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<!DOCTYPE html>

<title>Gene-Targeting</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Gene-Targeting</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Als <b>Gene-Targeting</b> (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><b>gene targeting</b></span><i>, deutsch auch <b>Gentargeting</b>, </i><b>gezielte Genmodifikation</b>) wird in der <a href="Genetik" title="Genetik">Genetik</a> eine Technik bezeichnet, die die <a href="Rekombination_(Genetik)" title="Rekombination (Genetik)">homologe Rekombination</a> ausnutzt, um ein endogenes <a href="Gen" title="Gen">Gen</a> zu verändern. Die Methode kann verwendet werden, um ganze Gene oder <a href="Exon" title="Exon">Exons</a> zu <a href="Deletion" title="Deletion">deletieren</a>, andere <a href="Genmutation" title="Genmutation">Genmutationen</a> oder neue codierende Sequenzen einzuführen. Gene-Targeting kann permanent sein, aber auch konditionell reguliert, von gewissen Bedingungen abhängig, induziert werden. Die Bedingungen können zeitabhängig von dem <a href="Entwicklungsbiologie" title="Entwicklungsbiologie">Entwicklungsstadium</a>, oder auch abhängig vom <a href="Gewebe_(Biologie)" title="Gewebe (Biologie)">Gewebe</a> sein. Dabei bedarf es der Schaffung eines spezifischen <a href="Vektor_(Biologie)" title="Vektor (Biologie)">Vektors</a> für jedes Gen, das in Frage kommt (Targeting-Vektor). Gene-Targeting kann für jedes Gen angewendet werden, unabhängig von der <a href="Transkription_(Biologie)" title="Transkription (Biologie)">Transkriptionsaktivität</a> oder der Gengröße. <a href="Mario_Capecchi" title="Mario Capecchi">Mario R. Capecchi</a>, <a href="Martin_Evans" title="Martin Evans">Martin J. Evans</a> und <a href="Oliver_Smithies" title="Oliver Smithies">Oliver Smithies</a> erhielten 2007 den <a href="Liste_der_Nobelpreistr%C3%A4ger_f%C3%BCr_Physiologie_oder_Medizin" title="Liste der Nobelpreisträger für Physiologie oder Medizin">Nobelpreis für Physiologie und Medizin</a> für ihre „Entdeckungen zu den Grundlagen zur Herbeiführung spezifischer Genmodifikationen in Mäusen mit Hilfe embryonaler Stammzellen“.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Methode">Methode</h2></div>

<p>Gene-Targeting-Methoden hängen vom <a href="Modellorganismus" title="Modellorganismus">Modellorganismus</a> ab. Bei Genen in <a href="Mus_musculus" class="mw-redirect" title="Mus musculus">Mäusen</a> sind – grob gesprochen – folgende Schritte notwendig (siehe auch unter <a href="Knockout-Maus" title="Knockout-Maus">Knockout-Maus</a>): die <a href="Klonierung" title="Klonierung">Schaffung</a> eines <a href="Vektor_(Gentechnik)" title="Vektor (Gentechnik)">Zielkonstrukts</a> aus <a href="DNA" class="mw-redirect" title="DNA">DNA</a>, das in <a href="Bakterium" class="mw-redirect" title="Bakterium">Bakterien</a> amplifiziert wird – dieses enthält typischerweise einen Teil des Gens, das getroffen werden soll, einen selektierbaren <a href="Marker_(Genetik)" title="Marker (Genetik)">Marker</a> und häufig ein <a href="Reportergen" title="Reportergen">Reportergen</a>. Anschließend wird dieses Konstrukt in <a href="Stammzelle#Embryonale_Stammzellen" title="Stammzelle">embryonale Stammzellen</a> eingebracht, die in einer <a href="Zellkultur" title="Zellkultur">Zellkultur</a> herangezogen werden. Nachdem die Zellen mit der richtigen Insertion durch Selektion und Analyse mittels <a href="Southern_Blot" title="Southern Blot">Southern Blot Analyse</a> oder <a href="Polymerase-Kettenreaktion" title="Polymerase-Kettenreaktion">PCR</a> ausgewählt worden sind, können sie verwendet werden, um zu dem Gewebe einer Maus beizutragen, indem sie einem <a href="Embryo" title="Embryo">Embryo</a> injiziert werden. Anhand der Fellfarbe werden <a href="Chim%C3%A4re_(Genetik)" title="Chimäre (Genetik)">chimäre Mäuse</a> zur Züchtung ausgewählt. Wenn die modifizierten Zellen an der Keimbahn teilhaben, entstehen bei der Verpaarung mit Wildtyptieren heterozygote Tiere, in denen ein Allel die Genveränderung trägt. Nach mehreren Rückkreuzungen auf einen geeigneten Stamm werden heterozygote Tiere miteinander gekreuzt. In Übereinstimmung mit den <a href="Mendelsche_Regeln" title="Mendelsche Regeln">Mendelschen Regeln</a> werden Nachkommen erwartet die das Wildtypgenom, bzw. heterozygot oder homozygot für das veränderte <a href="Allel" title="Allel">Allel</a> sind.

</p><p>Mit der Entwicklung der <a href="Genome_Editing" title="Genome Editing">Genome Editing</a> mittels sequenzspezifischer Designer-Nukleasen, insbesondere der <a href="CRISPR/Cas-Methode" title="CRISPR/Cas-Methode">CRISPR/Cas-Methode</a>, wurde die oben beschriebene aufwendige Methode weitgehend durch die direkte schnellere und effiziente Genmanipulation in Embryonen ersetzt.

</p><p>Um Gene gezielt in <a href="Moose" title="Moose">Moosen</a> zu verändern (siehe auch <a href="Knockout-Moos" title="Knockout-Moos">Knockout-Moos</a>), wird dieses DNA-Konstrukt mit <a href="Protoplast" title="Protoplast">Protoplasten</a> und mit <a href="Polyethylenglykol" class="mw-redirect" title="Polyethylenglykol">Polyethylenglykol</a> inkubiert. Da Moose <a href="Haploid" class="mw-redirect" title="Haploid">haploide</a> <a href="Organismus" title="Organismus">Organismen</a> sind, können regenerierende Moosfilamente (<a href="Protonema" title="Protonema">Protonemen</a>) direkt auf Gene-Targeting überprüft werden, so zum Beispiel innerhalb von nur 6 Wochen mithilfe von <a href="Polymerase-Kettenreaktion" title="Polymerase-Kettenreaktion">PCR</a>-Methoden. Anders als bei <a href="Gef%C3%A4%C3%9Fpflanzen" title="Gefäßpflanzen">Gefäßpflanzen</a> ist dieses Verfahren der <a href="Reverse_Genetik" title="Reverse Genetik">reversen Genetik</a> bei dem <a href="Laubmoos" class="mw-redirect" title="Laubmoos">Laubmoos</a> <i><a href="Physcomitrella_patens" class="mw-redirect" title="Physcomitrella patens">Physcomitrella patens</a></i> so effizient wie bei <a href="Backhefe" title="Backhefe">Hefen</a>.<sup id="cite_ref-Reski_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-Reski-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Die konditionell regulierte Veränderung der DNA erfolgt z. B. durch das <a href="Cre/loxP-System" title="Cre/loxP-System">Cre/loxP-System</a> oder durch das <a href="Flp/FRT-System" title="Flp/FRT-System">Flp/FRT-System</a> (<a href="RMCE-Kassettenaustauschverfahren" title="RMCE-Kassettenaustauschverfahren">RMCE-Kassettenaustauschverfahren</a>).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Vergleich_mit_Gene-Trapping">Vergleich mit Gene-Trapping</h2></div>

<p>Gene-Trapping beruht auf der zufälligen Integration einer veränderten <a href="Nukleotidsequenz" title="Nukleotidsequenz">Nukleotidsequenz</a> ins <a href="Genom" title="Genom">Genom</a>, während beim Gene-Targeting die veränderte Nukleotidsequenz in eine spezifische Region ins Genom integriert wird.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Jochen Graw (2007): <i>Nobelpreis 2007 in Medizin: Herstellung von knockout-Mäusen.</i> In: <i>Biologie in unserer Zeit.</i> 37(6):352-354. <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.wiley-vch.de/vch/journals/2008/pdf/2007_6/352_a.pdf">PDF</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.med.umich.edu/tamc/esoutline.html">Outline of gene targeting</a> (University of Michigan)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.bio-pro.de/magazin/wissenschaft/archiv_2008/index.html?lang=de&artikelid=/artikel/01584/index.html">Gezielte Genveränderung an Gerste</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2007/summary/">Informationen</a> der <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelstiftung</a> zur Preisverleihung 2007 an Mario Capecchi, Martin Evans und Oliver Smithies (englisch)</span>

</li>

<li id="cite_note-Reski-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Reski_2-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Ralf_Reski" title="Ralf Reski">Ralf Reski</a> (1998): <i><a href="Physcomitrella_patens" class="mw-redirect" title="Physcomitrella patens">Physcomitrella</a> and <a href="Arabidopsis_thaliana" class="mw-redirect" title="Arabidopsis thaliana">Arabidopsis</a>: the David and Goliath of <a href="Reverse_Genetik" title="Reverse Genetik">reverse genetics</a>.</i> In: <i>Trends in Plant Science.</i> 3:209-210. <a href="https://doi.org/10.1016/S1360-1385(98)01257-6" class="extiw external" title="doi:10.1016/S1360-1385(98)01257-6">doi:10.1016/S1360-1385(98)01257-6</a></span>

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</ol></div><div><div class="zim-footer">

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