufend neue Entdeckungen gemacht werden, kann diese Arbeit keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben. Zudem musste die Auswahl der behandelten Themen stark eingegrenzt werden, um den Rahmen der Arbeit nicht zu sprengen. Daher werden ethische Fragestellungen nicht erörtert. Auch die genauen biotechnologischen Verfahren zur Synthetisierung von DNA müssen ausgeschlossen werden. Zudem werden nur Aspekte der somatischen Gentherapie (Gentherapie an normalen Zellen) erörtert, während die gentechnische Behandlung von Keimzellen außen vor bleibt.

Zuerst werden allgemeine Fragen erörtert: was ist DNA? Was ist ein Gen? Wie wird aus einem Gen ein Protein?

Nach diesem Einstieg werden kurz die verschiedenen Methoden des Gentransfers vorgestellt und im Abschluss anhand eines konkreten Beispiels aus der Angiologie verdeutlicht.

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1 Einführung in die Genetik

1.1 Was ist DNA?

DNA ist ein Makromolekül, das sich aus drei Teilen

zusammensetzt: Zuckermolekülen (Desoxyribosen), Phosphaten und Basen (s. Abb. 1). An jedes Zuckermolekül ist eine der vier in der DNA vorkommenden Basen – die Purine Adenin (A) und Guanin (G), sowie die Pyrimidine Cytosin (C) und Thymin (T) – angehängt. Einen Komplex aus Desoxyribose und Base bezeichnet man als Desoxynukleotid. Die einzelnen Zuckermoleküle werden durch eine Phosphatgruppe miteinander zu einer Kette verbunden und bilden das Grundgerüst der DNA [Lohse und Engelhardt, 2005:9].

Die Kohlenstoffatome der Desoxyribose sind im Uhrzeigersinn von 1' bis 5' durchnummeriert (s. Abb. 2). Die Basen binden an die 1'-Position, während die Phosphate die Zuckermoleküle über die

3' und 5'-Position miteinander verbinden. DNA wird in einer bestimmten Richtung abgelesen, und zwar vom freiliegenden 5'-Ende der DNA-Kette zum freiliegenden 3'-Ende. Die Reihenfolge der Basen vom 5' zum 3'-Ende der DNA bildet den eigentlichen genetischen Code [Lohse und Engelhardt, 2005:9]. DNA liegt meist doppelsträngig vor. Das heißt, dass einem DNA-Molekül oder -Strang ein anderes, komplementäres Molekül angelagert ist. Diese Anlagerung ist dadurch bedingt, dass je zwei Basen komplementär zueinander sind und sich gegenseitig „anziehen“. So ist Adenin komplementär zu Thymin, und Guanin komplementär zu Cytosin.

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