Beim DNA-Spleißen wird die DNA eines Organismus zerschnitten und die DNA eines anderen Organismus in die Lücke geschoben. Das Ergebnis ist rekombinante DNA, die Merkmale des Wirtsorganismus enthält, die durch das Merkmal in der fremden DNA modifiziert wurden. Es ist einfach im Konzept, aber in der Praxis schwierig, da viele Interaktionen erforderlich sind, damit die DNA aktiv ist. Gespleißte DNA wurde verwendet, um einen leuchtenden Hasen zu erschaffen, eine Ziege zu züchten, deren Milch Spinnenseide enthält, und um genetische Defekte bei kranken Menschen zu reparieren. DNA und genetische Funktionen sind sehr komplex, so dass man keine Giraffe mit Elefantenstoßzähnen bauen kann, aber konkrete Vorteile ergeben sich schnell.
Pharmazeutisches Insulin
Insulin ist ein Hormon, das in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Es reguliert den Blutzuckerspiegel, der wiederum einen Großteil der Stoffwechselaktivität des Körpers steuert. Diabetes ist eine Krankheit, bei der der Körper entweder kein Insulin produziert oder nicht genug Insulin, um die richtige Stoffwechselaktivität auszulösen. Während eines Großteils des 20. Jahrhunderts erhielten Diabetiker Insulin, das aus Schweinen oder Kühen gewonnen wurde – aber es ist nicht genau passend und könnte allergische Reaktionen auslösen. Wissenschaftler spleißten das Gen für Insulin in eine ringförmige Schleife, ein sogenanntes Plasmid, und fügten dieses Plasmid dann in Escherichia coli-Bakterien ein. Die E coli-Bakterien arbeiten als Miniaturfabriken, die Humaninsulin ohne Gefahr einer allergischen Reaktion herstellen.
Produktivere Pflanzen
Bacillus thuringiensis oder Bt ist ein Bakterium, das Proteine produziert, die für Insektenschädlinge tödlich sind. Bt-Proteine werden seit den frühen 1960er Jahren als Insektizide eingesetzt. Sie sind attraktive Insektizide, weil sie giftig für Schädlinge sind, aber nicht giftig für die Kreaturen, die die Schädlinge fressen, noch für Menschen oder andere Säugetiere. Aber Bt-Insektizide zersetzen sich im Sonnenlicht schnell und werden leicht vom Regen weggespült. Als Wissenschaftler die Gene für Bt-Toxine in Baumwollsamen spleißen, produzierten die Pflanzen das Bt-Toxin auf natürliche Weise und schützten sich ohne Spritzmittel gegen die Schädlinge.
Tierische Themen
Eine der Schwierigkeiten bei der Suche nach wirksamen Krebsbehandlungen besteht darin, verschiedene Behandlungsmöglichkeiten zu testen. Abgesehen von den ethischen Erwägungen bei der Verwendung von Menschen dauert es lange, bis Krebs fortschreitet beim Menschen und es gibt viele Umwelt- und Verhaltensinteraktionen, die den Fortschritt der Erkrankung. Die Untersuchung der Krankheit an Mäusen oder Ratten beseitigt viele dieser Bedenken: Die Krankheit schreitet schnell voran und die Umwelt kann streng kontrolliert werden. Aber Ratten und Mäuse bekommen Ratten- und Mauskrebs – keinen menschlichen Krebs –, es sei denn, sie haben menschliche Krankheitsgene in ihre DNA gespleißt. Gespleißte DNA bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit, menschliche Krankheiten bei Tieren zu untersuchen.
Gen-Reporter
DNA ist ein paradoxes Molekül. Es ist unglaublich einfach, da es nur vier sich wiederholende Komponenten hat. Aber es ist erstaunlich komplex, da die menschliche DNA 3 Milliarden Paare dieser Komponenten enthält. Es ist auch für andere Kreaturen komplex und es ist nicht leicht zu erkennen, wann und wo verschiedene DNA-Abschnitte aktiv werden. Einfacher gesagt, es gibt eine Menge Wissenschaftler, die nicht wissen, was DNA tut. Sie können ein sogenanntes Reportergen einspleißen – ein Molekül, das zum Beispiel leuchtet – direkt neben einem unbekannten Gen. Wenn sie das Leuchten des Reportergens sehen, wissen sie, dass auch das unbekannte Gen nebenan am Werk ist.