Gentechnische Veränderungen an Pflanzen für therapeutische Anwendungen
Durch gentechnische Veränderung (GV) von Pflanzen lassen sich wünschenswerte Eigenschaften wie Herbizidresistenz oder Nährstoffgehalt verbessern. Die DNA-Rekombination mittels homologer Rekombination (Gen-Targeting) ist dabei die effizienteste gentechnische Methode, um an bestimmte Stellen im pflanzlichen Genom Gene einzuschleusen. Sie umfasst das gezielte Ausschalten, Verändern oder den Austausch eines bestimmten Gens. Gen-Targeting in Pflanzen ist eine neue Technologie, die zur Herstellung therapeutischer Proteine eingesetzt wird. Derzeitige Methoden der Insertion und Expression sind jedoch nicht präzise genug, was mitunter dazu führt, dass das eingeschleuste Gen ganz verloren geht oder die Expression allmählich reduziert wird. Somit müssen diese Technologien noch optimiert werden, um die hohe Expression zu erreichen, die u.a. zur Herstellung therapeutischer Proteine benötigt wird. Das Projekt TAGIP (Targeted gene integration in plants: vectors, mechanisms and applications for protein production) entwickelte effiziente Methoden für die gezielte DNA-Integration und Genexpression in Pflanzen. Bei zufälliger Integration kommt es häufig zur Stummschaltung von Genen. Um dies zu vermeiden, wurden mittels Zinkfingernukleasen DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) im Zielgenom erzeugt. Mit dem Enzym I-SceI gelang es somit auf effiziente Weise, Gene in das Genom der Modellpflanze Arabidopsis einzubauen, um daran die Mechanismen der DNA-Rekombination, DNA-Reparatur und Gen-Targeting in Pflanzen zu untersuchen. Weiterhin wurde ein System für die kontrollierte und spezifische Genexpression mittels Genen entwickelt, die die DNA-Chromatinstruktur verändern. Die Ergebnisse des Projekts tragen wesentlich zum Verständnis grundlegender Mechanismen der DNA-Rekombination, Reparatur und Methylierung in Pflanzen bei. Die Fortschritte beim Verfahren des Gen-Targeting in der Pflanzenbiotechnologie bieten eine Alternative zur herkömmlichen Herstellung von Arzneimitteln.
