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„AGameOfClones“ unterscheidet transgene Organismen

19.03.2018

Forscher der Goethe-Universität können mithilfe leuchtender Marker einfach und zuverlässig unterscheiden, ob transgene Organismen das fremde Gen auf einem oder auf beiden Chromosomen tragen. Dies erleichtert die Zucht und kommt dem Tierschutz zugute.

Transgene Organismen, also Tiere oder Pflanzen, in die ein fremdes Gen eingebracht wurde, sind leistungsstarke Werkzeuge, um biologische Prozesse zu analysieren oder menschliche Krankheiten nachzubilden. Bei vielen Individuen, die im Laufe einer Studie erzeugt werden, liegt das Transgen jedoch nur auf einem der beiden gepaarten Chromosomen, was deren experimentelle Verwendung einschränkt.


Das Prinzip des „AGameOfClones“-Konzeptes am Beispiel des Rotbraunen Reismehlkäfers. Links zwei adulte Individuen, die das Transgen auf nur einem ihrer gepaarten Chromosomen tragen. Beide Käfer haben hierbei Varianten des Transgens mit unterschiedlichen Markern geerbt, aus denen entweder grün oder blau fluoreszierende Facettenaugen resultieren. Rechts ein Nachkomme der beiden links gezeigten Käfer, der das Transgen – aber mit unterschiedlichen Markern – auf beiden Chromosomen trägt. Seine Facettenaugen leuchten deshalb in einer türkisen Mischfarbe. Bild: Strobl/Stelzer, Goethe-Universität

Forscher der Goethe-Universität haben jetzt ein Konzept namens „AGameOfClones“ entwickelt, mit dem man auf einfache Weise unterscheiden kann, ob transgene Organismen das fremde Gen auf einem oder auf beiden Chromsomen tragen. Dies erleichtert die Zucht und kommt auch dem Tierschutz zugute.

Forscher nutzen häufig Modellorganismen wie Mäuse, Zebrafische und verschiedene Insektenarten, um biologische Prozesse zu verstehen – mit der Grundidee, dass Entdeckungen auch auf andere Arten übertragbar sind. Eine gängige Technik ist die Genmanipulation, bei der ein fremdes Gen, auch Transgen genannt, in eines der Chromosome des gewünschten Organismus eingeschleust wird.

Viele Modellorganismen besitzen gepaarte Chromosomensätze – jeweils eines stammt von jedem Elternteil. In den Chromosomenpaaren sind die Gene in der gleichen Reihenfolge angeordnet, sie haben aber nicht notwendigerweise identische Versionen dieser Gene.

Neu geschaffene transgene Organismen tragen das Transgen jedoch nur auf einem der Chromosomen. Dies kann ein Problem für die Forscher sein, denn viele Experimente erfordern Individuen, die das fremde Gen auf beiden Seiten tragen. Leider können nur kostspielige und fehleranfällige Methoden zwischen diesen Individuen unterscheiden. Um diese Nachteile zu überwinden, entwickelte Frederic Strobl aus der Arbeitsgruppe von Prof. Ernst Stelzer am Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften der Goethe-Universität ein genetisches Konzept namens „AGameOfClones“ und wendete es auf den Rotbraunen Reismehlkäfer Tribolium castaneum an.

In diesem Ansatz beinhaltet das fremde Gen zusätzlich Sequenzen für zwei Marker-Proteine mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarben. Nach mehreren Generationen der Züchtung entstehen zwei Varianten des Transgens, die jeweils nur einen Marker behalten. Das bedeutet, dass in der folgenden Generation die Nachkommen, die beide Marker zeigen, die Nachkommen sein müssen, die das fremde Gen auf beiden Chromosomen tragen.

Das „AGameOfClones“-Konzept hat mehrere wesentliche Vorteile: Individuen mit unterschiedlichen Markern lassen sich leicht identifizieren, das Verfahren ist kostengünstig und zuverlässig und kann auf nahezu alle Modellorganismen angewendet werden. Dies kommt besonders dem Tierschutz zugute, da für entsprechende Experimente nicht geeignete Individuen ausgeschlossen werden können, sobald die Marker nachweisbar werden.

Publikation (Open Access): Frederic Strobl, Anita Anderl, Ernst HK Stelzer: A universal vector concept for a direct genotyping of transgenic organisms and a systematic creation of homozygous lines.
DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.31677

Bilder zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/70857515

Bildtext: Das Prinzip des „AGameOfClones“-Konzeptes am Beispiel des Rotbraunen Reismehlkäfers. Links zwei adulte Individuen, die das Transgen auf nur einem ihrer gepaarten Chromosomen tragen. Beide Käfer haben hierbei Varianten des Transgens mit unterschiedlichen Markern geerbt, aus denen entweder grün oder blau fluoreszierende Facettenaugen resultieren. Rechts ein Nachkomme der beiden links gezeigten Käfer, der das Transgen – aber mit unterschiedlichen Markern – auf beiden Chromosomen trägt. Seine Facettenaugen leuchten deshalb in einer türkisen Mischfarbe. Bild: Strobl/Stelzer, Goethe-Universität

Informationen: Prof. Dr. Ernst Stelzer und Frederic Strobl, Physikalische Biologie, Fachbereich Biowissenschaften, und Buchmann Institut für molekulare Lebenswissenschaften, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-42547, ernst.stelzer@physikalischebiologie.de, (069)798-42551, frederic.strobl@physikalischebiologie.de

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Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main.

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