30 Tage kostenlos testen:
Mehr Spaß am Lernen.

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Gentechnik in der Medizin 06:29 min

  • Ohne Druck

    Wissenslücken schließen

    videos
  • Überall

    wiederholen und üben

    tests
  • Im eigenen Tempo

    mit Arbeitsblättern lernen

    worksheets
  • Jederzeit

    Fragen stellen

    chat
Mit Spaß

Noten verbessern

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden

Textversion des Videos

Transkript Gentechnik in der Medizin

Hallo, willkommen zu dem Video über die Anwendung der Gentechnik in der Medizin. Dieses Video soll einen Überblick schaffen, wie breit die Anwendungsgebiete der Gentechnik in der Medizin sind. Wir gehen auf die Anwendungen in der Diagnostik, der Medikamentenherstellung und der Gentherapie ein. Die Diagnostik mittels Gendiagnose ermöglicht ein frühzeitiges Feststellen von Erbkrankheiten. Die Methode ermöglicht auch eine eindeutige Identifizierung von Krankheitserregern, zum Beispiel Bakterien und Viren. Auch in der Kriminalistik wird die Gendiagnose angewendet. Diese kann zum Nachweis einer Täterschaft führen. Außerdem sind Analysen von Verwandtschaftsverhältnissen möglich, zum Beispiel der Vaterschaftstest. Gehen wir etwas näher auf die Diagnose von Erbkrankheiten ein. Erbkrankheiten lassen sich auf die Wirkung von Genveränderungen zurückführen. Man spricht auch von einer Mutation. Menschen, die ein bestimmtes mutiertes Gen tragen, haben eine genetische Disposition für die entsprechende Krankheit. „Disposition” bedeutet, dass der Mensch ein höheres Erkrankungsrisiko aufweist. Es muss jedoch nicht unbedingt zur Ausprägung der genetischen Krankheit kommen. Die Lebensführung und andere Umweltfaktoren haben einen Einfluss darauf, ob die Krankheit tatsächlich ausbricht. Wie erfolgt der Nachweis mutierter Gene? Das mutierte Gen unterscheidet sich vom gesunden Gen in der Basensequenz. Ein oder mehrere Nukleotide wurden also falsch eingebaut. In unserem Beispiel soll das mutierte Gen an einer bestimmten Stelle drei Nukleotide mit Adenin aufweisen. Der Nachweis dieser Mutation erfolgt mithilfe einer Sonde, auch Gensonde genannt. Es handelt sich um eine kurze, einzelsträngige DNA-Sequenz, die komplementär zu dem Genbereich ist, der die Mutation trägt. Kommt es zur Hybridisierung, liegt die Mutation vor. Wenn keine Mutation vorliegt, kann die Sonde hingegen nicht hybridisieren. Dank der Verwendung fluoreszent markierter Gensonden ist es möglich nachzuweisen, ob eine Hybridisierung stattgefunden hat. Es existieren auch radioaktivmarkierte Gensonden. Bei vielen Krankheiten kommt es zum Einsatz von Proteinen als Medikamente. Sie werden auch als therapeutische Proteine bezeichnet. Das konventionelle Herstellungsverfahren stellte bislang die Gewinnung aus tierischem oder menschlichem Gewebe dar. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch sehr aufwendig und birgt die Gefahr von Infektionen sowie Abwehrreaktionen des Patienten. Die Medikamentenherstellung mittels Gentechnik bietet vielfältige Möglichkeiten. Es lassen sich weitaus mehr verschiedene Proteine herstellen. Dies kann in großtechnischem Maßstab, in sogenannten „Fermentern” stattfinden. Dabei kommt es zur Verwendung genetisch veränderter Stämme von Bakterien und Hefen. In diese wurde ein bestimmtes Gen eingebaut, sodass sie das therapeutische Protein herstellen können. Bei dem Wort („Pharming”) handelt es sich um ein englisches Wortspiel aus den Wörtern für Farming, für Landwirtschaft und Tierzucht, und Pharma, also Arzneimittelindustrie. Unter Pharming versteht man die Verwendung von Tieren als Bioreaktoren zur Herstellung therapeutischer Proteine. Die Gentherapie stellt ein weiteres Anwendungsgebiet der Gentechnik dar. Diese ermöglicht prinzipiell die Behandlung genetischer Krankheiten durch die Übertragung des gesunden Gens in den Patienten. Man unterscheidet dabei zwei Herangehensweisen. Bei der ersten Methode werden dem Patienten Zellen entnommen, zum Beispiel Stammzellen aus dem Rückenmark. Diese werden kultiviert und das intakte Gen wird außerhalb des Körpers in diese Zellen eingebaut. Diese Zellen, die nun das gesunde Gen tragen, werden danach wieder in den Patienten übertragen. Man spricht von der „ex-vivo”-Methode. Bei der anderen Methode wird das Gen in einen Überträger eingebaut. Man spricht von einem „Vektor”, zum Beispiel einem Virus. Dieser wird in den Patienten gespritzt. Der Einbau des Gens erfolgt innerhalb des Körpers des Patienten. Man spricht deshalb auch von der „in-vivo”-Methode. Wir kommen jetzt zur Zusammenfassung des Videos: Du hast einen Überblick gewonnen, welche Anwendungsmöglichkeiten der Gentechnik es in der Medizin gibt. Wir haben über die Möglichkeiten der Diagnostik geredet und sind darauf eingegangen, wie der Nachweis mutierter Gene abläuft, nämlich mithilfe einer Sonde. Du hast gelernt, dass man mit dieser Methode lediglich eine Aussage treffen kann, ob bei einem Patienten eine Disposition vorliegt. Nicht, ob diese Krankheit tatsächlich ausbrechen wird. Als nächstes hast du gelernt, dass die Gentechnik bei der Medikamentenherstellung eingesetzt werden kann. Dabei sind wir auch auf das Pharming eingegangen. Als letztes haben wir die Gentherapie besprochen und die ex-vivo- und in-vivo-Methode wurden dargestellt. Danke für deine Aufmerksamkeit. Tschüss, bis zum nächsten Video.

Gentechnik in der Medizin Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gentechnik in der Medizin kannst du es wiederholen und üben.

  • Fasse zusammen, was die Gendiagnose ermöglicht.

    Tipps

    Das Alter eines Menschen hängt sicher auch zum Teil von seinen Genen ab. Mindestens genauso wichtig sind aber die Umweltbedingungen, z. B. die Ernährung oder der Konsum von Drogen.

    Lösung

    Die Diagnostik mittels Gendiagnose ist nicht nur in der Medizin hilfreich, sie ermöglicht z. B. in der Kriminalistik die Überführung von Verbrechern durch einen DNA-Test. Dieser hilft auch bei der Analyse und Überprüfung von Verwandtschaftsverhältnissen.
    In der Medizin ist die Gendiagnose bei der eindeutigen Identifizierung von Krankheitserregern und dem frühzeitigen Feststellen von Erbkrankheiten hilfreich. So können Krankheiten entweder schneller behandelt werden oder, im Falle einer möglichen Erbkrankheit, ihr Ausbruch verzögert bzw. sogar verhindert werden.

  • Definiere den Begriff Pharming.

    Tipps

    Ziel des Pharming ist die Herstellung therapeutischer Proteine.

    Achte auf die Rechtschreibung.

    Lösung

    Der Begriff Pharming ist eine Wortkreuzung aus der Vorsilbe Pharma für Arzneimittel und dem englischen Wort farming für Landwirtschaft. Beim Pharming werden Tiere oder Pflanzen zur Herstellung therapeutischer Proteine genutzt. Dabei werden die verwendeten Organismen genetisch verändert, damit sie das gewünschte Protein produzieren können. 2008 wurde das erste Pharming-Protein aus gentechnisch veränderten Ziegen zur Therapie zugelassen.

  • Erkläre die Entstehung verschiedener Arten von Mutationen.

    Tipps

    Somatische Mutationen werden nicht vererbt, da sie sich nicht in den Keimzellen (Spermien, Eizellen) befinden.

    Bei einer Genmutation handelt es sich um die „kleinste“ Mutation, da sie nur ein Gen und oft nur eine Base im Gen betrifft.

    Lösung

    Man kann Mutationen nach verschiedenen Kriterien unterscheiden. Betrachtet man die Erblichkeit, unterscheidet man zwischen Keimbahnmutationen und somatischen Mutationen.
    Induzierte oder spontane Mutationen beschreiben die Ursache der genetischen Veränderung.
    Die Unterteilung in Genmutation, Chromosomenmutation und Genommutation betrachtet hingegen Größe und Ort des veränderten Erbmaterials.

    Je nach Größe und Ort haben Mutationen unterschiedliche Auswirkungen auf den Organismus. So führen Genmutationen selten zu Erbkrankheiten, wohingegen eine Genommutation nie unbemerkt bleibt und oft sogar letal, also tödlich, ist.

  • Beschreibe Methoden der Gentherapie.

    Tipps

    Lat. ex bedeutet außerhalb und lat. in innerhalb.

    Lösung

    Nomen est omen: der Name ist Programm.
    Ex-vivo bedeutet außerhalb des Lebendigen, in-vivo das genaue Gegenteil, im Lebendigen. Die Namen der beiden Methoden beschreiben den größten Unterschied zwischen den beiden Methoden der Gentherapie: den Ort der Genübertragung auf menschliche Zellen.
    Bei der ex-vivo-Methode passiert das außerhalb des Körpers in einer Petrischale oder in einem Reagenzglas. Man nennt solche Methoden deswegen auch in-vitro – im Glas.
    Bei der in-vivo-Methode gelangt das Gen hingegen über einen Überträger, einen Vektor, in den menschlichen Körper und wird erst dort in die Zellen eingebaut.

    Generell ist es nicht möglich, jede Erbkrankheit durch eine Gentherapie zu therapieren. Das funktioniert nur bei monogenetischen Erbgängen, wenn also die Ursache für die Krankheit nur auf einem einzigen Gen liegt. Dann kann versucht werden, das defekte Gen auszutauschen.

  • Erstelle eine Gensonde zum Nachweis eines mutierten Gens.

    Tipps

    Die Gensonde besteht aus Basen, die komplementär zur originalen DNA-Sequenz sind.

    Komplementäre Basenpaare bestehen aus zwei gegensätzlichen, aber sich ergänzenden Basen. Die komplementären Basen der DNA sind Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin.

    Lösung

    Die Basen der DNA-Sequenz paaren sich nur mit der komplementären Base. Adenin paart sich mit Thymin und Guanin mit Cytosin. Die Sequenz der Gensonde lautet von oben nach unten wie folgt: C-T-G-G-T-A-C.

  • Vergleiche die konventionelle Medikamentenherstellung mit der Medikamentenherstellung durch Gentechnik.

    Tipps

    Genetisch veränderte Bakterien oder Hefen werden bei der Medikamentenherstellung durch Gentechnik verwendet.

    Eine Massenproduktion von therapeutischen Proteinen ist bei der gentechnischen Methode möglich, da Bakterien oder Viren auf einmal viele Proteine herstellen können. Zudem brauchen sie wenig Platz und sind relativ anspruchslos.

    Lösung

    Die Medikamentenherstellung durch Gentechnik bietet einige Vorteile gegenüber der konventionellen Methode. Die Gewinnung von therapeutischen Proteinen über menschliches oder tierisches Gewebe ist sehr aufwendig und kann zu Infektionen oder Abwehrreaktionen führen.
    Mithilfe der Gentechnik werden diese Risiken vermieden. Die Herstellung der Proteine ist deutlich unkomplizierter. Genetisch veränderte Bakterien und Hefen synthetisieren die gewünschten Proteine in großen Mengen. Zudem können mehr verschiedene Proteine hergestellt werden als durch die konventionelle Methode.

    Das Bauspeicheldrüsenhormon Insulin ist ein Protein, das sowohl auf konventionellem Wege als auch durch gentechnische Methoden gewonnen werden kann. Es wird zur Therapie von Diabetespatienten eingesetzt. Lange war die Gewinnung aus tierischem Gewebe die einzige Möglichkeit, Insulin als Medikament zu gewinnen. Dabei wurde Insulin aus Rindern oder Schweinen genutzt. Die beiden verschiedenen Insulinmoleküle ähneln dem menschlichen Insulin jedoch nicht vollständig. Sie wurden teilweise auch durch gentechnische Methoden in humanes Insulin umgewandelt.
    Die vollständige gentechnische Herstellung von Insulin durch Bakterien wie z. B. E.coli ist deutlich einfacher. Dem Bakterium wird das menschliche Insulingen eingesetzt. So sind sie in der Lage, Humaninsulin herzustellen, welches nicht weiter umgewandelt werden muss.