Die Grundlage der Pharmaindustrie und Biotechnologie: Geheimes Wissen, verschwiegenes Wissen, nur halbpatzig publiziertes Wissen .... - sich dauernd änderndes Wissen
Die Grundlage der Pharmaindustrie und Biotechnologie: Geheimes Wissen, verschwiegenes Wissen, nur halbpatzig publiziertes Wissen .... - sich dauernd änderndes Wissen
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[Desmond S.T. Nicholl: Gentechnische Methoden. Spektrum Akademischer Verlag. München 2002]
Gentechnik ist, präzise wie die Nanotechnik, eine (seit 1980 primär) anwendungsorientierte Wissenschaft, die sich logischerweise an ethischen Richtlinien zu orientieren hat, da kausales Wissen nie über ein Sollen dominiert ... solange wir von der Annahme ausgehen, dass der Mensch frei sei.
In den
60er Jahren stiess die Genetik an technische Grenzen, die nach und nach erst zu
überwinden waren.
DNA-Ligase 1967: Enzym das zwei Stränge der DNA miteinander verknüpfen kann
Restriktionsenzym 1970: Kann DNA innerhalb einer Sequenz schneiden. Hier beginnt die Entwicklung der Molekularbiologie.
Polymerasen machen das Umgekehrte, sie fügen Bestandteile wieder zusammen zu einem Strang.
.... und viele mehr. Inzwischen gibt es ganze Bücher voll mit Namen all dieser Enzyme und andern Proteine, auch "Bibliotheken", in denen sie gekauft werden können für den Laborbedarf.
Für die Sequenzierung (Bestimmung des Codes) wurden seit 1975 verschiedene Methoden entwickelt, wie die nach Maxam-Gilbert (chemisch) oder Sanger-Coulson (enzymatisch).
Zur Trennung unterschiedlicher biochemischer Substanzen, also auch der Bruchstücke der DNA, wird meist die Gelelektrophorese verwendet. Je nach Grösse, Ladung und auch der Dichte des Gels wandern die Proteine unterschiedlich schnell und können danach per Färbung, durch vorgehende radioaktive Markierung oder biochemische Reaktionen identifiziert werden.
Das Schwierigste, d.h Aufwändigste, ist die Identifikation und Isolation der "richtigen, d.h erwünschten" DNA-Sequenz aus all den Zufallsprodukten des chemisch-physikalischen Veränderungsprozesses. Selektiert wird meist auf Grund von Reaktion/Resistenz auf Antibiotika, die in einzelnen Plasmiden vorhanden sind, durch Färbung auf Grund von Reaktionsprodukten der Gene, oder über Wirt-Vektor-Kombinationen, (detailliertes Beispiel z.B. s. Diss. Hauser 2005: Definition immunogener Antigene bei der Akuten Myeloischen Leukämie mittels Serologischem Screening von cDNA – Expressionsbanken)
Für die Übertragung eines veränderten Gens in die Zelle braucht es einen "Transporteur", Vektor genannt. Beliebt sind hier Plasmiden, kleine kreisförmige DNA-Strukturen die sich bei vielen Bakterien und Hefen ausserhalb der Chromosomen finden. Plasmiden können relativ leicht markiert werden, haben eine einfach anzusteuernde, da nur einmal vorkommende Restriktionsschnittstelle, an der die rekombinierte DNA eingefügt werden kann.
Weiter Vektoren für den Transport von Genteilen in die Zelle sind Bakteriophagen (Viren die Bakterien fressen - und sich dabei vermehren).
Das Einbringen grösserer Teile, zu gross für die "Transporteure" erfordert technisch höheren Aufwand und erfolgt über durchlässig machen der Zellmembrane (Elektroporation), Mikroinjektion oder die Genkanone. Grosse dna-Fragmente können über künstliche Bakterienchromosomen (BAC) oder künstliche Hefechromosomen (YAC) kloniert werden - zum Aufbau einer Genbank z.B.
Die Vervielfältigung der einmal "erstellten" DNA gelingt dank der Polymerasekettenreaktion (PCR), die als Methode traditionelle Klonierungsmethoden praktisch ersetzt hat.
Durch Erhitzen wird der Doppelstrang der DNA getrennt ("geschmolzen"). Durch Kopieren der einzelnen Stränge mittels DNA-Polymerase verdoppelt sich die Anzahl jeweils, lässt sich also exponentiell vermehren. Zu diesem Verfahren wurden allerdings in der Zwischenzeit unmengen an Varianten erarbeitet. (PCR: Methode, Varianten, Anwendungsmöglichkeiten).
| Jahr | C:
Nobelpreis Chemie M&P: Medizin/Physiologie |
Preisträger | Entdeckung |
| 1958 1959 1962 1965 1968 1969 1975 1978 1980 1982 1984 1989 1993 ... |
C M&P M&P C M&P M&P M&P M&P M&P C C M&P C C ... |
Frederic Sanger Joshua Lederberg George W. Beadle Edward L. Tatum Arthur Kornberg Severo Ochoa John C. Kendrew Max F. Perutz Francis H.C: Crick James D. Watson Maurice H.F. Wilkins François Jacob André M. Lwoff Jacques L. Monod H. Gobind Khorana Robert W. Holley Max Delbrück Alfred D. Hershey Salvador E. Luria David Baltimore Renato Dulbecco Howard M. Termin Werner Arber Daniel Nathans Hamilton O. Smith Paul Berg Walter Gilbert Frederick Sanger Aaron Klug Georg Köhler César Milstein Niels K. Jerne Thomas R. Cech Sydney Altman J. Michael Bishop Harold Varnus Kary B. Mullis Michael Smith Richard J. Roberts Philip A. Sharp ... |
Primärstruktur von Proteinen Rekombination bei Bakterien Wirkungsweise von Genen DNA- und RNA-Synthese 3D-Struktur globulärer Proteine 3D-Struktur von DNA (Doppelhelix) Operontheorie bei der bakteriellen Genexpression Genexpression Entschlüsselung des genetischen Codes und seiner Rolle in der Photosynthese Struktur und Replikation von Viren Reverse Transkriptase und Tumorviren Restriktionsendonukleasen DNA-Rekombinationstechnologie DNA-Sequenzierung Struktur von Nukleinsäuren / Proteinkomplexen monoklonale Antikörper katalytische RNA für bösartiges Wachstum verantwortliche Gene Polymerasekettenreaktion ortsspezifische Mutagenese unterbrochene Gene und RNA-Prozessierung ... |
Viel Ehr ... aber bedenken Sie mal, wie viele hier nicht genannt sind ... wie
viele ein Leben lang in einem Labor Stunde für Stunde, Tag für Tag Experimente
angelegt, Zahlen ausgewertet, die Haare gerauft, publiziert haben, zu Dingen die
eigentlich kein Schwein interessieren ... Die taktisch Geschickteren wurden
Professoren, Institutsleiter, Unternehmer, aber die Masse dürfte genau so sang
und klanglos untergegangen sein wie irgend ein Fliessbandarbeiter ... Für ein
höheres Ziel? Für die Ehre dabei gewesen zu sein? Für den Broterwerb? Fazit: Es
ist auch hier nicht alles Gold was glänzt.
Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Gens abgeschlossen 2001, da die Entschlüsselung andern, nämlich Celera (Craig Venter), bereits gelungen war. Am 16. Februar 2001 wurde in SCIENCE der Artikel The Sequence of the Human Genome publiziert. (Der Bericht gibt einen detaillierten Überblick über die Geschichte der Sequenzierung und die verwendeten Methoden.)
Celera entdeckte 26,588 gesicherte Protein-Kodierende Sequenzen ("Gen" = Bauanleitung für ein Protein) - und vermutet auf Grund von Analogien in der Maus-DNA oder anderen, allerdings noch schwachen Evidenzen, ca. 12,000 weitere Gene, also ein Total von knapp 40'000. Die darin gespeicherten Informationen würden 200 Bücher füllen mit je 500 Seiten. Die Informationsdichte ist erstaunlich. Die DNA hat eine totale Länge von 1.8m, in jeder Zelle ! und ist in ein Gebilde von nur 0.001cm verpackt. Würde man die DNA des gesamten Köpers strecken und aneinander legen reichte sie 600 mal zur Sonne und zurück. Damit ist die DNA das absolut grösste Riesenmolekül, zumindest in der Länge. "Quer", also was die normale Dimension von Molekülen beträgt, so wird diese bloss in Picometern gemessen, ist also nochmals um einen Faktor 1000 kleiner als Nano.
Entschlüsselung heisst nun allerdings bloss, dass wir die Struktur der DNA des Menschen kennen ... aber noch lange nicht wie die Botschaften im Detail heissen und was sie bewirken ... obwohl auch da bereits enorme Fortschritte erzielt wurden. Celera musste 2001 bloss 41.7% der Gene als "weissen Fleck" darstellen. 2/3 konnte man also bereits vor 5 Jahren entsprechende Produkte und Funktionen zuordnen. Da gibt's noch mindestens so viele "schwarze Löcher" (oder besser graue Materie) wie im Weltall ... Präziser: Zu 97% sind die Funktionen noch nicht bekannt (Stand 2002).
Der Unterschied zwischen der DNA unterschiedlicher Menschen macht allerdings bloss 0.2% aus, der Unterschied zum Schimpansen nur 2%. Das liegt daran, dass die kulturellen Leistungen nicht per DNA vererbt werden ... und dass die Funktionen der menschlichen Zellen in den unterschiedlichen Organen sich von denen bei Tieren kaum unterscheiden, ja biochemisch meist absolut identisch sind. Celeron hat damals einen Vergleich menschlicher DNA gemacht mit der von Fliegen und Würmern (Man darf aus dem gewissen Zynismus des Vergleichs schliessen, dass die Leute nicht eben gut zu sprechen sind auf den im einfachen Volk offenbar zu 80% (47% von Total) dominierenden Kreationismus).
Die grössten Genome sind bisher allerdings nicht beim Menschen sondern bei Lungenfischen gefunden worden. Allerdings bedeutet die "Speicherkapazität in Basenpaaren nicht all zu viel, da mit zunehmender Entwicklung immer mehr Teile des Genomms quasi "stillgelegt" werden ... was allerdings noch lange nicht heisst, dass sie funktionslos wären. Die Anzahl der Gene beim Menschen wurde angenommen als zwischen 6000 und 80'000, manchmal bis 100'000 liegend, inzwischen schätzt man ca. 20-25-30'000.
| Lebewesen | Genomgröße1 | Gene | Gendichte2 |
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|---|---|---|---|---|
| λ-Phage | 5 × 104 | |||
| Darmbakterium Escherichia coli | 4,6 × 106 | 4.500 | 900 | |
| Backhefe Saccharomyces cerevisiae | 2 × 107 | 6.000 | 300 | |
| Trichoplax adhaerens | 4 × 107 | |||
| Fadenwurm Caenorhabditis elegans | 8 × 107 | 19.000 | 200 | |
| Taufliege Drosophila melanogaster | 2 × 108 | 13.500 | 70 | |
| Kugelfisch Fugu rubripes | 3,65 × 108 | |||
| Mensch Homo sapiens sapiens | 3 × 109 | 28.000 | 10 | |
| Teichmolch Triturus vulgaris | 2,5 × 1010 | |||
| Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana | 1 × 108 | 25.500 | 255 |
| Der Code des menschlichen Chromosoms 01 (gesamter Bestand
s. rechts) sieht etwa so aus: |
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* Der Begriff ist eigentlich ein politisches Unwort wie Neger und Eskimos, und sollte laut Unesco für Menschen nicht mehr verwendet werden ... obwohl es in Rassismus wie Antirassismus weiterhin enthalten ist. Ich halte das für politisch etwas überkorrekt und benutze es gemäss der
Definition: Eine Rasse ist eine Gruppe von Lebewesen die sich durch gemeinsame Erbanlagen von andern Artangehörigen unterscheiden. In der Zoologie und Botanik wird der Begriff synonym zu "Unterart" verwendet. Geographische Rassen sind lokale Populationen die verschiedene, voneinander getrennte Areale bewohnen. Oekologische Rassen / Oekotypen sind genetisch veränderte Unterarten die sich an die spezifischen Umweltbedingungen eines Biotops angepasst haben.
Rassismus diskreditiert Menschengruppen ja nicht primär auf Grund genetisch defekter Eigenschaften, sondern auf Grund ihrer Kultur - und Kultur wird nicht genetisch vererbt sondern durch Tradition und Bildung. Rassismus ist also das Fundament jeglichen Kriegs der Kulturen ... hat aber mit Genetik wenig zu tun.
Menschliche Rassen wurden traditionell untersucht auf Grund des Körperbaus, der Kopfform, der Hautfarbe, der Sprache und natürlich, vorwiegend, auf Grund ihrer kulturellen Produkte - die, wie gesagt, Produkte der Geistessphäre und nicht der Gene sind. Erste Ansätze zu biochemischer Differenzierungen wurden über Blutanalysen gemacht, dann mit andern diskriminierenden (= unterscheidbar machenden) Proteinen, heute bereits ohne diesen Umweg direkt über die Gene.
Dass Afrika die Heimat der Urmutter und des Urvaters der Menschheit war ist unbestritten (es sei denn, man buchstabentreuer Schöpfungsgläubiger).
http://hpgl.stanford.edu/publications/NGS_2003_v33_p266-275.pdf
Die Graphik rechts
zeigt den Einfluss geographischer Aufteilung und vor allem der Distanz auf die
genetische Variabilität. Wir haben hier 3 extrem unterschiedliche Fälle:
Amerika zeigt auf kleinem Raum eine hohe Varianz - die aber bereits bei einer Distanz von 1000 Meilen (1609 km) nicht mehr zunimmt. Dies ist eigentlich typisch für primitive Stammesverbände von Jägern und Sammlern wie die Kurve Australiens zeigt. .... Ach ja, es wurden bloss Einheimische getestet, also in dem Falle Indianer.
Europa bildet quasi den Gegenpol. Nur langsam steigt die Varianz und wird auch kaum asymptotisch, was die relativ grossflächige und über Jahrtausende dauernde Vermischung von Völkern zeigt. Afrika liegt da ähnlich, aber mit bedeutend grösserer Varianz. Ist ja auch älter, grösser und hatte keine Eiszeit.
"rather strange" ist Asien, das offenbar eine Welt für sich ist. Das dürfte darauf zurückzuführen sein, dass hier die grossen Aufspaltungen in kaukasisch, ... erfolgten.
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Die genetische Verwandtschaft und Entwicklungsstufe... gemäss y-chromosom. Bemerkenswert die recht gute Übereinstimmung mit der Sprachkarte oben: A=Ursprung (Afrika) - deshalb auch am stärksten getrennt von den andern. Q/R = höchste - oder vielmehr jüngste (und dümmste) Stufe der Entwicklung (Amerikaner und Europäer (Indogermanen um präzise zu sein: R). Der minimale Anteil von R und F in Nordamerika zeigt, dass die Besiedlung durch die Wikinger recht dünn war vor allem aber dass Tor Heyerdahls Balsaschiffer aus Nordafrika offenbar keinerlei genetische Spuren hinterlassen haben ... oder dass die Untersuchungen noch ungenügend sind, denn rege Kontakte zwischen Südamerika (Q) und den Pazifikinseln (O/?) sind historisch belegt. Der populäre "kaukasische Typ" scheint also eher ein "arabischer" Typ zu sein als ein europäischer. very interesting indeed ...)) |
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Enzyme:
Produktion fehlender Proteine innerhalb des Körpers u. a. Korrekturen genetischer Fehlinformation durch defekte Gene (Defekte durch überzählige Gene wie Trisomie 13, 18 oder 21, Triplo X, Klinefelter Syndrom, Jacobs-Syndrom können durch Gentechnik nicht behoben werden.):
Medizinische Diagnostik:
Wachstumshormone:
Somatropin wird vor allem bei der Viehzucht eingesetzt zur Wachstumsförderung und Förderung der Milchleistung (15%). Wegen der negativen Auswirkungen auf das Wohlbefinden der Tiere wie der hormonellen Wirkung bei den Konsumenten ist es in der Schweiz, Japan, Australien, Neuseeland und Kanada verboten, untersteht in der EU einem Moratorium. Menschliche Formen davon zur Korrektur von Kleinwuchs, Bodybuilding und "Verjüngung" (wo es allerdings ausser störenden Nebenwirkungen nichts bewirkt ...)
Hepatitis B Impfstoff
...
Genetisch veränderte Organismen [pp] (GVO / gmo):
| Ziele der genetischen Veränderung von Pflanzen: | |
| Resistenz gegen Krankheiten, Herbizide, Insekten Viren Toleranz gegenüber Kälte, Wind, Salz ... Reduktion der Photorespiration Stickstofffixierung Nährwert Lagereigenschaften Erscheinungsbild |
Verbesserung des Ertrags, Verminderung von Verlusten durch
Frass und Krankheiten:
bt-Pflanzen
(Anbauflächen
2004 /
2006) erlaubt Anbau in landwirtschaftlich bisher nicht nutzbaren Zonen effizientere Energieumsetzung / Wassernutzung Nutzung atmosphärischen Stickstoffs auch ohne Mykorrhyza Verbesserung (Probleme) Verlängerung der Lagerbeständigkeit von Obst und Gemüse, günstigere Transporte (Schiff statt Flugzeug) attraktivere Erscheinung: Farbe, Grösse |
genetisch veränderte Tiere/Pharma-Tiere:
Onkomaus (do Alzheimer Maus, Prostata Maus, Aids Maus, knockout mouse etcetc.
Genetischer Fingerabdruck: Kriminologie ... aber auch Vaterschaftstests, in CH illegal erklärt, wird gebüsst. Aber sehr billig angeboten in Deutschland [s.gumg]
Ob man da nicht vielleicht doch etwas übertreibt im zu erwartenden grandiosen Nutzen der Gentechnologie? Also viele Stellen schafft diese auf keinen Fall ... Hier ein paar Tausend, da ein paar hundert, alles für hochqualifizierte Spezialisten ... die hochüberqualifiziert nutzlos (wie viele Informatiker ab knapp 40), sobald die Technik mechanisiert wurde ... oder eine neue aufkommt oder ein anderer Schwerpunkt interessanter scheint ... oder die Krankenkasse nicht mehr alles subventionieren kann was an Medikamenten theoretisch möglich wäre.
Immerhin schafft die Gentechnik mit jedem technischen Problem das sie löst eine ganze Serie gesellschaftlicher.
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<Klonen> ist im Gegensatz zur oben kurz angeschnittenen <Klonierung> etwas ziemlich anderes, nämlich die ungeschlechtliche Vermehrung gleichartiger Zellen. Berühmtestes Beispiel Dolly die ja an etlichen Gesundheitsproblemen litt.
Botschaft zum Bundesgesetz über genetische Untersuchungen beim Menschen vom 11. September 2002 120 S.
Das Problem besteht darin, dass die Genanalyse zwar Dispositionen anzeigen kann - aber nie was daraus wird. Wie fast alles im Menschenleben hängt sogar die Entwicklung genetisch vorhandener Prädispositionen von einer Menge Zufälle ab und ist äusserst komplex. Man präsentiert das Wissen über solche Risiken meist als positiv ... vergisst aber dabei, dass Menschen die sich vor sämtlichen Krankheiten ängstigen meist als Hypochonder bezeichnet werden, viele Kosten verursachen ... und auch nicht sehr glücklich sind. Manchmal ist der Unwissende glücklicher als der Wissende, oder, wie Jesus schon sagte (und der war, im Gegensatz zu mir, ganz sicher kein Zyniker!): Selig sind die geistig Armen.
In Bezug auf genetische Untersuchungen bestimmt Artikel 119 BV:
1 Der Mensch ist vor Missbräuchen der Fortpflanzungsmedizin und der Gentechnologie geschützt.
2 Der Bund erlässt Vorschriften über den Umgang mit menschlichem Keim- und Erbgut. Er sorgt dabei für den Schutz der Menschenwürde, der Persönlichkeit und der Familie und beachtet insbesondere folgende Grundsätze: f. Das Erbgut einer Person darf nur untersucht, registriert oder offenbart werden, wenn die betroffene Person zustimmt oder das Gesetz es vorschreibt.
Bundesgesetz über genetische Untersuchungen beim Menschen (GUMG)
vom 8. Oktober 2004Art. 4 Diskriminierungsverbot: Niemand darf wegen seines Erbguts diskriminiert werden.
Art. 5 Zustimmung 1 Genetische und pränatale Untersuchungen, einschliesslich Reihenuntersuchungen, dürfen nur durchgeführt werden, sofern die betroffene Person frei und nach hinreichender Aufklärung zugestimmt hat. Vorbehalten bleiben die in einem Bundesgesetz vorgesehenen Ausnahmen.
3 Die Zustimmung kann jederzeit widerrufen werden.
Art. 6 Recht auf Nichtwissen: Jede Person hat das Recht, die Kenntnisnahme von Informationen über ihr Erbgut zu verweigern; Artikel 18 Absatz 2 bleibt vorbehalten.
Art. 7 Schutz genetischer Daten Die Bearbeitung genetischer Daten untersteht: a. dem Berufsgeheimnis nach den Artikeln 321 und 321bis des Strafgesetzbuchs 4; und b. den Datenschutzbestimmungen des Bundes und der Kantone.
Art. 11 Pränatale Untersuchungen Es ist verboten, pränatale Untersuchungen durchzuführen, die darauf abzielen: a. Eigenschaften des Embryos oder des Fötus, welche dessen Gesundheit nicht direkt beeinträchtigen, zu ermitteln; oder b. das Geschlecht des Embryos oder des Fötus zu einem anderen Zweck als der Diagnose einer Krankheit festzustellen.
Art. 26 Untersuchungsverbot: Versicherungseinrichtungen dürfen als Voraussetzung für die Begründung eines Versicherungsverhältnisses weder präsymptomatische noch pränatale genetische Untersuchungen verlangen.
Art. 33 Verwaltungsverfahren: 1 Bestehen in einem Verwaltungsverfahren begründete Zweifel über die Abstammung oder die Identität einer Person, die sich auf andere Weise nicht ausräumen lassen, so kann die zuständige Behörde die Erteilung von Bewilligungen oder die Gewährung von Leistungen von der Erstellung von DNA-Profilen abhängig machen. 2 Die DNA-Profile dürfen nur erstellt werden, sofern die betroffenen Personen schriftlich zustimmen.
Art. 34 Klärung der Abstammung ausserhalb eines behördlichen Verfahrens:
1 Ausserhalb eines behördlichen Verfahrens dürfen DNA-Profile zur Klärung der Abstammung erstellt werden, sofern die betroffenen Personen schriftlich zustimmen; ein urteilsunfähiges Kind, dessen Abstammung von einer bestimmten Person geklärt werden soll, kann von dieser nicht vertreten werden.
2 Das Laboratorium, das die DNA-Profile erstellt, muss die betroffenen Personen vor der Untersuchung schriftlich über die Bestimmungen des Zivilgesetzbuches11 betreffend die Entstehung des Kindesverhältnisses informieren und auf die möglichen psychischen und sozialen Auswirkungen der Untersuchung aufmerksam machen.
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Stammzellengesetz D /
Bei "Stammzellen" hört für die meisten der "Spass" der Forschung auf. Als "potentieller" Mensch sind sie so vor Handel, Spielerei (Verformung durch Chymärenbildung) sehr gut geschützt. Gewerbsmässige Verstösse können mit bis zu 5 Jahren Gefängnis und einer halben Million Fr. gebüsst werden.
Martin Herzog, Dipl. Ing. ETH, 4.4.07
