JGW-SchülerAkademie Papenburg 2011 - Jugendbildung in ...

2 Biotechnologie im Alltag
Diabetes mellitus ist eine Stoffwechselkrankheit, die mit einem erhöhten Blutzuckerspiegel
einhergeht. Man unterscheidet zwei Typen der Erkrankung: Beim Typ I werden
die Insulin produzierenden Zellen zerstört, zur Therapie gibt man lebenslang künstlich
Insulin zu. Beim Typ II reagiert der Organismus weniger empfindlich gegen Insulin
(Insulinresistenz), die Therapie drückt sich in Gewichtsabnahme und in schweren Fällen
ebenfalls durch Insulinzugabe aus. Das Ziel ist das Überwinden der Insulinresistenz.
Die ersten Behandlungsverfahren von Diabetes bestanden in der Gabe von Schweinebzw.
Rinderinsulin, das direkt aus den Tieren isoliert wurde. Aufgrund der vielen Nachteile,
die diese Methoden mit sich brachten, wird Insulin seit dem Jahr 1979 gentechnisch
durch Bakterien hergestellt. Dafür werden die Gene für die α- bzw. β-Kette auf separaten
Plasmiden jeweils hinter das Gen für das Enzym β-Galactosidase als Reportergen
fusioniert. Zwischen die beiden Gene baut man noch die Nukleotidsequenz für die
Aminosäure Methionin ein. Diese zwei Plasmide werden dann in zwei verschiedene E.
coli-Kulturen eingebracht und die Zielgene darin exprimiert. Man isoliert anschließend
die von den Bakterien gebildeten Proteine und unterzieht sie einer Bearbeitung mit Bromcyan
(CNBr). Diese Säure spaltet Proteinketten dort, wo es Methionin gibt. So gewinnt
man die α- und β-Ketten. Schließlich erstellt man eine Mischung beider Ketten und
unterzieht diese einer sogenannten oxidativen Sulfitolyse, wobei die Disulfidbindungen
zwischen den beiden Ketten entstehen. Nun hat man aktives Insulin gewonnen.
2.8 Immuntechnologie
2.8.1 Antikörper
Antikörper sind Moleküle des Immunsystems, die körperfremde Moleküle (Antigene)
erkennen und binden. Sie bestehen aus vier Proteinuntereinheiten: zwei leichten und
zwei schweren Ketten. Jede dieser Ketten besteht aus einer konstanten und einer variablen
Region. Die konstante Region ist innerhalb eines Organismus bei allen Antikörpern
derselben Klasse gleich, wohingegen die variablen Regionen, welche an das Antigen
binden, differieren.
Durch die schweren Ketten lassen sich die Antikörper in verschiedene Oberklassen
einteilen. So gehören die häufigsten Antikörper zur Oberklasse Immunglobulin G,
welches vor allen Dingen gegen Bakterien wirkt. Durch weitere kleine Unterschiede
in den Ketten werden die Antikörper dieser Oberklasse nochmals in verschiedene
Unterklassen eingeteilt.
Die Aufgabe von Antikörpern ist es, dem Körper durch das Binden der Antigene eine
gewisse Immunität vor Krankheitserregern zu vermitteln. Sie werden jeweils spezifisch
von einer B-Zell-Population synthetisiert. Entgegen der Auffassung, dass sie nur im
Krankheitsfall produziert werden, sind Antikörper ständig in geringer Konzentration im
Körper vorhanden. Sind Antigene im Körper, so werden die B-Zellen, welche Antikörper
produzieren, die auf das Antigen reagieren, angeregt und beginnen damit sich verstärkt
zu teilen. Somit werden auch die Antikörper häufiger produziert. Mittels Mutation und
Selektion wird der am besten auf das Antigen passende Antikörper ausgewählt. Dar-
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