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3. Mit Gentechnik geht’s schneller
Wie kann aus einer normalen Labormaus eine Maus werden, welche an Muskelschwund leidet? Dafür ist es wichtig, zu wissen, was die Ursache einer Krankheit ist. Bei der Duchenne Muskeldystrophie, einer Erbkrankheit, die schon in jungen Jahren zu einem Schwund der Muskeln führt, ist das Dystrophin-Gen auf dem X-Chromosom defekt.
Dieses Gen hat eine wichtige Rolle beim Aufbau von Muskelproteinen. Wie beim Menschen gibt es auch bei Mäusen ein Dystrophin-Gen.
Es gibt verschiedene Methoden, Mäuse zu züchten, die an Muskelschwund leiden. Man könnte Mäuse vermehren und alle Nachkommen gut untersuchen. Irgendwann, vielleicht erst nach einigen Jahren, wäre darunter eine Maus mit Muskelschwund. Dann müsste man das Erbgut dieser Maus untersuchen und klären, ob tatsächlich das Dystrophin-Gen betroffen ist. Damit hätten wir eine Maus, die als Modell für die Duchenne-Erkrankung dienen könnte. Der Aufwand wäre aber enorm und wahrscheinlich müssten wir tausende von Mäusen züchten, um darunter eine Maus mit Muskelschwund zu entdecken.
Eine effizientere Variante ist die gezielte Veränderung des Mäuseerbguts mittels Gentechnik: durch das Ausschalten von vorhandenen Genen oder das Einfügen eines neuen Gens. Diese Genveränderung wird dann weitervererbt. Solche Tiere nennt man transgen (Grafik 10.1). Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Methoden, die bei allen Tiermodellen eingesetzt werden können:
- Erstens kann ein bestimmtes Gen ausgeschaltet werden. Eine solche Veränderung wird als Knock-out bezeichnet. In unserem Falle würde bei einer Maus das Dystrophin-Gen ausgeschaltet.
- Zweitens kann ein bekanntes Gen verändert und in das Erbgut des Tiermodells eingefügt werden (Knock-in).
Nobelpreis für Medizin 2007: Der Trick mit den Knock-out/in Mäusen
Der Medizin-Nobelpreis 2007 wurde dem Amerikaner Martin Evans, dem Italo-Amerikaner Mario Capecchi und dem Briten Sir Oliver Smithies verliehen. Ihre bahnbrechenden Arbeiten liegen schon über 30 Jahre zurück. Als erstem war es Martin Evans geglückt, embryonale Stammzellen aus Mäuseembryonen zu gewinnen und in Kulturschalen zu vermehren. Er entwickelte eine Methode, um embryonale Stammzellen genetisch so zu modifizieren, dass er verschiedene Mäusestämme mit jeweils gezielt ein- und ausgeschalteten Genen züchten konnte. Das Erzeugen von Knock-out- und Knock-in-Mäusen stellte damals eine enorme Herausforderung dar, welche auf jeweils unterschiedlichem Weg auch den beiden anderen Forschern, Mario Capecchi und Oliver Smithies gelang.