BIOTEC Dresden: Wie am Fließband – Gezielt mutierte Gene für Knockout-Mäuse
Forscher des Biotechnologischen Zentrums der TU Dresden (BIOTEC) haben gemeinsam mit britischen Kollegen eine halbautomatisierte Technologie entwickelt, um schneller und effizienter die Funktion verschiedener Maus-Gene zu entschlüsseln. Derzeit arbeiten weltweit vier Wissenschaftskonsortien daran, gezielt ein Gen nach dem anderen in speziell gezüchteten Mäusen auszuschalten, um danach festzustellen, welche Funktion jedes einzelne Gen besitzt. Einen technologischen Durchbruch für diese Forschungsarbeiten am Tiermodell stellt die neue Methode dar, die effektiv im großen Umfang mutierte Gene in embryonale Stammzellen (ES-Zellen) einbauen kann. Diese halbautomatisierte Technologie erreicht einen hohen seriellen Durchsatz, der zuverlässig zahlreiche ES-Zellen mit jeweils einer bestimmten Genmutation generiert. Daraus können dann schneller Knockout-Mäuse mit einem spezifischen Gendefekt gezüchtet werden als mit bisher üblichen Methoden. Diese Forschungsergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht (DOI: 10.1038/nature10163).
Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Genoms (Sequenzierung) durch das internationale Humangenomprojekt (HUGO) im Jahr 2001 stellt den bisherigen Höhepunkt der genetischen Forschung dar: Rund 22.000 Gene des Menschen sind seitdem bekannt, die in den Doppelsträngen der DNA (Desoxyribonukleinsäure) aneinandergereiht sind und den genetischen Code tragen, der immer wieder abgelesen wird, um Proteine zu generieren. „Wir kennen die menschlichen Gene“, erläutert Prof. Dr. A. Francis Stewart vom Biotechnologischen Zentrum der TU Dresden (BIOTEC) die derzeitige wissenschaftliche Herausforderung, „aber wir wissen für die Mehrzahl davon noch immer nicht, welche Aufgaben diese im Menschen haben, um daraus medizinische Anwendungen zu entwickeln.“
Das zweite Säugetier, dessen komplette DNA entschlüsselt wurde, war die Maus. 99 Prozent des menschlichen Genoms sind funktional mit dem Maus-Genom verwandt und entstammen einem gemeinsamen Vorläufer. 2007 erhielten drei amerikanische Wissenschaftler den Medizin-Nobelpreis für eine neue Technik, in Mäusen systematisch ein Gen auszuschalten. Die Folgen dieses Gen-Ausfalls zeigen, welche Aufgabe die betreffende Erbanlage im gesunden Tier hat. An diesen genetisch veränderten Mausstämmen, den so genannten Knockout-Mäusen, lässt sich stellvertretend für den Menschen beispielsweise lernen, welche Erbanlagen die Entwicklung der Organismen steuern oder wie sich Zellen miteinander unterhalten. Die Züchtung von genetisch unterschiedlich mutierten Knockout-Mäusen dauert Jahre. Derzeit arbeiten vier internationale wissenschaftliche Konsortien mit vereinten Kräften daran, bis zu 20.000 Maus-Gene durch Gen-Targeting in ES-Zellen zu inaktivieren, um diese der Wissenschaftsgemeinschaft frei zur Verfügung zu stellen, die daraus Knockout-Mäuse generiert.
„Mit unserer neu entwickelten halbautomatisierten Technologie erreichen wir durch gezielt erzeugte Genmutationen (Gen-Targeting) im Hochdurchsatzverfahren eine sehr hohe Effizienz“, berichtet der Dresdner Genetiker, der innerhalb des europäischen Netzwerkes „European Conditional Mouse Mutagenesis Program“ (EUCOMM) mit seinem britischen Kollegen William C. Skarnes zusammengearbeitet hat. Stewart kann praktisch jede Änderung im Säugetiergenom durch homologe Rekombination in ES-Zellen der Maus einbauen, von der Punktmutation bis hin zur Neuordnung von Chromosomen.
Quelle: Presseinformation des Biotechnologischen Zentrums der TU Dresden vom 16.6.11