Workshop Gentherapie. Genforschung zum Anfassen Versuche im Gläsernen Labor

Transkript

1 Während der Einsatz adulter Stammzellen wenig umstritten ist, ist die Herstellung embryonaler Stammzellen in Deutschland durch das Embryonenschutzgesetz von 1990 verboten. In den USA und Großbritannien ist sie mit Einschränkungen erlaubt. Pro-Argumente: Durch den Einsatz von embryonalen und adulten Stammzellen könnte u.a. der erhebliche Mangel an Spenderorganen behoben werden. Embryonale Stammzellen besitzen im Vergleich zu adulten Stammzellen möglicherweise ein größeres Differenzierungspotenzial. Die Forschung mit embryonalen Stammzellen könnte ein besseres Verständnis der Zelldifferenzierung bis zur Bildung einzelner Organe ermöglichen. Eine Voraussetzung, um die Forschung mit adulten Stammzellen und ihre Anwendung anzubringen. Das therapeutische Klonen würde die Herstellung immunverträglicher Transplantate erlauben. Contra-Argumente: Es besteht die Möglichkeit, nicht nur Gewebe zu produzieren, sondern einen ganzen erbgleichen Menschen ( reproduktives Klonen ). Schutzwürdigkeit des menschlichen Embryos, sobald er die Fähigkeit besitzt, einen vollständigen menschlichen Organismus zu bilden, unabhängig von den Entwicklungsstufen Verbrauchende Embryonenforschung und Instrumentalisierung von Embryonen zu diesem Zweck

2 Genforschung zum Anfassen Versuche im Gläsernen Labor

3 Chronologie der Genforschung

4 10 Start des internationalen Human-Genom-Projekts (HGP) zur Erstellung einer Karte des menschlichen Erbgutes (1990). Start der Gentherapie am Menschen: In den USA beginnen die ersten klinischen Versuche an einem Menschen ( ). Verabschiedung des deutschen Embryonenschutzgesetzes ( ). 5 Erstmals wird die Gentherapie auch in Deutschland erprobt: In Berlin und Freiburg werden Krebserkrankungen behandelt (1994/1995). Das Deutsche Human- Genom-Projekt (DHGP) startet offiziell ( ). 15 Die amerikanischen Forscher 50 Der amerikanische Biologe Chronologie der Genforschung - Meilensteine Robert Sinsheimer und Charles DeLisi stellen ihr Konzept zum Human Genome Project (1985). Dem amerikanischen Wissenschaftler Kary B. Mullis gelingt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) (1985). James D. Watson und der englische Physiker Francis C. Crick ermitteln und beschreiben die räumliche Doppel- Helix-Struktur der DNS (1953). 90 Der dänische Biologe Wilhelm Johannsen verwendet erstmals den Begriff Gen für die erbliche Weitergabe eines bestimmten Merkmals und unterscheidet zwischen Genotyp und Phänotyp (1909). Der amerikanische ZoologeThomas Hunt Morgan entdeckt durch Untersuchungen an der Fruchtfliege Drosophila die Position verschiedener Gene auf den Chromosomen (1910/11). 25 Dem amerikanischen Biochemiker Fred Sanger gelingt die erste direkte DNA-Sequenzierung (1977). 40 Der deutsche Mediziner 130 Der Schweizer Pathologe Heinrich Matthaei und der amerikanische Biochemiker und Molekulargenetiker Marshall Nirenberg entschlüsseln das erste Codon des genetischen Codes (1961). 110 Der deutsche Physiologe August Weismann stellt fest, dass Vater und Mutter zu gleichen Teilen an der Weitergabe von Erbinformationen an die Kinder beteiligt sind (1893). Erich Miescher isoliert eine Substanz aus Fischspermien, eitrigen Bandagen und anderem biologischen Material, die er Nuclein nennt und die als Nucleinsäure bekannt werden wird (1868/71). 20 Der US-Forscher Martin Cline führt erstmals Gentherapieversuche am Menschen durch. Die geheimen und ungenehmigten Versuche werden von einer US-amerikanischen Tageszeitung aufgedeckt und die Experimente verurteilt. Es wird versichert, dass solche Versuche am Menschen erst dann durchgeführt werden dürften, wenn die Grundlagenforschung an Tieren ausgereifter wäre (1979/80). 30 Geburtsstunde der Gentechnik: 60 In den USA gelingt der Nachweis, 120 Der deutsche Anatom dass die genetische Information auf der langkettigen Desoxyribonukleinsäure (DNS, engl. DNA) transportiert wird. Der kanadische Physiker und Bakteriologe Oswald T. Avery entdeckt auf der Basis der Versuche von F. Griffith (Erforschung der chemischen Natur der Erbsubstanz an Bakterien) die DNA als transformierendes Prinzip (1944). 100 Unabhängig voneinander Walther Flemming beschreibt und benennt u.a. das Chromatin und die Mitose. Er führt erste genaue Zählungen zur Chromosomenzahl und Gestalt der Chromosomen durch und beobachtet die Chromosomen in sich teilenden Tumorzellen (1879/82). Der amerikanische Genforscher und Unternehmer J. Craig Venter beginnt offiziell mit der Analyse des menschlichen Genoms und tritt damit in Konkurrenz zum HGP (1999). Zweieinhalb Monate nach Venter gibt das HGP bekannt, dass 97% des menschlichen Erbgutes entschlüsselt sind ( ). einem Es gelingt, einen DNA-Faden mittels Gen-Scheren in Teile zu zerlegen, einzelne Gene zu isolieren und diese zu analysieren. Außerdem wird der Beweis erbracht, dass zerschnittene und neu kombinierte DNA in einer lebenden Zelle aktiv wird: Die amerikanischen Wissenschaftler Stanley Cohen and Herbert Boyer stellen die Technik des DNA-Klonens. Es gelingt zum ersten Mal, fremdes Erbgut in das Bakterium E. coli einzuschleusen (= erster rekombinanter Organismus, erstes gentechnisch verändertes Bakterium) (1973). Jahr entdecken der deutsche Genetiker Carl Erich Correns, der österreichische Wissenschaftler Erich Tschermak und der niederländische Genetiker Hugo de Vries die Mendelschen Gesetze wieder (1900). De Vries berichtet erstmals über Mutationen (1901/03). Der amerikanische Genetiker Walter Stanborough Sutton stellt die These auf, dass Mendels Faktoren auf den Chromosomen lokalisiert sind (1902/03). 140 Der österreichische Augustinermönch Gregor Mendel entdeckt durch systematische Kreuzungsversuche bei Bohnen und Erbsen die grundlegenden Gesetze der Vererbung ( Mendelsche Gesetze, Erbregeln, 1865). J. Craig Venter und das HGP präsentieren eine Detailkarte des menschlichen Erbgutes ( ). drei Monaten

5 Glossar

6 Glossar adenoassoziiertes Virus DNA-Virus, das einen Adenovirus als Helfer benötigt, um seine DNA in einer infizierten Zelle zu vermehren Adenovirus Virus mit einem doppelsträngigen DNA-Molekül. Es verursacht beim Menschen u. a. Infektionen der Atmungsorgane. Aminosäuren Bausteine der Proteine; 20 Aminosäuren, die in Proteinen kommen, sind bekannt. antisense DNA/RNA DNA- oder RNA-Strang, der komplementär zu einer spezifischen RNA ist, deshalb an sie bindet und so ihre Funktion hemmen kann. Astrozytome Häufige Tumoren des Zentralnervensystems, die sich von Zellen der Neuroglia (Hüll- und Stützsubstanz des Nervensystems), den Astrozyten, ableiten. Sie kommen in mehreren Subtypen (Grad I-IV) mit unterschiedlichen histologischen Wachstumsmustern und unterschiedlichen biologischen Wertigkeiten. Der bösartigste und häufigste astrozytäre Tumor (Grad IV) ist das Glioblastoma multiforme. autolog vom eigenen Körper stammend Basenpaar Zwei Basen in einem DNA-Molekül, die über Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind. Über diese Bindungen sind die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix verknüpft. Dabei geht die Base Guanin (G) Wasserstoffbrücken-Bindungen mit der Base Cytosin (C) ein, und die Base Adenin (A) paart mit der Base Thymin (T) sowie mit der Base Uracil (U). A ist komplementär zu T und U. C ist komplementär zu G. Bougierung Behandlung mit einer Dehnsonde zur Erweiterung enger Körperkanäle Chromosom Das menschliche Erbgut (DNA) ist rund 2 Meter lang. Um es trotzdem im Zellkern unterzubringen, ist die DNA um Eiweiße aufgewickelt. Die daraus entstehenden Strukturen nennt man Chromosomen. Die Anzahl der Chromosomen ist artspezifisch. Während der Meiose oder Mitose nehmen die Chromosomen eine kompakte, kondensierte Struktur an, so dass sie im Lichtmikroskop sichtbar werden.

7 cdna (complementary/copy DNA) DNA-Strang, der mit Hilfe eines viralen Enzyms (Reverse Transkriptase) nach einer m-rna-vorlage synthetisiert wird Cytoplasma Zellplasma; Teil der Zelle, der den Kern umgibt Cytoskelett Netzwerk aus faserigen Proteinen im Zellinneren, das der Zelle ihre Form gibt und Grundlage für ihre Bewegungen ist diploid Doppelter Chromosomensatz. In menschlichen Körperzellen liegen alle Chromosomen doppelt, eins stammt von der Mutter, das andere vom Vater. DNA (englisch für DNS = Desoxyribonukleinsäure) Die DNA ist der Träger der Erbinformation. Sie besteht aus Zuckermolekülen, Phosphatgruppen und vier verschiedenen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymidin. In der Abfolge der vier Basen ist die genetische Information verschlüsselt. DNA-Polymerase Enzym, das die Verknüpfung von Nukleotiden zu einem DNA-Molekül katalysiert. Als Vorlage dient dabei ein einzelsträngiges DNA-Molekül, komplementär zu dem die Nukleotide aneinandergereiht werden. DOE Department of Energy, Energieministerium der USA ds (double stranded) doppelsträngig EGFR Epidermal Growth Factor Receptor. Rezeptor für den epidermalen Wachstumsfaktor; ein Polypeptid, das eine zellteilunginduzierende (mitogene) Wirkung auf Zellen hat Enzym Protein, das eine bestimmte biochemische Reaktion katalysiert Ependymome Meist gutartige, langsam wachsende Tumoren des Zentralnervensystems. Sie leiten sich von Zellen des

8 Ventrikelependyms her, welches die mit Liquor (Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit) gefüllten Hohlräume des zentralen Nervensystems auskleidet. Escherichia coli (E. coli) Stäbchenförmiges Bakterium, das im Darm von Säugetieren und Menschen lebt. Veränderte Varianten werden in der Gentechnik für die Vermehrung von DNA verwendet. FDA Food and Drug Administration, amerikanische Aufsichtsbehörde für das Gesundheitswesen Fibroblasten Vorstufen der Fibrozyten, den spindelförmigen Zellen des Bindegewebes FTC Federal Trade Commission, Wettbewerbsaufsichtsbehörde in den USA Ganciclovir Gegen Viren eingesetzte Verbindung, die spezifisch virale Polymerasen hemmt. Wird erst aktiv, wenn ein zelluläres Enzym einen Phosphatrest anhängt. genetischer Code Der genetische Code ist ein Übersetzungsschlüssel, der die Erbinformation in den Bau von Proteinen übersetzt. Je drei aufeinander folgende Nukleotide (aus den Basen A, G, C, U) codieren für eine Aminosäure. So ein Triplett bezeichnet man als Codon. Insgesamt gibt es 4 3 = 64 verschiedene Codons. Jedes Codon ist einer der 20 in natürlichen Proteinen kommenden Aminosäuren zugeordnet. Darüber hinaus gibt es drei Codons, die als Stoppsignal fungieren. Der genetische Code ist degeneriert, d. h. die meisten Aminosäuren werden von mehr als einem Triplett bestimmt. Außerdem ist er universell, d. h. alle Organismen verwenden die gleiche Sprache. Dies ist Voraussetzung dafür, dass eine Zelle nach dem Einschleusen eines artfremden Gens dessen Information lesen kann. Gen Abschnitt auf einem DNA-Molekül, der für die Ausprägung eines Erbmerkmals verantwortlich ist. Ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein oder eine funktionelle RNA (z. B. ribosomale RNA). Es umfasst die gesamte funktionelle Einheit aus codierenden (Exon), nichtcodierenden (Intron) und regulatorischen Abschnitten. Jede Körperzelle enthält die gleichen Gene. Je nach Aufgabe der Zelle werden sie aber nur teilweise genutzt. Genexpression Ablesen eines Gens (Transkription) und Synthese des entsprechenden Eiweißmoleküls (Translation)

9 Genom gesamte Erbinformation einer Zelle oder eines Organismus, wobei jede Zelle die komplette Erbinformation besitzt Gentechnik Summe aller Methoden, die sich mit der Isolierung, Charakterisierung, Vermehrung und Neukombination von Genen auch über Artgrenzen hinweg beschäftigen Gentherapie Versuch, Krankheiten zu heilen, indem man Gene in den Körper einschleust. Man unterscheidet zwischen der somatischen Gentherapie, bei der nur Körperzellen verändert werden und der Keimbahntherapie, bei der die Veränderung an den Keimzellen genommen und weitervererbt wird. Die Keimbahntherapie ist in Deutschland verboten. Gliazellen Zellen in neuronalen Geweben, die die Nervenzellen und ihre Fortsätze umgeben und Zwischenräume ausfüllen Gliom Sammelbezeichnung für alle von der Neuroglia (Hüll- und Stützsubstanz des Nervensystems) ausgehenden, v. a. im Gehirn lokalisierten, echten Tumoren des Zentralnervensystems Golgi-Apparat In diesem Zellbestandteil (Zellorganell) werden Proteine und Lipide für den Transport nach außen oder zu anderen Orten in der Zelle sortiert, modifiziert und verpackt. Hämatopoese Blutbildung, im engeren Sinne Bildung der Blutkörperchen haploid einfacher Chromosomensatz, wie er zum Beispiel in Geschlechtszellen (Eizelle, Spermium) oder Bakterien liegt heterozygot/homozygot Organismen mit doppeltem Chromosomensatz, wie zum Beispiel der Mensch, besitzen zwei Kopien von jedem Gen: eine Kopie von der Mutter und eine vom Vater. Wenn die beiden Kopien identisch sind, sagt man, dass das Individuum bezüglich dieses Merkmals homozygot ist, wenn sie sich unterscheiden, ist der Mensch für dieses Gen heterozygot.

10 histologische Analyse Untersuchungen von Gewebe unter dem Mikroskop anhand dünner Gewebeschnitte IL-2 = Interleukin 2 Interleukine sind Signalsubstanzen, die hauptsächlich die Interaktion der weißen Blutkörperchen (Leukozyten) vermitteln. Immunsystem System zur Abwehr körperfremder Substanzen und zur regelmäßigen Beseitigung körpereigener anormaler Zellen infiltrierendes Wachstum Wachstum in Gewebespalten und Zwischenzellräume über Gewebe- und Organgrenzen hinaus. Führt häufig zur lokalen Zerstörung des Gewebes. Integrase virales Enzym, das den Einbau von viraler DNA in das Erbgut der infizierten Zelle steuert intrazellulär innerhalb einer Zelle in vitro außerhalb eines lebenden Organismus ( im Reagenzglas ) in vivo in einem lebenden Organismus Keimzelle Geschlechtszelle eines Organismus, über die die Fortpflanzung erfolgt (Eizellen, Spermien) Keratinozyten Zellen der Oberhaut (Epidermis) Klon genetisch identische Nachkommen einer Zelle oder eines Organismus komplementäre Nukleotidsequenz zwei Nukleotide, die über ihre Basen eine Bindung miteinander eingehen können (siehe Basenpaar)

11 Komplementsystem Körpereigenes Abwehrsystem im Blut, das aus einer Reihe von Proteinen besteht. Es ergänzt (komplementiert) und verstärkt die Wirkung von Antikörpern. LDLR Low Density Lipoprotein-Rezeptor. Dieser Rezeptor ist für die Aufnahme von Cholesterin aus dem Blut in die Leberzellen zuständig. Ligase Enzym, das DNA-Stücke miteinander verbinden kann Lipid Fett oder fettähnliche Substanz Liposom kugelförmiges Vesikel, das von einer Doppelschicht aus Fettmolekülen umgeben ist Lysosom Kompartiment in der Zelle, das Verdauungsenzyme enthält, die von der Zelle aufgenommene Partikel und ausgediente Zellbestandteile abbauen Mitochondrien Kraftwerke der eukaryontischen Zellen. In diesen Zellkompartimenten wird die beim Umsatz der Nährstoffe zu Sauerstoff freiwerdende Energie in Form eines Moleküls gespeichert. Meiose Art der Zellteilung, bei der aus einer diploiden (doppelter Chromosomensatz) Zelle vier haploide (einfacher Chromosomensatz) Zellen hergehen, die Geschlechtszellen werden Membranrezeptor Bindungsstelle in der Zellmembran für spezifische Signalstoffe (z.b. Hormone, Neurotransmitter, Mediatoren, Antikörper). Rezeptoren dienen der Aufnahme bestimmter Signale und deren Umsetzung in der Zelle. Meningen Hirn- bzw. Rückenmarkhäute. Man unterscheidet: Dura mater/pachymeninx (harte Hirnhaut) und Leptomeninx (weiche Hirnhaut), die aus Arachnoidea und Pia mater besteht. Metastasierung Absiedlung von Zellverbänden oder Zellen in primär nicht erkrankte Körperregionen. Dies kann über den Blut- oder Lymphweg geschehen.

12 Mitose mehrstufiger Prozess in eukaryontischen Zellen, der zur Verdopplung aller Chromosomen und anschließender Zellteilung führt Mutation Jede Veränderung des Erbgutes (Verlust, Einbau oder Ersatz von einzelnen Basen oder ganzen DNA- Abschnitten). Sie ist ein natürlicher Prozess und Grundlage für die Evolution. Mutagenese künstlich ausgelöste Mutation (z. B. durch UV-Strahlung, Chemikalien) Myelom vom Knochenmark ausgehende Geschwulst Myoblast noch nicht vollständig ausgebildete Muskelzelle (Muskelläuferzelle) m-rna messenger-rna = Boten-RNA Nekrose Veränderung einer Zelle oder eines Gewebes, die während des Lebens nach irreversiblem Ausfall der Zellfunktionen auftritt NHGRI National Human Genome Research Institute, Humangenom-Forschungsinstitut der US Gesundheitsinstitute (NIH) NIH National Institut of Health Nukleasen Enzyme, die die Bindungen zwischen den einzelnen Nukleotiden einer Nukleinsäure auflösen. Man unterscheidet Endonukleasen, die innerhalb eines Stranges schneiden können und Exonukleasen, die Nukleinsäuremoleküle nur von den Enden her abbauen können. Nukleocapsid Viren bestehen aus einer Nukleinsäure (DNA oder RNA), die von einer Proteinhülle umgeben ist. Diese Proteinhülle wird als Capsid bezeichnet. Die Einheit aus Capsid und Nukleinsäure nennt man Nukleocapsid.

13 Nukleosid Verbindung zwischen einer Base (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin, Uracil) und einem Zucker (Desoxyribose oder Ribose) Nukleotid Baustein der Nukleinsäuren DNA und RNA. Ein Nukleotid besteht aus einer Base (Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin oder Uracil), einem Zuckerrest (Desoxyribose oder Ribose) und einem oder mehreren Phosphatresten. Oligodendrogliome meist gutartige, langsam wachsende Tumoren des Zentralnervensystems, die wiegend in der Großhirnhemisphäre entstehen und deren Zellen den Oligodendrozyten ähneln palindromische Sequenz Abfolge von Nukleotiden, die identisch zu der Nukleotidsequenz des komplementären Stranges ist, wenn beide Stränge in der gleichen chemischen Richtung gelesen werden. Beispiel: 5 xx G A T C xx 3 3 xx C T A G xx 5 PDGF Platelet-Derived Growth Factor. Plättchen-Wachstumsfaktor, der in den Blutplättchen (Thrombozyten) gebildet wird und das Wachstum von Bindegewebszellen, glatten Muskelzellen, Gliazellen und Knochenzellen anregt Peptide chemische Verbindungen aus Aminosäuren, die über feste Bindungen miteinander verknüpft sind ph-wert Negativer Zehnerlogarithmus der Hydroniumionenkonzentration. Reines Wasser hat einen ph-wert von 7, bei sauren Lösungen ist er kleiner als 7, bei basischen Lösungen größer als 7: ph = - log [H 3 O + ] Pinealistumore Tumoren, die von den Zellen der Zwirbeldrüse (Corpus pineale) ausgehen. Sie werden nach ihrer histologischen Ausreifung unterteilt. Plasmid Kleines, extrachromosomales, ringförmiges DNA-Molekül, das sich unabhängig von den Chromosomen replizieren kann und in das man mit gentechnischen Methoden bestimmte DNA-Stücke oder Gene einfügen kann. Wird häufig als Vehikel bei der Genübertragung benutzt.

14 Plexus choroideus Gefäß- und nervenreiche Bildungen (Adergeflechte) der weichen Hirnhaut, die in die Hirnventrikel eingestülpt sind; Entstehungsort der Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) Polymer großes Molekül, das aus einer Reihe fest miteinander verbundener, identischer oder ähnlicher Bausteine besteht Polymorphismus Vielgestaltigkeit Promotor DNA-Sequenz einem Gen, die als Startsignal für das Ablesen (die Transkription) des Gens dient RB-Suppressorgen = Retinoblastom-Suppressorgen Gen, dessen Produkt eine Unterbrechung des Zellteilungszyklus bewirkt Rekombination Verknüpfung von DNA-Molekülen unterschiedlicher Herkunft Replikation identische und sequenzgetreue Verdoppelung des DNA-Doppelstranges durch Synthese von zwei Tochter- DNA-Strängen, die identisch zu je einem der beiden Eltern-DNA-Stränge sind Restenosierung wiederholte Verengung eines Gefäßes oder Hohlorgans (Stenose) Restriktionsenzym Protein, das DNA-Stränge an ganz bestimmten Stellen schneidet. Bei diesen Stellen handelt es sich um so genannte palindromische Nukleotidabfolgen. Beispiel: GGATCC CCTAGG Retroviren Viren, die zwei einzelsträngige RNA-Moleküle besitzen. Nach Infektion einer Zelle wird die RNA mit Hilfe eines viralen Enzyms (Reverse Transkriptase) in DNA umgeschrieben und in das Erbgut der infizierten Zelle eingebaut. Reverse Transkriptase virales Enzym, das RNA in DNA umschreibt

15 Ribosom Komplex aus RNA und Proteinen, der die Boten-RNA bindet und an dem die Synthese von Proteinen stattfindet (=Translation) RNA (englisch für RNS = Ribonukleinsäure) einzelsträngiges Molekül aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil, dem Zucker Ribose und Phosphatresten RNA-Polymerase Enzym, das die Synthese eines RNA-Moleküls aus Ribonukleosid-Triphosphaten nach einer DNA-Vorlage katalysiert SCID Severe Combined Immunodeficiency. Schwere Immunschwäche, die auf einem Defekt für die Bauanleitung eines Rezeptors beruht. Ohne diesen Rezeptor können die Zellen des Immunsystems die Abwehr von Infektionserregern nicht wahrnehmen. Sellaregion / Sella turcica Vertiefung der knöchernen Schädelbasis, in der die Hypophyse liegt somatische Zellen alle Zellen eines Organismus bis auf die Keim- und Keimläuferzellen Spinalnerven Rückenmarksnerven (Nervi spinales), 31 segmentale Nervenpaare ss (single stranded) einzelsträngig subcutan unter die Haut tp53-suppressorgen Im Zellkern lokalisiertes Wächterprotein des Genoms. Es reichert sich in Zellen mit einem DNA-Schaden an und bremst den Zellteilungszyklus dieser Zellen so lange, bis der Schaden behoben ist. Ist der Schaden nicht zu beheben, leitet p53 das Selbstmordprogramm (Apoptose) der Zelle ein. Transkription Übersetzen eines DNA-Stranges in einen komplementären RNA-Strangs (m-rna für messenger RNA) durch das Enzym RNA-Polymerase

16 Transkriptionsfaktor Proteine, die an die DNA binden (Promotorregion) und so das Ablesen eines Gens (Transkription) ermöglichen Translation Prozess, bei dem die Nukleotide eines m-rna-stranges in Aminosäuren übersetzt und diese in ein Protein eingebaut werden. Dieser Vorgang findet an den Ribosomen statt. Vektor Vehikel (Virus oder Plasmid), das dazu benutzt wird, DNA in eine Zelle oder einen Organismus einzuschleusen und sich dort selbständig replizieren (vermehren) kann Viren Sammelbezeichnung für Partikel, die aus einer Nukleinsäure (RNA oder DNA) und einer Proteinhülle bestehen. Zum Wachstum und zur Teilung benötigen sie Wirtszellen, da sie selber nicht über alle dazu notwendigen Enzyme verfügen. Sie wirken häufig krankheitserregend. WHO World Health Organization, Weltgesundheitsorganisation Zyste sackartige Geschwulst, ein- oder mehrkammerig, die durch eine Kapsel abgeschlossen ist und Flüssigkeit enthält

17 Die Förderung der Gentherapie durch das BMBF

18 Die Förderung der Gentherapie durch das BMBF Das BMBF fördert seit 1995 bzw zwei Schwerpunkte, die sich mit der Entwicklung neuer Methoden für die Gentherapie befassen. Beide Förderschwerpunkte Forschungsverbünde zur somatischen Gentherapie und Therapie mit molekulargenetischen Methoden sind für alle Krankheitsbereiche offen gehalten. Es werden insgesamt 169 Projekte mit rund 89 Millionen DM unterstützt. Neben dem Gentransfer beschäftigen sich die Forschungshaben mit der Etablierung krankheitsspezifischer Tiermodelle. Nur so kann man testen, ob Gentherapien auch in vivo funktionieren, be man sie beim Menschen anwendet. Ein weiteres Ziel der Fördermaßnahme ist es, die Zusammenarbeit von theoretischen und klinischen Arbeitsgruppen und der Industrie aufzubauen. Die meisten der geförderten Projekte sind deshalb in Verbünden organisiert, in denen Forscher und Kliniker zusammenarbeiten. An fünf Prozent der Projekte sind auch Industrieunternehmen beteiligt. Aus den geförderten Projekten sind bisher 44 Patentanträge hergegangen und eine Reihe von assoziierten Biotech-Unternehmen wurde gegründet. Die beiden derzeitigen Förderschwerpunkte haben eine Laufzeit bis 2002 bzw Aufgrund des noch handenen Forschungsbedarfs und der absehbaren Therapiemöglichkeiten wird das BMBF die Förderung auch über das Jahr 2003 fortführen.

19 Embryonenschutzgesetz

20 Gesetz zum Schutz von Embryonen (Embryonenschutzgesetz - ESchG) Vom 13. Dezember 1990 Der Bundestag hat das folgende Gesetz beschlossen: 1 Mißbräuchliche Anwendung von Fortpflanzungstechniken (1) Mit Freiheitsstrafe bis zu drei oder mit Geldstrafe wird bestraft, wer 1. auf eine Frau eine fremde unbefruchtete Eizelle überträgt, 2. es unternimmt, eine Eizelle zu einem anderen Zweck künstlich zu befruchten, als eine Schwangerschaft der Frau herbeizuführen, von der die Eizelle stammt, 3. es unternimmt, innerhalb eines Zyklus mehr als drei Embryonen auf eine Frau zu übertragen, 4. es unternimmt, durch intratubaren Gametentransfer innerhalb eines Zyklus mehr als drei Eizellen zu befruchten, 5. es unternimmt, mehr Eizellen einer Frau zu befruchten, als ihr innerhalb eines Zyklus übertragen werden sollen, 6. einer Frau einen Embryo Abschluß seiner Einnistung in der Gebärmutter entnimmt, um diesen auf eine andere Frau zu übertragen oder ihn für einen nicht seiner Erhaltung dienenden Zweck zu verwenden, oder 7. es unternimmt, bei einer Frau, welche bereit ist, ihr Kind nach der Geburt Dritten auf Dauer zu überlassen (Ersatzmutter), eine künstliche Befruchtung durchzuführen oder auf sie einen menschlichen Embryo zu übertragen. (2) Ebenso wird bestraft, wer 1. künstlich bewirkt, daß eine menschliche Samenzelle in eine menschliche Eizelle eindringt, oder 2. eine menschliche Samenzelle in eine menschliche Eizelle künstlich verbringt, ohne eine Schwangerschaft der Frau herbeiführen zu wollen, von der die Eizelle stammt.

21 (3) Nicht bestraft werden 1. in den Fällen des Absatzes 1 Nr. 1, 2 und 6 die Frau, von der die Eizelle oder der Embryo stammt, sowie die Frau, auf die die Eizelle übertragen wird oder der Embryo übertragen werden soll, und 2. in den Fällen des Absatzes 1 Nr. 7 die Ersatzmutter sowie die Person, die das Kind auf Dauer bei sich aufnehmen will (4) in den Fällen des Absatzes 1 Nr. 6 und des Absatzes 2 ist der Versuch strafbar. 2 Mißbräuchliche Verwendung menschlicher Embryonen (1) Wer einen extrakorporal erzeugten oder einer Frau Abschluß seiner Einnistung in der Gebärmutter entnommenen menschlichen Embryo veräußert oder zu einem nicht seiner Erhaltung dienenden Zweck abgibt, erwirbt oder verwendet, wird mit Freiheitsstrafe bis zu drei oder mit Geldstrafe bestraft. (2) Ebenso wird bestraft, wer zu einem anderen Zweck als der Herbeiführung einer Schwangerschaft bewirkt, daß sich ein menschlicher Embryo extrakorporal weiterentwikkelt. (3) Der Versuch ist strafbar. 3 Verbotene Geschlechtswahl Wer es unternimmt, eine menschliche Eizelle mit einer Samenzelle künstlich zu befruchten, die nach dem in ihr enthaltenen Geschlechtschromosom ausgewählt worden ist, wird mit Freiheitsstrafe bis zu einem Jahr oder mit Geldstrafe bestraft. Dies gilt nicht, wenn die Auswahl der Samenzelle durch einen Arzt dazu dient, das Kind der Erkrankung an einer Muskeldystrophie vom Typ Duchenne oder einer ähnlich schwerwiegenden geschlechtsgebundenen Erbkrankheit zu bewahren, und die dem Kind drohende Erkrankung von der nach Landesrecht zuständigen Stelle als entsprechend schwerwiegend anerkannt worden ist. 4 Eigenmächtige Befruchtung, eigenmächtige Embryoübertragung und künstliche Befruchtung nach dem Tode (1) Mit Freiheitsstrafe bis zu drei oder mit Geldstrafe wird bestraft, wer 1. es unternimmt, eine Eizelle künstlich zu befruchten, ohne daß die Frau, deren

22 Eizelle befruchtet wird, und der Mann, dessen Samenzelle für die Befruchtung verwendet wird, eingewilligt haben, 2. es unternimmt, auf eine Frau ohne deren Einwilligung einen Embryo zu übertragen, oder 3. wissentlich eine Eizelle mit dem Samen eines Mannes nach dessen Tode künstlich befruchtet. (2) Nicht bestraft wird im Fall des Absatzes 1 Nr. 3 die Frau, bei der die künstliche Befruchtung genommen wird. 5 Künstliche Veränderung menschlicher Keimbahnzellen (1) Wer die Erbinformation einer menschlichen Keimbahnzelle künstlich verändert, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf oder mit Geldstrafe bestraft. (2) Ebenso wird bestraft, wer eine menschliche Keimzelle mit künstlich veränderter Erbinformation zur Befruchtung verwendet. (3) Der Versuch ist strafbar. (4) Absatz 1 findet keine Anwendung auf 1. eine künstliche Veränderung der Erbinformation einer außerhalb des Körpers befindlichen Keimzelle, wenn ausgeschlossen ist, daß diese zur Befruchtung verwendet wird, 2. eine künstliche Veränderung der Erbinformation einer sonstigen körpereigenen Keimbahnzelle, die einer toten Leibesfrucht, einem Menschen oder einem Verstorbenen entnommen worden ist, wenn ausgeschlossen ist, daß a) diese auf einen Embryo, Foetus oder Menschen übertragen wird oder b) aus ihr eine Keimzelle entsteht, sowie 3. Impfungen, strahlen-, chemotherapeutische oder andere Behandlungen, mit denen eine Veränderung der Erbinformation von Keimbahnzellen nicht beabsichtigt ist. 6 Klonen (1) Wer künstlich bewirkt, daß ein menschlicher Embryo mit der gleichen Erbinformation wie ein anderer Embryo, ein Foetus, ein Mensch oder ein Verstorbener entsteht, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf oder mit Geldstrafe bestraft.

23 (2) Ebenso wird bestraft, wer einen in Absatz 1 bezeichneten Embryo auf eine Frau überträgt. (3) Der Versuch ist strafbar. 7 Chimären- und Hybridbildung (1) Wer es unternimmt, 1. Embryonen mit unterschiedlichen Erbinformationen unter Verwendung mindestens eines menschlichen Embryos zu einem Zellverband zu vereinigen, 2. mit einem menschlichen Embryo eine Zelle zu verbinden, die eine andere Erbinformation als die Zellen des Embryos enthält und sich mit diesem weiter zu differenzieren vermag, oder 3. durch Befruchtung einer menschlichen Eizelle mit dem Samen eines Tieres oder durch Befruchtung einer tierischen Eizelle mit dem Samen eines Menschen einen differenzierungsfähigen Embryo zu erzeugen, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf oder mit Geldstrafe bestraft. (2) Ebenso wird bestraft, wer es unternimmt, 1. einen durch eine Handlung nach Absatz 1 entstandenen Embryo auf a) eine Frau oder b) ein Tier zu übertragen oder 2. einen menschlichen Embryo auf ein Tier zu übertragen. 8 Begriffsbestimmung (1) Als Embryo im Sinne dieses Gesetzes gilt bereits die befruchtete, entwicklungsfähige menschliche Eizelle vom Zeitpunkt der Kernverschmelzung an, ferner jede einem Embryo entnommene totipotente Zelle, die sich bei Vorliegen der dafür erforderlichen weiteren Voraussetzungen zu teilen und zu einem Individuum zu entwickeln vermag. (2) In den ersten vierundzwanzig Stunden nach der Kernverschmelzung gilt die befruchtete menschliche Eizelle als entwicklungsfähig, es sei denn, daß schon Ablauf dieses Zeitraums festgestellt wird, daß sich diese nicht über das Einzellstadium hinaus zu entwickeln vermag. (3) Keimbahnzellen im Sinne dieses Gesetzes sind alle Zellen, die in einer Zell-Linie von

24 der befruchteten Eizelle bis zu den Ei- und Samenzellen des aus ihr hergegangenen Menschen führen, ferner die Eizelle vom Einbringen oder Eindringen der Samenzelle an bis zu der mit der Kernverschmelzung abgeschlossenen Befruchtung. 9 Arztbehalt Nur ein Arzt darf nehmen: 1. die künstliche Befruchtung, 2. die Übertragung eines menschlichen Embryos auf eine Frau, 3. die Konservierung eines menschlichen Embryos sowie einer menschlichen Eizelle, in die bereits eine menschliche Samenzelle eingedrungen oder künstlich eingebracht worden ist. 10 Freiwillige Mitwirkung Niemand ist verpflichtet, Maßnahmen der in 9 bezeichneten Art zunehmen oder an ihnen mitzuwirken. 11 Verstoß gegen den Arztbehalt (1) Wer, ohne Arzt zu sein, 1. entgegen 9 Nr. 1 eine künstliche Befruchtung nimmt oder 2. entgegen 9 Nr. 2 einen menschlichen Embryo auf eine Frau überträgt, wird mit Freiheitsstrafe bis zu einem Jahr oder mit Geldstrafe bestraft. (2) Nicht bestraft werden im Fall des 9 Nr. 1 die Frau, die eine künstliche Insemination bei sich nimmt, und der Mann, dessen Samen zu einer künstlichen Insemination verwendet wird. 12 Bußgeldschriften (1) Ordnungswidrig handelt, wer, ohne Arzt zu sein, entgegen 9 Nr. 3 einen menschlichen Embryo oder eine dort bezeichnete menschliche Eizelle konserviert. (2) Die Ordnungswidrigkeit kann mit einer Geldbuße bis zu fünftausend Deutsche Mark geahndet werden.

25 13 Inkrafttreten Dieses Gesetz tritt am 1. Januar 1991 in Kraft. Die verfassungsmäßigen Rechte des Bundesrates sind gewahrt. Das stehende Gesetz wird hiermit ausgefertigt und wird im Bundesgesetzblatt verkündet. Bonn, den 13. Dezember 1990 Der Bundespräsident Weizäcker Der Bundeskanzler Dr. Helmut Kohl Der Bundesminister der Justiz Engelhard Der Bundesminister für Jugend, Familie, Frauen und Gesundheit Ursula Lehr Der Bundesminister für Forschung und Technologie Riesenhuber

26 Bildnachweis Titelmotive: SUPERBILD GmbH, Berlin: Hepatitis B Virus OKAPIA, Berlin: Arterie, Mikroaufnahme, Querschnitt Gehirn, Falschfarbenaufnahme, Horizontalschnitt Tony Stone, München: DNA strands against abstract background SEM of cell division, mitosis, anaphase, chromosomes moving Hinweis zu den Grafiken im Kapitel 2 (Grundlagen der Genforschung): Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart; eine Vervielfältigung der Abbildung bedarf der herigen schriftlichen Genehmigung des Ernst Klett Verlages. 2.1 DNA der Stoff aus dem die Gene sind 2.2 Die identische Replikation: Aus eins mach zwei 2.5 Transkription (schematisch) 2.6 Codesonne 2.7 t-rna-molekül 2.8 Ribosom mit seinen beiden Untereinheiten 2.9 Translationsgang (schematisch) 2.11 Zusammenfassende Gesamtübersicht zur Proteinbiosynthese Für alle anderen Abbildungen gilt: Abdruck honorarfrei bei Nennung der Quelle (Grafik: BMBF)