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Lexikon der Biologie: Kerntransplantation

Kerntransplantation w, die Übertragung (Transplantation) eines Zellkerns in eine fremde, in der Regel zuvor entkernte Zelle; zuerst ausgeführt an der Grünalge („Schirmalge"; Dasycladales) Acetabularia und an Amöben. Seit ca. 1950 wurden Kerne in Eizellen von Amphibien (vor allem Xenopus laevis; Krallenfrösche, Amphibienoocyte) und später auch von Insekten und Säugern übertragen. Ziel in der Grundlagenforschung ist vor allem der Nachweis von Steuerfunktionen des Kerns im Hinblick auf die Zelldifferenzierung (Determination) und damit verbundene Veränderungen an Genom, Kern oder Zelle. Die Steuerfunktion kann anhand spezifischer Biosyntheseprodukte nachgewiesen werden oder durch Biotests, z.B. anhand des Ablaufs der Ontogenese nach Austausch des Eikerns gegen einen Spenderkern. Kerne aus frühen Embryonalstadien können fast immer die vollständige Ontogenese steuern. Bei zunehmendem Spenderalter sinkt jedoch die Ausbeute an normalen Embryonen schnell ab. Wie man heute weiß, ist die Defektursache nicht der Verlust der Omnipotenz des Kerns, sondern mangelhafte Synchronisation zwischen Vorgängen im Wirtscytoplasma und eingepflanzten Kern, vor allem im Hinblick auf die Funktion regulatorischer Proteine und struktureller Modifikationen des Chromatins bei der Genaktivierung. Die Klonierung genetisch identischer Individuen durch (seriale) Transplantation von Kernen eines larvalen oder adulten Spenders ist bei Amphibien relativ unproblematisch. Bei Säugern können Transplantationen frühembryonaler Kerne erfolgreich durchgeführt werden. Bei der Klonierung unter Verwendung von Kernen aus adulten Spenderzellen ist die Erfolgsquote zwar äußerst niedrig, prinzipiell aber ebenfalls möglich, wie man 1997 mit dem Schaf Dolly nachweisen konnte. Experimente bei weiteren Säugern zeigten, daß transplantierte Kerne aus somatischen Zellen verschiedener Gewebetypen die Potenz besitzen, die Ontogenese bis zur Fortpflanzungsfähigkeit zu steuern, was für die Gewinnung transgener Tiere von wesentlicher Bedeutung ist. Häufig werden dafür Spenderkerne aus Zellkulturen verwendet, die 2 Vorteile bieten: sie sind leicht gentechnisch manipulierbar und selektionierbar (Gentechnologie), und sie können besser für die Transplantation „vorbereitet" werden (z.B. Inhibition der Replikations- und Transkriptionsaktivität von Kernen durch Entzug von Nährstoffen aus dem Kulturmedium). Neben der Transplantation von Kernen können auch isolierte Chromosomensätze in den zuvor entleerten Kern der Empfängerzelle durch Mikroinjektion eingeschleust oder komplette Spenderzellen zur Fusion (Zellfusion) mit der Eizelle gebracht werden. Mittels verschiedener Methoden wird dann die Hybridzelle zur Teilung angeregt und der resultierende Embryo in die Gebärmutter einer Leihmutter überführt. Der Aktivitätszustand des transplantierten Kerns, das Verfahren der Kerntransplantation, die Initiation der Zellteilungen sowie der Zeitpunkt der Überführung des Embryos bestimmen wesentlich die Erfolgsquote der Kerntransplantation. Entwicklungsbiologie (Geschichte der). Kerntransplantation .

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