Knockout-Maus
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Eine Knockout-Maus (en.: K.O. - kaputt schlagen) ist eine Maus, bei der mittels einer genetischen Manipulation gezielt eines oder mehrere Gene deaktiviert wurden. Diese Manipulation geschieht an den embryonalen Stammzellen (von Mäusen), die dann in die Keimbahn einer Maus eingebracht werden. Es gibt inzwischen Knockout-Mäuse für die unterschiedlichsten Forschungsgebiete. Mit Hilfe der genetisch veränderten Tiere können beispielsweise biologische Mechanismen untersucht werden. Außerdem eignen sie sich als Modelle für menschliche Erkrankungen oder für pharmakologische Fragestellungen.
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[Bearbeiten] Der Vorgang des Knockouts
Aus Blastozysten eines Inzuchtmäusestamms werden Stammzellen entnommen und in vitro vermehrt. Nun wird ein Inaktivierungsvektor durch Elektroporation in die noch undifferenzierten Stammzellen übertragen. Der Inaktivierungsvektor wird künstlich hergestellt und besteht aus dem zu inaktivierenden Gen, das eine Mutation trägt, so dass es nicht mehr transkribiert werden kann, bzw. das entstehende Protein inaktiv ist und den benachbarten DNA-Abschnitten. Der Austausch zwischen den DNA-Abschnitten erfolgt durch homologe Rekombination. In der homologen Rekombination lagern sich die benachbarten Abschnitte an die korrekte Stelle des Mäuseerbgutes an und werden in manchen Fällen rekombiniert.
In der Regel wird der Sequenz noch ein positiver Marker angehängt. Meist wählt man hier eine Neomycinresistenz. Dadurch hat man die Möglichkeit, später durch Gabe von Neomycin (ein Antibiotikum) zu sehen, welche Zellen die Sequenz eingebaut haben und welche nicht. Nur Zellen mit der Neomycinresistenz überleben.
Um auf den Einbau en der richtigen Stelle im Plasmid zu testen, wird als Marker das Gen für die Thymidinkinase (HSV-tk) des Herpes-simplex-Virus (HSV) verwendet. Bei einer anschließenden Behandlung mit Ganciclovir (ein Virostatikum) wird ein Produkt gebildet, welches die Replikation der Zellen hemmt. Wenn aber durch den Einbau des gewünschten Inserts der HSV-tk Rahmen zerstört wird, überleben die Zellen die Behandlung mit Ganciclovir. Damit ist sichergestellt, dass der Einbau an einer definierten Stelle passiert ist.
Die rekombinierten Stammzellen werden in eine Blastocyste eingesetzt, die wiederum einer vorbehandelten Empfängermaus eingepflanzt wird. In der Leihmutter entwickeln sich dann gemischtzellige Tiere (Chimären). Durch Rückkreuzung gegen den Wildtyp können die heterozygoten Tiere herausgefiltert werden. Durch Kreuzungen erhält man homozygote Tiere, bei denen also alle Zellen des gewünschten Gens zerstört – ausgeknockt sind.
[Bearbeiten] Beispiele für Knockout-Mäuse
[Bearbeiten] Biologische Mechanismen
In der Chronobiologie werden Knockout-Mäuse benutzt um die molekularen Mechanismen, die hinter der circadianen Rhythmik stehen, zu verstehen. Durch das gezielte Ausschalten bestimmter Gene und somit ihrer Expression, lässt sich anhand von tagesrhythmischen Verhaltensänderungen der Mäuse festmachen, welchen Platz diese Gene und die durch sie codierten Proteine bei der circadianen Rhythmik einnehmen.
[Bearbeiten] Medizin
Bei vielen menschlichen Krankheiten ist der Hintergrund eine gestörte Genfunktion. Die Knockout–Mäuse sind hier ein ideales Krankheitsmodell. Durch die Möglichkeit Knockout–Mäuse schnell zu züchten, ist es möglich ein Tiermodell zur Verfügung zu haben, um Aussagen über die Rolle bestimmter Gene bei Krankheiten und ihren Behandlungen zu machen zu können. Problematisch ist dabei allerdings immer die Übertragbarkeit der Ergebnisse.
