Methoden des Gentransfers

Beim indirekten Gentransfer wird das zu übertragende Gen in einen biologischen Vektor eingebaut. In der Pflanzenzüchtung wird hierfür z. B. das Agrobacterium tumefaciens verwendet. Dank der natürlichen Eigenschaft des Bakteriums, Wirtspflanzen durch das gezielte Einschleusen von Erbinformation zur Produktion spezifischer Aminosäuren zu veranlassen, können heute gezielt fremde Gene in Pflanzen übertragen werden.

Dabei werden dem Ti-Plasmid bakterielle Gene entfernt und durch Fremdgene ersetzt. Indem das zu übertragende Fremdgen mit einem Selektionsmarker gekoppelt wird, können erfolgreich genetisch veränderte Zellen in einem frühen Stadium einer pflanzlichen Zellkultur selektiert werden.

Derartige von Forschern hergestellte Transportmittel für fremde Gene über Artgrenzen hinweg nennt man Vektoren. Mit Agrobakterien lassen sich vor allem zweikeimblättrige Pflanzen gentechnisch verändern, darunter Raps, Kartoffel, Zuckerrübe und Gemüse.

Gentransfer in der roten Gentechnologie

Auch bei der roten Gentechnologie nutzt man eine Vielzahl von Vektoren, um Gene in den Zellkern zu transportieren. In aller Regel werden hierfür Viren verwendet, die ihr Erbgut schon seit Millionen von Jahren "Trojanischen Pferden gleich" in Zellen transportieren, um sich dort zu vermehren. Neben Viren können gewünschte Gene auch durch Elektroschock direkt in Zellen eingebracht werden. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die DNA in Fettkügelchen (Liposomen) zu verpacken, die dann mit der Zellmembran fusionieren und das Gen in das Innere der Zelle bringen.

Im Gegensatz dazu bezeichnet der direkte Gentransfer Techniken, mit denen ein Gen unmittelbar in eine Zelle eingeschleust wird. In der Pflanzenzüchtung werden diese Methoden vor allem bei einkeimblättrigen Pflanzen, etwa Getreide, genutzt.

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Methode des Gentransfers

• 1.
  Liposomenfusion: Künstlich hergestellte Membransäckchen transportieren fremde DNA in das Innere von Protoplasten, indem sie mit deren Zellmembran verschmelzen.
• 2.
  Mikroinjektion: Eine hauchdünne Kanüle wird durch die Zellwand gebohrt, um den fremden Gene einen Weg in den Kern zu bahnen.
• 3.
  Elektroportation: Die Wucht elektronischer Entladungen reißt die dünne Zellmembran stellenweise auf. DNA-Molekühle, die in der umgebenen Flüssigkeit schwimmen, dringen dabei in das Innere, devor sich die Membran von selbst wieder schließt.
• 4.
  Partikelkerne: Getrieben von der Druckwelle einer Explosion durchschlagen DNA-beschichtete, einen Tausendstelmillimeter große Geschosse die Wand einer Pflanzenzelle. Die Kugeln aus Gold oder Wolfram laden ihre Fracht mit akzeptabler Trefferquote auch im Kern ab.
• 5.
  Agrobacterium-Transfer: Die Mikrobe Agrobacterium tumefaciens lässt Pflanzenzellen wuchern, indem sie "Krebsgene" durch eine verletzte Stelle der Zellwand schmuggelt. Im Labor wurde der Mikroorganismus zur Genfähre umfunktioniert: Statt Krebs überträgt er nun erwünschte Erbinformationen.