blaubiologie - Analysen und Trends für die Biotech- und Pharmaindustrie

Mit Gentechnik gegen Malaria

Insektenbekämpfung mittels Genome Editing und Gene Drive

Im Jahr 2018 erkrankten weltweit über 200 Millionen Menschen an Malaria und mehr als 400.000 Erkrankte starben an den Folgen der Krankheit. Über zwei Drittel der Malaria-Toten waren Kinder unter fünf Jahren – die am meisten durch Malaria gefährdete Gruppe. Die lebensbedrohliche Malaria wird durch Parasiten verursacht, die von infizierten, weiblichen Anopheles-Mücken auf den Menschen übertragen werden. Obwohl es einige wirksame Insektizide gegen die Stechmücken gibt, entwickeln diese zunehmend Resistenzen. Neue gentechnische Verfahren zielen deshalb darauf ab, den Überträger, also die Anopheles-Mücke, genetisch zu verändern, um Malaria einzudämmen.

Schon in den 1930er Jahren wurde über genveränderte Insekten als Alternative zu Insektiziden nachgedacht. Seitdem wurden mehr oder weniger erfolgreich einige krankheitsübertragene Stechmücken oder anderweitige Schadinsekten unter Kontrolle gebracht. Neue gentechnische Verfahren wie Genome Editing und Gene Drive könnten solche Verfahren verfeinern und eventuell sogar dazu genutzt werden, Krankheiten wie Malaria für immer zu beseitigen.

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 3 beschreibe ich die Rolle von Mikroträgern und Stützgerüsten bei der Herstellung von In-vitro-Fleischprodukten. Zudem geht es um die verschiedenen Arten von Bioreaktoren. Zum Abschluss erläutere ich die möglichen Vorteile von In-vitro-Fleisch für Mensch und Umwelt.

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 2 erläutere ich die für die In-vitro-Fleischproduktion verwendeten Zelltypen. Welche Arten von Zellen kommen in Frage? Wie wird die Zellproliferation und -differenzierung gesteuert? Und wird für die Herstellung von In-vitro-Fleisch eigentlich Gentechnik angewendet?

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 1 gebe ich eine generelle Einführung in das Thema In-vitro-Fleisch und beschäftige mich mit der Namensgebung von Fleischprodukten aus dem Labor und  zu überwindenden Hürden bis zur Zulassung solcher Produkte. Anschließend erläutere ich die entscheidende Rolle des benötigten Zellkulturmediums und diskutiere die Notwendigkeit des darin enthaltenen FCS.

Das Erbgut menschlicher Zellen enthält die Informationen für ungefähr 20.000 Gene. Das Genom des Porcinen Circovirus-1 umfasst genau zwei Gene. Wie viele Gene sind nötig, um von einem eigenständigen Lebewesen zu sprechen? Wie klein kann das Erbgut einer Zelle sein, um dennoch die nötigsten zellulären Prozesse steuern zu können? Und was sind die nötigsten Prozesse, die eine Zelle ausführen muss, um als Lebewesen zu gelten? Diese Fragen versuchen Forschende mit der Erschaffung einer Minimalzelle zu beantworten.

Der momentan verfügbare Test auf eine Infektion mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 basiert auf der Polymerase-Kettenreaktion. Obwohl diese Methode sehr präzise funktioniert, können nur frisch infizierte Menschen damit getestet werden. Menschen in einer späteren Phase der Infektion oder bereits geheilte Menschen erfasst der Test hingegen nicht. Um dennoch die Ausbreitung des Virus innerhalb der Bevölkerung nachvollziehen zu können, sind sogenannte Antikörpertests nötig.

Das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 ist erst seit wenigen Monaten bekannt. Es hat nicht lange gedauert, bis das Erbgut des Virus, also seine Genomsequenz, entschlüsselt wurde, und ein zuverlässiges Nachweisverfahren für eine Virusinfektion vorlag. 

Im Dezember 2019 wurden in der chinesischen Stadt Wuhan, Hauptstadt der Provinz Hubei, vermehrt Patienten mit einer schweren Lungenentzündung behandelt. Mehrere Erkrankte arbeiteten auf dem örtlichen „Südchinesischen Markt für Fische und Meeresfrüchte“, wodurch dieser Markt als Infektionsort mit einem neuen, unbekannten Krankheitserreger in Betracht gezogen wurde. Wenig später wurde als Ursache für die Erkrankungen ein neues Virus aus der Familie der Coronaviren entdeckt. Mitte Januar wurde das Erbgut des Virus entschlüsselt und die komplette Genomsequenz, also die Reihenfolge der einzelnen Nucleotide (= Bausteine des Erbguts) des neuen Virus namens SARS-CoV-2 in einer Internetdatenbank veröffentlicht. Gleichzeitig wurde ein erstes Nachweisverfahren einer Infektion mit dem neuartigen Virus präsentiert, umgangssprachlich als „Corona-Test“ bezeichnet. Aber wie funktioniert eigentlich dieser Test?

Mitochondrien sind wenige Mikrometer große Zellbestandteile, die insbesondere als Kraftwerke der Zelle bekannt sind. Ihre Fähigkeit die Energie der Zelle zu produzieren, ist jedoch bei weitem nicht ihre einzige und im Grunde auch nicht ihre wichtigste Aufgabe. In dieser Episode geht es um Mitochondrien als Energieproduzenten, abgewandelte Mitochondrien ohne eigene DNA und die überlebenswichtige Aufgabe von Mitochondrien bei der Herstellung von Eisen-Schwefel-Clustern. Außerdem wird die Rolle des mitochondrial Netzwerks für die Zelle erklärt.

35 Millionen Tonnen Soja werden in die Europäische Union importiert - nur ein Bruchteil davon ist zertifiziert nicht gentechnisch verändert. Wie können gentechnisch veränderte Pflanzen erkannt werden? Und wie erfolgt ein Nachweis bei von Genscheren hervorgerufenen Mutationen?