Top 10 erstaunliche Anwendungen für die Gentechnologie

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Gentechnologie verändert die Welt, wie wir sie kennen. Während Sie dies lesen, arbeiten Wissenschaftler an faszinierenden Möglichkeiten, die DNA zu modifizieren. In jüngster Zeit hat eine als CRISPR bekannte Form der fortschrittlichen Gen-Editing-Technologie neue Wege für genetische Experimente eröffnet. CRISPR wird so hoch geschätzt, dass seine Schöpfer im Jahr 2020 den Nobelpreis für Chemie erhielten. Mit ihrem neuen Tool können Forscher DNA mit einzigartiger Präzision verändern. Es hilft bereits bei der Herstellung neuer Formen der Krebstherapie. Experten gehen davon aus, dass es eines Tages zur Heilung genetischer Erkrankungen eingesetzt werden könnte.

Natürlich ist das Editieren von Genen eine kontroverse Praxis, die viele ethische Bedenken aufwirft. Biowissenschaftler wurden beschuldigt, mit dem Genom „Gott zu spielen“. Die Gentechnologie hat aber auch alle Arten von umwerfenden wissenschaftlichen Innovationen inspiriert. Hier sind nur zehn seiner erstaunlichsten Anwendungen.

10 Lebensmittel, die bis zur Unkenntlichkeit gentechnisch verändert wurden

10 Modifizierte Ziegen produzieren Krebsmedikamente in ihrer Milch


Wissenschaftler in Neuseeland haben gentechnisch veränderte Ziegen geschaffen, die in ihrer Milch Krebsmedikamente produzieren. Die Ziegen wurden speziell verändert, um Cetuximab-Medikamente zu entwickeln, die zur Behandlung von Krebs im Dickdarm und in der Lunge eingesetzt werden. Derzeit kann das Medikament ohne Versicherung bis zu 13.000 US-Dollar pro Monat kosten. Wissenschaftler hoffen, dass ihre neue Produktionsmethode dazu beiträgt, den Preis zu senken und ihn dadurch zugänglicher zu machen.

Die Herstellung von Cetuximab ist ein teurer Prozess. Aufgrund seiner ausgeklügelten chemischen Struktur müssen sich die Hersteller auf Proteine ​​aus Mäusezellen verlassen, um das Medikament zu kultivieren. Aber diese gentechnisch veränderten Ziegen haben der Pharmaindustrie eine Möglichkeit geboten, Cetuximab in Massenproduktion herzustellen.

“Es ist viel wirtschaftlicher, Cetuximab bei Tieren herzustellen, da ihre Brustdrüsen große Mengen an Proteinen produzieren können”, erklärte Götz Laible, der für das Projekt am neuseeländischen AgResearch-Institut verantwortliche Forscher.

9 Wissenschaftler speichern Daten in lebender DNA


Datenspeicherung ist ein schwieriges Geschäft. Tag für Tag verlassen wir uns auf elektronische Geräte wie Festplatten, optische Laufwerke und Memory Sticks, um große Mengen an Informationen zu speichern. Aber vielleicht könnten andere Materialien besser für die Datenspeicherung geeignet sein. Jetzt haben Wissenschaftler in New York eine neue Methode entwickelt, bei der mithilfe der Gen-Bearbeitung Daten in der DNA lebender Bakterien gespeichert werden.

Im Jahr 2021 haben Forscher der Universität Kolumbien gezeigt, dass lebende E. coli-Zellen bis zu 72 Datenbits speichern können. Eine Datendatei besteht im Kern aus einer langen Reihe von Einsen und Nullen. Die Wissenschaftler konnten Einsen und Nullen in die E. coli-DNA kodieren, indem sie bestimmte Gene in die Zelle einfügten. Sie konnten sogar die einfache Nachricht „Hallo Welt!“ Schreiben. in die DNA einer E. coli-Zelle, dekodieren Sie sie dann durch Sequenzieren der DNA.

DNA eignet sich überraschend gut zur Datenspeicherung. Biologische Proteine ​​können eine enorme Fülle von Informationen speichern. Wissenschaftler schätzen, dass ein DNA-Strang, wenn er die Größe eines Salzkorns hätte, das Äquivalent von zehn Spielfilmen enthalten könnte. Darüber hinaus wird die Technologie zum Lesen und Schreiben von DNA mit der Zeit immer leistungsfähiger. Die Speicherung von DNA-Daten steckt jedoch noch in den Kinderschuhen, was bedeutet, dass ein baldiger Start unwahrscheinlich ist.

8 Verlängerung der Lebensdauer sterbender Mäuse


Wissenschaftler der Harvard University haben die Lebensdauer sterbender Mäuse mithilfe der Geneditierung verlängert und ihre Lebenserwartung um mehr als das Doppelte erhöht.

Im Rahmen der von Professor David Liu geleiteten Studie erhielten die Mäuse Progerie – eine seltene Krankheit, die bei Kindern zu vorzeitigem Altern führt. Im Durchschnitt werden Kinder mit Progerie vierzehn Jahre alt. Die Erkrankung wird durch eine seltene genetische Mutation verursacht und kann nicht mit einer regulären Gentherapie behandelt werden. Stattdessen entwickelt das Harvard-Team einen Weg, um die grundlegende Kodierung der DNA des Progerie-Patienten zu ändern.

Diese Technik wurde an todkranken Mäusen getestet und verbesserte die Lebensdauer ihres Lebens erheblich. Die Nagetiere, von denen erwartet wurde, dass sie 215 Tage überleben, lebten im Durchschnitt 510 Tage. Liu und sein Team hoffen, diese Erkenntnisse nutzen zu können, um eine wirksame Behandlung für Progerie und ähnliche genetische Erkrankungen zu entwickeln.

7 Gentherapie auf einem Auge verbessert das Sehvermögen in beiden


Wissenschaftler haben eine Form der Gentherapie gegen Sehverlust entdeckt, die, wenn sie in ein Auge injiziert wird, das Sehvermögen in beiden verbessert. Die Gene wandern vom injizierten Auge in das unbehandelte Auge, obwohl Augenspezialisten sich über die Auswirkungen dieser Entdeckung nicht sicher sind.

Die Wissenschaftler versuchten, eine als Leber-Hereditäre Optikusneuropathie (LHON) bekannte Erkrankung zu behandeln, eine Form des fortschreitenden Sehverlusts, die hauptsächlich bei jungen Männern auftritt. Diese seltene Art der Blindheit beruht auf einer genetischen Mutation, die Zellen in der Netzhaut des Auges angreift und zerstört.

Im Rahmen einer kürzlich durchgeführten Studie erhielten 37 Patienten mit LHON gentherapeutische Injektionen in eines ihrer Augen. Bemerkenswerterweise berichteten 29 der Patienten nach zwei Jahren über eine Verbesserung des Sehvermögens in beiden Augen. Zunächst waren die Wissenschaftler von diesen Ergebnissen überrascht, bis sie entdeckten, dass sich die Gentherapieviren aus einem Auge in das andere schlichen.

Sie wiederholten das Experiment an Makakenaffen und stellten fest, dass die Gene den Sehnerv eines Auges hinunter wanderten, zum anderen Sehnerv übergingen und dann in das andere Auge wanderten.

6 Harmloser Bulle ohne Hörner


Forscher haben einen Weg gefunden, hornlose Bullen zu erschaffen, indem sie die DNA des Vaters bearbeiten. Diese neue Methode bietet Landwirten eine schmerzlose Alternative zu den derzeitigen Enthornungstechniken. Derzeit müssen Rinder ihre Hörner physisch entfernen lassen. Dies ist ein langwieriger und schwieriger Prozess, der für den Bullen äußerst schmerzhaft sein kann. Aber es muss getan werden. Es ist nicht nur weniger wahrscheinlich, dass die hornlosen Bullen anderen Tieren Schaden zufügen, sondern sie sind auch leichter zu transportieren und nehmen weniger Platz am Futtertrog ein.

Im Jahr 2016 wurden zwei Babybullen mit einer genetischen Mutation geboren, was bedeutet, dass sie niemals Hörner wachsen lassen werden. Dies wurde erreicht, indem eine kurze DNA-Kette in die Zellen des Vaters eingeführt wurde. Nach der Analyse der DNA aller drei Bullen bestätigten die Wissenschaftler, dass die genetischen Veränderungen an das junge Vieh weitergegeben wurden, ohne dass zufällige Nebenwirkungen auftraten.

“Wir haben gezeigt, dass gesunde hornlose Kälber nur mit der beabsichtigten Bearbeitung hergestellt werden können, und wir haben Daten bereitgestellt, um den Prozess zur Bewertung genombearbeiteter Tiere zu unterstützen”, erklärte Alison Van Eenennaam, eine Expertin für Tierwissenschaften an der Universität von Kalifornien, Davis.

5 Kühe sind widerstandsfähiger gegen Hitzestress


Mit steigenden Temperaturen spüren die Kühe die Belastung. Rinder sind besonders anfällig für Hitzestress. Wenn Kühe zu lange in der prallen Sonne stehen, verlieren sie allmählich den Appetit, produzieren weniger Milch und werden seltener schwanger. Wie Sie sich vorstellen können, können die Auswirkungen für die Landwirte schrecklich sein. Jedes Jahr soll Hitzestress die US-Milchindustrie 900 Millionen Dollar kosten. In ärmeren Ländern, in denen die Landwirte möglicherweise nur wenige Tiere besitzen, kann dies für viele der Ruin sein.

Jetzt haben Wissenschaftler in Neuseeland eine mögliche Lösung für dieses Rätsel auf der Basis von Rindern gefunden. Sie verwenden Gen-Editing-Techniken, um die Farbe der Kühe zu ändern. Durch die Veränderung ihrer Pigmentierungsgene gelang es den Forschern, das dunkle, wärmeabsorbierende Haar gewöhnlicher Milchkühe aufzuhellen. Holstein-Friesische Rinder sind normalerweise weiß mit pechschwarzen Flecken, aber die genetisch veränderten Kälber wurden mit hellen silberfarbenen Markierungen bedeckt geboren.

Die Forscher hoffen, ihre Forschung mit DNA von tropischen Rindern zu verfeinern, die gegenüber hohen Temperaturen widerstandsfähiger sind.

4 Übergewichtige Mäuse verlieren Körperfett


Gen-Editing könnte eines Tages zur Behandlung von Fettleibigkeit eingesetzt werden, sagen Wissenschaftler der Harvard University. Im August 2020 enthüllten die Forscher eine neue Methode zur Bekämpfung der Gewichtszunahme bei Mäusen: die Umwandlung ungesunder weißer Fettzellen in energiebrechende braune Fettzellen mithilfe der CRISPR-Geneditierung.

Schwerfällige weiße Fettzellen sind voll von ungesunden Lipiden, die sich im Körper ansammeln. Ein Überschuss an weißem Fett kann zu Diabetes führen. Aber braune Fettzellen sind viel gesünder. Sie bauen etwas Fett ab, um Energie zu erzeugen und den Rest auf kleinerem Raum zu speichern.

Das Harvard-Team konnte den Mäusen beim Abnehmen helfen, indem es ihre DNA veränderte. Die Wissenschaftler haben das weiße Fett genetisch verändert und ihm die Eigenschaften eines gesunden braunen Fettes verliehen. Das Experiment konzentrierte sich auf UCP1, ein Protein aus braunem Fett, das chemische Energie in Wärme umwandelt.

Während der zwölfwöchigen Studie stapelten sich die Mäuse mit weißen Fettzellen auf den Pfunden, während die geneditierten Mäuse es viel schwieriger fanden. Es gibt sogar einen Hinweis darauf, dass der Prozess der Geneditierung den Mäusen geholfen hat, Diabetes abzuwehren.

Wissenschaftler sagen voraus, dass diese Methode letztendlich zu einer Behandlung für Fettleibigkeit entwickelt werden könnte, obwohl Studien am Menschen noch weit entfernt sind.

3 Wissenschaftler heilen Mäuse von Hörverlust


Im Jahr 2019 kündigten Forscher der Harvard Medical School und des Boston Children’s Hospital eine neuartige Behandlung für Hörverlust bei Mäusen an, die eines Tages beim Menschen angewendet werden könnte.

Beethoven-Mäuse leiden unter einer genetischen Mutation, die auch den Menschen betrifft und einen fortschreitenden Hörverlust und schließlich Taubheit verursacht. Der Name Beethoven-Mäuse ist ein Hinweis auf den deutschen Komponisten, der mit zwanzig Jahren sein Gehör verlor.

Der Hörverlust, den die Mäuse erfahren, wird durch eine geringfügige Veränderung ihrer DNA verursacht. Mithilfe hochentwickelter biologischer Technologien können Wissenschaftler das defekte Gen lokalisieren, ohne eines der verbleibenden gesunden Gene zu schädigen. Dies bedeutet, dass sie die Beethoven-Mäuse von ihrer Taubheit heilen können, ohne unerwünschte Nebenwirkungen zu verursachen.

Die Wissenschaftler warnen die Menschen davor, sich zu schnell Hoffnungen zu machen. Es gibt noch Jahre der Forschung, bevor diese Therapie am Menschen ausprobiert werden kann. “Wir glauben, dass unsere Arbeit die Tür zu einer hyper-gezielten Behandlung einer Reihe genetischer Störungen öffnet, die sich aus einer fehlerhaften Kopie eines Gens ergeben”, erklärte Jeffrey Holt von Harvard. “Das ist wirklich Präzisionsmedizin.”

2 Killermotten helfen New York bei Schädlingsproblemen


Im Januar 2020 ließen Beamte des Staates New York Schwärme gentechnisch veränderter männlicher Motten frei, um die Zahl der Schädlinge einzudämmen. Junge weibliche Diamantenmotten können den Ernten der Landwirte massiven Schaden zufügen. Trotz ihrer kurzen Lebensdauer verbrauchen die Larven eine große Menge an Brassica-Pflanzen, darunter Grünkohl, Kohl und Raps. Die Motten und ihre räuberischen Diäten sollen jedes Jahr 5 Milliarden Dollar Schaden anrichten.

Typischerweise wird ein Schädling wie dieser mit Pestiziden behandelt, aber die Diamantenmotte entwickelt bemerkenswert schnell Resistenzen. Deshalb hat Oxitec, ein in Großbritannien ansässiges Biotechnologieunternehmen, eine Flotte von gentechnisch veränderten Motten entwickelt, um die jungen Schädlinge auszurotten.

Wissenschaftler haben den männlichen Motten ein Gen hinzugefügt, das dazu führt, dass frisch geschlüpfte Larven tot umfallen, aber nur die Weibchen betrifft. Dies bedeutet, dass die schädlichen jungen Frauen umkommen, bevor sie Schaden anrichten können. Die jungen Männchen hingegen paaren sich mit anderen wilden Weibchen und geben das Killergen an ihre Larven weiter. Dies sollte noch einige Generationen dauern. Danach sagt Oxitec, dass das tödliche Gen verblassen wird.

1 Gen-Editing führt den Kampf gegen Superbugs an


Antibiotika-resistente Superbugs sind eine globale Krise, die darauf wartet, passiert zu werden. Zerstörerische Krankheitserreger, die noch vor wenigen Jahrzehnten leicht mit Penicillin zu behandeln waren, bauen eine Immunität gegen Antibiotika auf. Wenn Wissenschaftler nicht schnell neue Antibiotika entwickeln können, könnten wir bis 2050 10 Millionen Todesfälle pro Jahr aufgrund dieser feindlichen Keime erleiden.

Aber es gibt Hoffnung am Horizont. Forscher der Universität Manchester haben einen neuen Weg zur Herstellung von Antibiotika mithilfe der CRISPR-Geneditierung entdeckt. Durch die Kombination mehrerer modernster biologischer Techniken stellte das Team eine ungewöhnliche Art von Antibiotikum her, das als Malonomycin bekannt ist. Diese neuartige Technik könnte Wissenschaftlern helfen, neue Formen von Antibiotika zu entwickeln – Medikamente, die besser zur Bekämpfung hochresistenter Superbugs geeignet sind.

“Wir sind jetzt optimistisch, dass unsere Ergebnisse zur Entdeckung neuer Antibiotika führen könnten”, erklärte der Leiter der Studie, Jason Micklefield, “und möglicherweise auch neue Wege zur Herstellung von Antibiotika bieten, die dringend zur Bekämpfung neu auftretender arzneimittelresistenter Krankheitserreger benötigt werden.”

10 erstaunliche Kräfte aus seltenen genetischen Mutationen

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