Gentechnisch veränderte Mäuse

Mäuse, bei denen die DNA verändert wurde, dienen der Untersuchung von Erkrankungen und Medikamenten. Bild: CanStockPhoto

Nicht nur Bakterien, auch Pflanzen und Tiere können gentechnisch so verändert werden, dass ein zusätzliches Gen in allen Zellen vorhanden ist und das entsprechende Eiweiss produziert wird.

Mäuse als Modell um menschliche Eiweisse zu untersuchen

Da einzelne Zellen innerhalb von Geweben und Organen eng zusammenarbeiten und sich gegenseitig stark beeinflussen, kann die genaue Funktion vieler Eiweisse nur in mehrzelligen Organismen untersucht werden.

Zu den Tieren, die häufig gentechnisch verändert werden, gehören die Fruchtfliege (Drosophila), der Zebrafisch und die Maus. Da der Mensch und die Maus beides Säugetiere sind, finden sich 99 Prozent aller Mausgene in ähnlicher Form auch beim Menschen. Deshalb eignet sich die Maus gut als Modell, um Eiweisse, die im Menschen eine wichtige Rolle spielen, zu untersuchen.

Mäuse als Modell für Krankheiten

Gentechnisch veränderte Mäuse braucht man nicht nur um die Funktion von Eiweissen zu untersuchen. Sie dienen auch als Modelle für Krankheiten, zum Beispiel für Krebs. Ein Krebsgen (Onkogen) kann in eine Maus eingeschleust werden. Das Eiweiss dieses Gens führt zur Bildung von Tumoren.

Mit Hilfe dieser Mäuse wird die Entwicklung von Tumoren oder die Wirkung von Medikamenten untersucht. Solche Tiermodelle gibt es auch für andere Krankheiten.

Wie wird eine Maus gentechnisch verändert?

Mit einer mikroskopisch feinen Nadel wird die DNS des gewünschten Gens in die befruchtete Maus-Eizelle gespritzt. In manchen Fällen baut sich die zusätzliche DNS in die DNS der Maus ein.

In einer Kulturschale werden die so veränderten Zellen kultiviert und aus der Eizelle entsteht ein mehrzelliger Embryo. Ist die eingespritzte DNS in die DNS der Maus eingebaut, haben alle Zellen des Embryos das zusätzliche Gen.

Mehrere solcher Embryonen werden in die Gebärmutter einer Maus eingesetzt. Nach drei Wochen kommen die Jungen zur Welt. Ein Teil der Jungen trägt das zusätzliche Gen.

Knock-out und knock-in Mäuse

Um mehr über die Funktion von Eiweissen zu erfahren, ist es zum Teil aber auch nötig, das entsprechende Gen in der Maus auszuschalten oder durch eine veränderte Kopie zu ersetzen. Dazu dienen knock-out (ausschalten) beziehungsweise knock-in (ersetzen) Mäuse.

Wie werden knock-in und knock-out Mäuse erzeugt?

Aus Mausembryonen werden embryonale Stammzellen isoliert. In diese Stammzellen wird die DNS mit dem entsprechenden Gen eingeschleust. Ein kleiner Abschnitt des Gens wurde vorher so verändert, dass ein defektes oder verändertes Eiweiss entsteht.

Abgesehen von dieser kleinen Veränderung sind die Buchstabenfolgen des eingeschleusten Gens und des Gens das die Maus bereits hat aber genau gleich. Die DNS der beiden Gene lagern sich deshalb aneinander und werden zum Teil ausgetauscht. Diesen Vorgang nennt man homologe Rekombination. Es entstehen also Stammzellen, in denen ein Gen durch eine veränderte Kopie ersetzt wurde. Die so veränderten Stammzellen werden in einen Mausembryo eingesetzt und von einem Mäuseweibchen ausgetragen.

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Dieser Inhalt stammt von der ehemaligen Website gene-abc.ch, die im Jahr 2016 in die Website SimplyScience.ch integriert wurde. Das Gene ABC war eine Initiative des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF) und wird seit 2016 von der SimplyScience Stiftung weitergeführt.