Gene Drive

Methode, mit der sich gentechnisch erzeugte Eigenschaften schnell in einer Population verbreiten lassen. Wird vor allem im Zusammenhang mit der Bekämpfung von Infektionskrankheiten wie Malaria und Dengue-Fieber, die durch Mücken übertragen werden, erforscht.

Gene Drive 1

Ohne Gene Drive würde eine gentechnisch erzeugte Eigenschaft (rot) nur an die Hälfte der Nachkommen weitergegeben.

Gene Drive 2

Mit Gene Drive würde sie bis zu 100 Prozent weitervererbt und sich sehr schnell in der gesamten Population verbreiten.

Bei einem Gene Drive werden die klassischen Mendelschen Regeln der Vererbung außer Kraft gesetzt. Normalerweise werden bei der sexuellen Vermehrung je ein Chromosomensatz vom Vater und einer von der Mutter an die Nachkommen vererbt. Einzelne Gene liegen so immer in zwei verschiedenen Ausprägungen vor. Welche Varianten sich auf Dauer durchsetzen hängt davon ab, ob sie der Population einen Vorteil bringen. Der Gene Drive bewirkt, dass beide Varianten eines Gens gleich sind, bestimmte Merkmale also reinerbig (homozygot) vorliegen.

Eine Möglichkeit, einen Gene Drive zu erreichen, ist das Einbringen sogenannter egoistischer genetischer Elemente (Homing-Endonuklease-Gene), die sich im Genom vervielfältigen. Fügt man solch ein Element in ein Chromosom ein, erzeugt es auf dem entsprechenden zweiten (homologen) Chromosom eine Kopie seiner selbst. Befindet sich die Information auf beiden Chromosomen, wird sie in den nachfolgenden Erbgängen immer weitergegeben.

Mit Hilfe der neuen Methode CRISPR/Cas ist ein Gene Drive einfach und vor allem zielgerichtet möglich. Das CRISPR-Konstrukt bindet und schneidet an einer bestimmten Stelle der DNA. Dadurch kann ein Gen zielgerichtet ausgeschaltet werden. Bei der Reparatur der Schnittstelle wird die Erbinformation für den Gene Drive miteingefügt. In der Folge werden - in einer Art Kettenreaktion - alle Varianten dieses Gens ausgeschaltet. Die Erbinformation für ein bestimmtes Merkmal ist dann reinerbig vorhanden und kann so schnell die gesamte Population durchdringen.

Der Gene Drive wird vor allem im Zusammenhang mit der Eindämmung von Infektionskrankheiten wie Malaria oder Dengue-Fieber erforscht. Eine gentechnisch erzeugte Resistenz von Stechmücken gegen den Malariaerreger oder auch eine eingeschränkte Fruchtbarkeit der Stechmücken könnte sich in Kombination mit einem Gene Drive schnell in der Stechmückenpopulation verbreiten.

Da ein Gene Drive das Potenzial hat, Populationen stark einzudämmen oder sogar komplett auszurotten, wird er auch unter Wissenschaftlern sehr kritisch gesehen.

Inzwischen weiß man, dass der Gene Drive-Mechanismus nicht so zuverlässig arbeitet wie anfangs angenommen. So stellte sich in Versuchen mit Insektenpopulationen heraus, dass zwar die ersten Generationen tatsächlich schnell die neuen Erbinformationen nahezu vollständig in sich trugen, jedoch nach weiteren Generationen die neuen Merkmale nicht mehr ausgeprägt waren. Daher arbeitet man nun daran, die Methode noch effektiver und zuverlässiger zu machen.

Siehe auch:

CRISPR/Cas-System homologe Chromosomen DNA