6. Ob Mensch oder Mikrobe, der genetische Code ist universell
Wie aber wird das Protein Insulin gentechnisch hergestellt? Grundlage für das Funktionieren der Gentechnik ist die Tatsache, dass alle Lebewesen, ob Mensch, Tier oder Pflanze, ihre genetischen Informationen in den gleichen vier Bausteinen speichern. Ob Mensch oder Mikrobe, der genetische Code ist universell. Es besteht daher die Möglichkeit, Gene zwischen Lebewesen auszutauschen. Hefepilze zum Beispiel besitzen eine Anzahl von Genen, die so weitgehende Übereinstimmungen mit den entsprechenden Genen des Menschen zeigen, dass sie diese in menschlichen Zellen funktionell ersetzen können. Forscherinnen und Forscher können manchmal die Wirkung eines Gens, das für eine Krankheit beim Menschen verantwortlich ist, durch das Studium des Pendants in Hefepilzen untersuchen.
Bei der gentechnischen Herstellung von Insulin übernehmen Bakterien die Produktion des menschlichen Proteins. Oft verwenden Forschende das Darmbakterium Escherichia coli (kurz E. coli). Möglich sind jedoch generell auch die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae oder Hamsterzellen.
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Die Insulin-Gewinnung ist vergleichsweise einfach: Das Insulin-Gen wird mit gentechnischen Methoden aus dem Genom des Menschen isoliert. Der DNA-Faden mit dem darauf enthaltenen Insulin-Gen wird dann in Plasmide integriert. Plasmide sind ringförmige DNA-Moleküle, welche in Bakterienstämmen vorkommen. Gentechniker benützen Plasmide als «Gen-Taxis», welche das gewünschte Gen (in unserem Beispiel Insulin) aufnehmen und in ein Bakterium einführen. Wenn sich die Bakterien vermehren – und dies tun sie unter kontrollierten Bedingungen in einer Produktionsanlage –, so stellen sie nicht nur die Proteine her, die sie für ihre eigene Vermehrung benötigen; es entsteht auch das Protein Insulin, das gemäss dem neu eingeführten Gen zusammengebaut wird. Der Einbau des Insulin-Gens in ein Plasmid und die Vermehrung durch Bakterien nennt man Klonierung. Details über diesen Prozess verrät das Kapitel Klonieren.
Nach der Vermehrung wird das Insulin «geerntet»: Bei E. coli-Bakterien wird die Zellwand aufgebrochen und aus der Vielzahl verschiedener Proteine das Insulin herausgefiltert. Eine solche Reinigung ist oft kompliziert und muss über mehrere Stufen erfolgen. Doch innerhalb von wenigen Tagen lassen sich auf diese Weise Substanzen in grossen Mengen gewinnen, die im menschlichen Körper nur in Spuren vorhanden sind. Das Insulin kann nun Diabetikern verabreicht werden.
Insulin ist nur ein wichtiges Beispiel wie Gentechnik funktioniert. Viele weitere Medikamente werden heute gentechnisch hergestellt. Seit Ende der 80er-Jahre wächst die Liste der Medikamente, die auf der Gentechnik beruhen, stetig an: 2005 waren 90 gentechnisch hergestellte Produkte in der Schweiz zugelassen. Die meisten dienen als Medikamente, einige als Impfstoffe. Sie werden bei Krankheiten wie Diabetes, der Bluterkrankheit oder dem angeborenen Zwergwuchs eingesetzt, sie helfen bei einem Herzinfarkt, bei Infektionskrankheiten und unterstützen die Krebstherapie. Heute kommen fast nur noch Medikamente auf den Markt, bei deren Entwicklung direkt oder indirekt Gentechnik beteiligt war. Wird Gentechnik im Bereich der Medizin angewendet, spricht man von roter Gentechnik. Die Technik wird heute aber auch in vielen anderen Bereichen angewendet, zum Beispiel in der Landwirtschaft, um Pflanzen neue Eigenschaften zu vermitteln. Man spricht dann von grüner Gentechnik. Die Techniken basieren auf demselben Prinzip.