Wie funktioniert ein Gene Drive?

Die „Gene Drive“ Technik sorgt dafür, dass sich eine genetische Veränderung schnell innerhalb einer Population ausbreitet. So können nicht nur die Gene eines einzelnen Tieres oder einer einzelnen Pflanze gezielt verändert werden, sondern eine ganze wildlebende Population oder sogar eine Art.

Im Erbgut vieler Arten liegen die Gene doppelt vor – separat auf zwei Chromosomen. Damit alle Nachkommen eine genetische Veränderung erben, muss diese auf beiden Kopien eines Chromosoms vorhanden sein. Um dies zu erreichen, nutzt die Gene Drive Technik einen Kopiermechanismus. Dieser basiert meist auf der Genschere CRISPR/Cas9.

Gene Drive basierend auf CRISPR/Cas9
Gene Drive basierend auf CRISPR/Cas9 (Image: Forum Genforschung)
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Gene Drive basierend auf CRISPR/Cas9
Gene Drive basierend auf CRISPR/Cas9 (Image: Forum Genforschung)

Schritt 1: Das Gene Drive-Konstrukt besteht aus der spezifischen Genschere CRISPR/Cas9 und einer gewünschten genetischen Veränderung („X“). Das Konstrukt befindet sich zuerst nur auf einer Kopie des Chromosoms.

Schritt 2: Das Konstrukt produziert die CRISPR/Cas9-Genschere. Diese ist so programmiert, dass sie das zweite Chromosom präzise an der gleichliegenden, homologen Stelle aufschneidet.

Schritt 3: Das zelleigene Reparatursystem schliesst diese Lücke und nutzt dabei das erste Chromosom als Vorlage. Dadurch wird das Gene Drive-Konstrukt auf das zweite Chromosom kopiert.

Schritt 4: Das Gene Drive-Konstrukt liegt nun auf beiden Chromosomen vor und wird somit an alle Nachkommen vererbt.

Video des Wyss Instituts zum Mechanismus des Gene Drive (englisch):

Wyss Institute (2014) Gene Drive

Tigermücke

Gene Drive

Mit Gene Drives kann eine neue Eigenschaft in eine ganze frei lebende Population eingebracht werden.
Teaser Image Synthetic Biology Portal

What is synthetic biology?

Die Synthetische Biologie zielt darauf ab, biologische Systeme zu entwerfen, nachzubauen oder zu verändern. Dabei nutzt und verbindet sie Ansätze aus verschiedenen Disziplinen, insbesondere der Molekularbiologie und den Ingenieurwissenschaften. Die Synthetische Biologie arbeitet an neuen Lösungen für verschiedenste gesellschaftliche Herausforderungen, etwa in der Medizin, der Energiegewinnung oder der Nahrungsmittelproduktion. Dabei stellen sich ethische Fragen und Fragen zu Risiken und Sicherheit der neuen Technologie.