Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sleeping Beauty und die Keimbahn von Tieren – neues Verfahren für Gentransfer

14.03.2014

Gleich in drei Publikationen stellen Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts ein effizientes Verfahren für den Gentransfer vor.

Mit dieser Methode haben die Wissenschaftler Gene in die Keimbahn von Versuchstieren übertragen. Bei Mäusen, Ratten, Kaninchen und Schweinen konnten die Wissenschaftler zeigen, dass ihre Methode sicher und effizient ist und methodisch mehr Spielraum für die Übertragung von Genen bietet als bisherige Verfahren. Über die Forschungsergebnisse berichtet Nature Protocols in seiner Online-Ausgabe vom 13.03.2014.


Fluoreszierendes Fell einer Maus nach Sleeping-Beauty-Gentransfer eines Fluoreszenzfarbstoffs. Quelle: Dr. W. Kues, Friedrich-Loeffler-Institut

Werden Gene einer Tierart bzw. Spezies auf eine andere übertragen, entstehen transgene Organismen. Mit solchen transgenen Tieren werden angeborene und erworbene Krankheiten erforscht und sie dienen der pharmazeutischen Forschung. Zudem können sie als Biolieferanten menschliche Proteine bilden, die als Arzneimittel genutzt werden. Auch im Hinblick auf Organersatz werden transgene Tiere erforscht. 

Wissenschaftler um Dr. Zoltán Ivics, Leiter der Abteilung Medizinische Biotechnologie des Paul-Ehrlich-Instituts, haben in einer internationalen Kooperation mit Forschern aus Deutschland, Ungarn, Österreich, der Tschechischen Republik und den USA ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, effizient, sicher und dauerhaft Gene in die Keimbahn von Mäusen, Ratten, Kaninchen und Schweinen einzuführen.

Dazu bedienen sie sich des springenden Gens „Sleeping Beauty“ (s.u.) und eines Zweikomponenten-Systems: Der DNA-Abschnitt, in den die zu übertragende DNA-Sequenz als Transgen-Einheit eingebaut ist (Transposonplasmid) sowie die genetische Information für das Enzym Transposase (z.B. in Form von mRNA), die den Einbau der Transgen-Einheit in die tierische Keimbahn-DNA vornimmt, werden in eine befruchtete Eizelle der entsprechende Tierspezies injiziert.

Die genetisch modifizierte Eizelle wird in das Muttertier übertragen. Während der Transposition schneidet die Transposase die Transgen-Einheit aus dem Transposonplasmid heraus und baut sie in die chromosomale DNA der Eizelle ein. Da die Transposase nur vorübergehend in der Zelle gebildet wird, wird die Transgen-Einheit stabil integriert und kann nicht an weitere chromosomale Stellen übertragen werden.

Dieses Zweikomponenten-System verbindet die Vorteile retroviraler Genfähren (dauerhafter Einbau von Transgenen in das Wirtsgenom) mit denen nackter DNA-Moleküle (einfache und sichere Produktion und Applikation). Der hier zur Anwendung kommende „Cut-and-paste“-Mechanismus (Transposition) erlaubt zudem den Transfer größerer und komplexerer Transgen-Einheiten als die bisher üblichen Verfahren.

Ein weiterer wichtiger Vorteil: Mit dieser Methode werden Mosaizismen (nicht alle Zellen der transgenen Tiere enthalten die Transgene) vermieden. Dies liegt nach Einschätzung der Wissenschaftler an der präzisen Integration der einzelnen Transgen-Einheit innerhalb eines engen Zeitfensters. „Das Sleeping-Beauty-Transposon-Systems wird das Spektrum der genetischen Veränderungen, die vorgenommen werden können, deutlich vergrößern“, erläutert Ivics die Bedeutung des neuen Verfahrens.

Denn alle bisher gängigen Verfahren der Keimbahn-Transgenese – Pronukleusinjektion von Plasmid DNA, spermienvermittelter Gentransfer (SMGT), intrazytoplasmatischer Spermieninjektion (ICSI) oder Injektion rekombinanter lentiviraler Vektoren – haben jeweils ihre Einschränkungen. Dazu gehören eine geringere Effizienz des Gentransfers von teilweise nur um ein Prozent, das Auftreten genetischer Mosaizismen, Chromosomenveränderungen, begrenzte Größe der als Transgen-Einheit transferierbaren Gene oder auch eine mit dem Verfahren verbundene Toxizität. 

Hintergrund – Springende Gene – „Sleeping Beauty“

Ein Transposon – springendes Gen – ist ein DNA-Abschnitt, der seine Position im Genom verändern kann (Transposition). Die Fähigkeit, in das Genom zu integrieren, lässt sich für den Gentransfer nutzen. „Sleeping Beauty“ ist ein künstliches Transposon, das abgeleitet von Transposons, die schon vor mehr als zehn Millionen Jahren in Fischen vorkamen, rekonstruiert und in Anlehnung an Grimms Dornröschen „Sleeping Beauty“ genannt und „zum Leben erweckt“ wurde. Sleeping Beauty war das erste Transposon, für das gezeigt wurde, dass es effizient eine Transposition in Wirbeltierzellen vermitteln kann.

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/nprot/journal/v9/n4/full/nprot.2014.008.html
http://www.nature.com/nprot/journal/v9/n4/full/nprot.2014.009.html
http://www.nature.com/nprot/journal/v9/n4/full/nprot.2014.010.html

Dr. Susanne Stöcker | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.pei.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics