Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 1

Biotechnologie 281
Moderne Biotechnologie seit den 1970er Jahren
Aufklärung der DNA-Struktur
1953 hatten Francis Crick und James Watson die Struktur und Funktionsweise
der Desoxyribonucleinsäure (DNA) aufklären können. Damit wurde der
Grundstein für die Entwicklung der modernen Genetik gelegt.
Seit den 1970er Jahren kam es zu einer Reihe von zentralen Entwicklungen in
der Labor- und Analysetechnik. So gelang 1972 den beiden Biologen Stanley
Cohen und Herbert Boyer mit molekularbiologischen Methoden die erste
in-vitro-Rekombination von DNA (Veränderung von DNA im Reagenzglas),
sowie die Herstellung von sogenannten Plasmidvektoren als Werkzeug zur
Übertragung (ein Vektor) von Erbgut, z. B. in Bakterienzellen.
Cesar Milstein und Georges Köhler stellten 1975 erstmals monoklonale
Antikörper her, die ein wichtiges Hilfmittel in der medizinischen und
biologischen Diagnostik darstellen. seit 1977 können rekombinante Proteine
(ursprünglich aus anderen Arten stammende Proteine) in Bakterien hergestellt
und in größerem Maßstab produziert werden. Im Jahr 1982 wurden erste
transgene Nutzpflanzen mit einer gentechnisch erworbenen Herbizidresistenz
erzeugt, so dass bei Pflanzenschutzmaßnahmen das entsprechende Herbizid die
Nutzpflanze verschont. Im selben Jahr gelang die Erzeugung von
Knock-out-Mäuse für die medizinische Forschung. Bei ihnen ist ein (oder
mehrere) Gen inaktiviert, um so dessen Funktion bzw. die Funktion des
homologen Gens beim Menschen zu verstehen und zu untersuchen.
Genomsequenzierungen
Strukturmodell eines Ausschnitts aus
der DNA-Doppelhelix (B-Form) mit
20 Basenpaarungen
Im Jahr 1990 starteten das Humangenomprojekt, welches das Ziel, das gesamte menschliche Genom (3,2 x 10 9
Basenpaare (bp)) zu entschlüsseln und zu sequenzieren, bis 2001 (bzw. 2003 in den angestrebten Maßstäben)
erreichte. Die Sequenziertechnik basiert direkt auf der 1975 entwickelte Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die eine
schnelle und mehr als 100.000-fache Vermehrung bestimmter DNA-Sequenzen ermöglichte, um so ausreichende
Mengen dieser Sequenz, z. B. für Analysen, zur Verfügung zu haben. Bereits 1996 war das erste Genom, das der
Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) (2 x 10 7 bp) vollständig aufgeklärt. Durch die rasante Weiterentwicklung
der Sequenziertechnik konnten weitere Genome, wie im Jahr 1999 das der Taufliege Drosophila melanogaster (2 x
10 8 bp), relativ schnell sequenziert werden.
Die Bestimmung von Genomsequenzen führte zur Etablierung weiterer, darauf basierender Forschungsgebiete, wie
der Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik und der Systembiologie und zu einer Bedeutungszunahme, z. B. der
Bioinformatik.
Anwendungen der Gentechnik
In 1995 kam mit der Flavr-Savr-Tomate die erste transgene Produkt auf den Markt und wurde in den USA und
Großbritannien zum Verkauf zugelassen. Im Jahr 1996 erfolgten erste Versuche der Gentherapie beim Menschen
und 1999 konnten humane Stammzellen erstmals in Zellkultur vermehrt werden. Im gleichen Jahr überschritt das
Marktvolumen rekombinant hergestellter Proteine in der Pharmaindustrie erstmals den Wert von 10 Milliarden US-$
im Jahr. Das geklonte Schaf Dolly wurde 1998 geboren.