Diese Facharbeit beschäftigt sich auf Grundlage von ausführlichen Recherchen mit dem Ursprung, der Entdeckung und dem Mechanismus des CRISPR Cas9-Verfahrens. Anschließend wird fachlich ausgelegt, wie sich das CRISPR Cas9-Verfahren in Form des Gene-Drive-Verfahrens zu der Bekämpfung von Krankheiten nutzen lässt. Dies wird beispielhaft anhand der Krankheit Malaria erklärt.
Moskitos töten durch die Übertragung von verschiedenen Krankheitserregern, wie z. B. Erreger der Malaria tropica, jährlich mehr Menschen als jedes andere Tier. Davon sind vor allem Gegenden betroffen, in welchen ein feuchtes und warmes Klima herrscht. Das Gene-Drive-Verfahren bietet im Vergleich zu den konventionellen Bekämpfungsmethoden gegen Insekten eine wesentlich effizientere Methode, um die von Moskitos übertragenen Krankheiten einzudämmen. Allerdings melden sich gleichzeitig immer mehr Kritiker zu Wort, welche auf die vermeintlichen Risiken des Gene-Drive-Verfahrens aufmerksam machen. Im Laufe meiner Facharbeit werde ich mich zuerst, auf der Grundlage einer ausführlichen Recherche, mit dem Gene-Drive-Mechanismus auseinandersetzen. Anschließend erläutere ich anhand der Krankheit Malaria, inwiefern das Gene-Drive-Verfahren zur Bekämpfung von Krankheiten beitragen kann und welche Risiken in der Anwendung des Gene-Drive-Verfahrens bestehen. Schließlich kläre ich die Frage, ob es legitimiert ist, das Gene-Drive-Verfahren in der freien Wildbahn anzuwenden oder ob es nicht doch ein zu großer Eingriff in die Natur ist.
Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort
2 CRISPR Cas9-Verfahren
2.1 Einführung in das CRISPR Cas9-Verfahren
2.2 CRISPR Cas9-Verfahren als natürlicher Abwehrmechanismus in Bakterien
2.3 Der Mechanismus des CRISPR Cas9-Verfahrens
2.4 Verwendung des modifizierten CRISPR Cas9-Mechanismus in der Genforschung
2.5 Vorteile von CRISPR Cas9 gegenüber anderen Arten der Genmodifikation
3 Gene-Drive-Verfahren
3.1 Der Mechanismus des Gene-Drive-Verfahrens
3.2 Vergleich des Gene-Drive-Verfahrens mit der natürlichen Vererbung
4 Bekämpfung von Malaria mit Hilfe des Gene-Drive-Verfahrens
4.1 Verschiedene Ansätze des Gene-Drive-Verfahrens zur Bekämpfung von Malaria
4.2 Risiken und Bedenken zur Verwendung des Gene-Drive-Verfahrens zur Bekämpfung von Malaria
5 Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Die Facharbeit untersucht das Gene-Drive-Verfahren als technologische Methode zur Bekämpfung von krankheitsübertragenden Moskitos und analysiert dabei das Potenzial der Genschere CRISPR-Cas9 im Kontext der kontrollierten Evolution sowie die damit verbundenen ökologischen und ethischen Risiken.
- Wirkungsweise des CRISPR-Cas9-Mechanismus
- Beschleunigung der Genverbreitung mittels Gene-Drive
- Strategien zur Malaria-Bekämpfung durch genetische Veränderungen
- Risikoanalyse für Ökosysteme bei Eingriffen in die freie Wildbahn
- Ethische Reflexion über die Limitierung biologischer Arten
Auszug aus dem Buch
3.1 Der Mechanismus des Gene-Drive-Verfahrens
Das Gene-Drive-Verfahren ist ein auf CRISPR Cas9 basierendes Verfahren zur Beschleunigung der Verbreitung eines bestimmten Genes über die geschlechtliche Fortpflanzung in einer Population. Dies geschieht mit Hilfe des CRISPR Cas9-Verfahrens, welches es ermöglicht, gezielt Gene einzusetzen bzw. funktionsunfähig zu machen. Dafür wird ein bestimmtes Gen herausgeschnitten, welches ein nicht für den Organismus überlebenswichtiges Protein codiert. Dies ist notwendig, da der Organismus später in der freien Wildbahn überlebensfähig sein muss und immer noch in der Lage sein muss, sich fort zu pflanzen, wofür er um Fortpflanzungspartner konkurrieren muss. In dem entstandenen DNA-Doppelstrangbruch wird die Genkassette für das Cas9-Enzym und für die gRNA eingesetzt. Dies ist wichtig, da der CRISPR Cas9-Mechanismus weitervererbt werden muss, sodass die Nachkommen des Organismus ebenfalls genmodifiziert sind(Yan, Yao / Finnigan, Gregory C). Der entscheidende Schritt des Gene-Drive-Verfahrens liegt kurz nach der Befruchtung im mütterlichen Organismus. Dann wird der vom Vater weitergegebene haploide Chromosomensatz, welcher noch nicht genetisch modifiziert ist, modifiziert. Dabei schneiden die von der Mutter transkribierten bzw. translatierten Cas9/gRNA-Komplexe das väterliche Genom und verursachen einen DNA-Doppelstrangbruch. Dadurch verliert entweder das Gen seine Funktion oder es wird ein anderes Gen eingesetzt, welches ebenfalls von der Mutter aus ihrer CRISPR Region transkribiert bzw. translatiert wurde (Kindel, Constanze). Dies geschieht kurz nach der Verschmelzung der Eizelle mit dem Spermium, da zu diesem Zeitpunkt noch keine zu große Zellmenge vorhanden ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Vorwort: Einleitung in die Problematik von durch Moskitos übertragenen Krankheiten und Vorstellung des Gene-Drive-Verfahrens als Lösungsansatz mit anschließender kritischer Fragestellung.
2 CRISPR Cas9-Verfahren: Detaillierte Erläuterung des technischen Hintergrunds, der natürlichen Herkunft der Genschere in Bakterien und deren Anwendung in der Forschung.
3 Gene-Drive-Verfahren: Beschreibung des Mechanismus zur gezielten Ausbreitung von Genen und Vergleich mit den Regeln der natürlichen Vererbung.
4 Bekämpfung von Malaria mit Hilfe des Gene-Drive-Verfahrens: Analyse verschiedener Ansätze zur Malariabekämpfung und Diskussion der vielfältigen Risiken bei einer Ausbringung in der Wildnis.
5 Schlusswort: Zusammenfassende Bilanz der Chancen und Risiken sowie persönliche Einschätzung zur ethischen Legitimation des Verfahrens.
Schlüsselwörter
Gene-Drive, CRISPR-Cas9, Malaria, Moskitos, Genschere, Gentechnik, Genomeditierung, Selektionsvorteil, Populationsbiologie, Artensterben, ethische Verantwortung, Kontrollierte Evolution, Fehlermutationen, biologische Kontrolle, Krankheitsübertragung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit dem Gene-Drive-Verfahren, das auf CRISPR-Cas9 basiert und darauf abzielt, genetische Merkmale in Tierpopulationen, speziell Moskitos, sehr schnell zu verbreiten.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Themen umfassen die Funktionsweise der CRISPR-Cas9-Technologie, Methoden der Genmodifikation, Konzepte zur Malaria-Bekämpfung und die ökologischen sowie ethischen Risiken genetischer Eingriffe in die Natur.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist es, die Effizienz des Gene-Drive-Verfahrens zu untersuchen und kritisch zu bewerten, ob sein massives Potenzial zur Bekämpfung von Krankheiten wie Malaria einen Eingriff in die freie Wildbahn rechtfertigt.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Facharbeit basiert auf einer umfassenden wissenschaftlichen Literaturrecherche und der Analyse publizierter Forschungsergebnisse zum CRISPR-Cas9-System und aktuellen Studien an Mückenpopulationen.
Was steht im inhaltlichen Hauptteil im Fokus?
Nach der technischen Grundlagenklärung liegt der Fokus auf zwei Ansätzen: der genetischen Dezimierung von Moskitopopulationen und der Unterbindung der Übertragung von Parasiten durch Mücken unter Berücksichtigung der damit verbundenen Gefahren.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Zentrale Begriffe sind Gene-Drive, Malaria, CRISPR-Cas9, ökologische Risiken, Genschere und ethische Legitimation.
Warum ist das Gene-Drive-Verfahren effizienter als natürliche Selektion?
Da es die mendelsche Vererbungsregel von 50 Prozent Wahrscheinlichkeit durch eine gezielte Modifikation umgeht, garantiert es die Vererbung des gewünschten Gens an fast alle Nachkommen.
Welche Rolle spielen Mutationen bei der Anwendung dieser Technik?
Zufällige Mutationen im Zielgen können dazu führen, dass der Cas9-Komplex nicht mehr anbinden kann, was die Wirksamkeit des Gene-Drives verringert und Resistenzen in den Insektenpopulationen bilden kann.
Warum wird die Anwendung in der freien Wildbahn kritisch gesehen?
Es bestehen Bedenken hinsichtlich unkontrollierbarer Auswirkungen auf das Ökosystem, artenübergreifender Effekte sowie der Schwierigkeit, den Prozess nach der Freisetzung wieder rückgängig zu machen.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2019, Ursprung, Entdeckung und Mechanismus des CRISPR Cas9-Verfahrens. Wie lässt sich das Gene-Drive-Verfahren zur Bekämpfung von Krankheiten nutzen?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1303199
