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Reprogrammierung

Reprogrammierung ist ein in oder mit lebenden Zellen stattfindender Prozess in der Genetik, einem Teilgebiet der Biologie. Er findet natürlicherweise in manchen Zellen statt, wird aber auch im Rahmen verschiedener gentechnologischer Verfahren angestrebt. Bei der Reprogrammierung werden einige epigenetischen Veränderungen des Erbgutes, der DNA rückgängig gemacht. Bei epigenetischen Erbgutveränderungen wird vor allem die Ablesbarkeit und damit 'Verwertbarkeit' der Erbinformation verändert (nicht aber der genetische Code selbst).

Hintergrund: Bei der individuellen Entwicklung eines mehrzelligen Lebewesens findet stets eine Zelldifferenzierung (eine Art "Programmierung") statt. Mit dieser Zelldifferenzierung geht einher, dass Teile der Erbinformationen für die spezifischen Aufgaben der Zelle nicht benötigt werden. Damit diese Informationen auch nicht abgelesen werden, wird die DNA epigenetisch verändert oder anders in ihrer Verwertung reguliert. Der Prozess der Reprogrammierung macht diese Einschränkungen der DNA-Lesbarkeit wieder teilweise oder vollständig rückgängig. Das weitestgehende Ergebnis ist eine totipotente oder Stamm-Zelle, aus der sich wiederum alle verschiedenen Zelltypen dieses Lebewesens entwickeln können.

Reprogrammierung in natürlichen Prozessen

Beispiele

(Totipotenz bei Pflanzen)

Mechanismen

(De-Methylierung, Histonmodifikation)

Reprogrammierung in der gentechnologischen Forschung

=> Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS)

Beispiele & Forschungsstand

Reprogrammierung der Blütenfarbe bei den GVO Petunien im 1990/91er Freilandversuch => Methylierung beim Gentransfer hatte Farbgen ausgeschaltet.

Reprogrammierung in der Stammzellforschung: Schaffung totipotenter oder pluripotenter Zellen bei Schafen, Amphibien. Beim therapeutischen Klonen zur medizinischen Behandlung werden differenzierte Zellen in Vitro reprogrammiert. Die so erzeugten Stammzellen sollen transplantiert gegen degenerative Erkrankungen eingesetzt werden.

Methoden

Die Reprogrammierung startet mit lebenden Zellen, die Tieren oder Pflanzen entnommen werden, wobei diese in der Regel getötet werden. In die Zellen werden dann spezielle Gene eingeschleust, die zur Bildung von Enzymen führen, welche die DNA-Veränderungen rückgängig machen. Das genaue Ergebnis insbesondere der Re-Methylierungen ist nach heutigem Forschungsstand nur dadurch zu überprüfen, indem die Zellen wiederum Versuchstieren der gleichen Art injiziert werden.

Risiken, ethische Implikationen

Die Injektion von versuchsweise reprogrammierten Zellen kann heruasstellen, dass diese krebsauslösend waren, das Versuchstier erkrankt (und stirbt in der Regel) daraufhin an Krebs.

So richtig?

Noch zu erläutern:

- welche biologischen Bedeutungen R. beispielhaft hat,

- wie der Prozess der Reprogrammierung nach aktuellem Wissensstand abläuft,

- wie er gentechnologisch erfolgt und

- welche gentechnologischen Bedeutungen er hat bzw. bekommen kann (v.a. medizinisch); => Herstellung 'ethisch weniger umstittener' Stammzellen. Menschliche Stammzellen könnten, so die Hoffnung, als Ersatzzellen z.B. bei Leberzirrhose, Diabetes oder altersbedingten Veränderungen wie Parkinson eingesetzt werden. Ein anderes in Forschung und Industrie erhofftes Einsatzgebiet wäre die Prüfung neuer Chemikalien, Lebensmittelzusatzstoffe usw. auf ihre zellbiologische Giftigkeit.

- biologischen Gefahren (Versuche mit Körperzellen etwa von Mäusen und Ratten liefern nach derzeitigem Forschungsstand oft teil-reprogrammierte Zellen, die aber durch beschädigte Wachstumsregulationen zu Krebszellen wurden. In Japan soll 2008 einem Forscherteam die Reprogrammierung von Epithelzellen aus Leber und Magen von Mäusen gelungen sein. spiegel online

- welche ethischen Implikationen mit einer gentechnologischen Anwendung verbunden sind. (Uff...)

Physiosoziologicus 11:27, 21. Apr. 2009 (CEST)

Benutzer:Physiosoziologicus/Reprogrammierung

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