transgene Organismen, gentechnisch veränderte Organismen, GVO, E transgenic organsims, genetically modified organisms, Organismen, bei denen Gene aus anderen verwandten oder nicht verwandten Arten stabil ins Genom integriert sind. Die Fremdgene werden bei der Zellteilung an die Tochtergenerationen weitergegeben beziehungsweise durch sexuelle Fortpflanzung den mendelschen Regeln entsprechend vererbt. Zum Einschleusen der Fremdgene (Transformation) werden gentechnische Methoden eingesetzt. Das verwendete Verfahren richtet sich dabei vor allem nach den zu transformierenden Wirtszellen. Die Integration der Fremdgene erfolgt in der Regel willkürlich an beliebigen Stellen des Genoms, sodass Positionseffekte (unterschiedliche Aktivität des Fremdgens, Inaktivierung von Genen am Integrationsort) auftreten können.
Die wichtigsten derzeit gängigen t. O. sind:
Hefe (E transgenic yeast): Hefen finden breite Anwendung in der gentechnologischen Forschung. Als Eukaryoten verfügen sie über die Systeme zur posttranscriptionalen Modifizierung der messenger-RNA und zur posttranslationalen Modifizierung der synthetisierten Proteine und sind deshalb bei der funktionellen Expression eines eukaryotischen Gens den prokaryotischen Expressionssystemen überlegen. Transgene Hefen werden auch zur Analyse molekularbiologischer Zusammmenhänge in Eukaryoten eingesetzt. Ihre kommerzielle Anwendung zur Produktion von Impfstoffen, Lebensmittelzusatzstoffen (Zusatzstoffe) oder als Starterkulturen steckt allerdings noch in den Anfängen.
Mikroorganismen (E transgenic microorganisms): Die Einführung von neu kombinierter DNA in prokaryotische Wirtszellen erfolgt zumeist durch Transformation mittels Plasmiden oder Transfektion mittels Phagen (Bakterienviren). Die Kombination von Gentechnik und der biotechnologischen Anwendung der Mikroorganismen eröffnet langfristig ein breites Spektrum von Einsatzmöglichkeiten in der Lebensmitteltechnologie (Milchsäurebakterien, Schutzkulturen, Starterkulturen, Produktion von Enzymen bzw. Zusatzstoffen) und der Medizin (Produktion von Impfstoffen und Therapeutika). In der Umwelt können sie zum Abbau umweltbelastender Chemikalien oder zur Gewinnung von Erzen verwendet werden. Auch die chemische Industrie optimiert Mikroorganismen zur Produktion von Industriechemikalien mit Hilfe gentechnischer Methoden.
Nutzpflanzen (E transgenic crops): Die Genübertragung auf die Pflanzenzellen erfolgt bei Dikotyledonen meist unter Verwendung von Agrobacterium tumefaciens, während bei Monokotyledonen die ballistische Methode (Genkanone) das erfolgreichste Verfahren zur Genübertragung ist (Transformation). Der Einsatz gentechnischer Methoden in der Pflanzenzucht zielt auf eine Verbesserung der weltweit wichtigen Nutzpflanzen, und unterscheidet sich darin in nichts von den Zielen der „klassischen“ Pflanzenzüchtung. Die gewählten Pflanzen werden mit geeigneten Abwehrmechanismen gegen Fraßfeind und Pflanzenviren oder mit einer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Umwelteinflüsse ausgestattet, wodurch höhere Erträge erzielt werden können (Kartoffel, Mais, Raps, Reis, Roggen, Sojabohne, Batate, Zuckerrübe). Eine weitere wichtige Eigenschaft, die häufig auf Nutzpflanzen übertragen wird, stellt die Herbizidtoleranz / Herbizidresistenz (Herbizide) dar. Außerdem wird an der Verbesserung der Lagerfähigkeit und der ernährungsphysiolgischen Qualität pflanzlicher Produkte gearbeitet (Anti-Matsch-Tomate). Pflanzen können mit gentechnischen Methoden dahingehend optimiert werden, Rohstoffe für die Industrie zu liefern (nachwachsende Rohstoffe). Eine Zukunftsvision sind Nutzpflanzen die Stickstoff direkt aus der Luft assimilieren können. Transgene Pflanzen eignen sich aber auch dazu, Peptide und Proteine etwa für die pharmazeutische Industrie herzustellen.
Nutztiere (E transgenic farm animals): Der Gentransfer in Nutztiere erfolgt meist durch Mikroinjektion in den männlichen Vorkern einer befruchteten Eizelle im Einzelstadium. Transgene Tiere trugen erheblich zum Verständnis der Genregulation in verschiedenen Organismen bei. Sie dienen auch als Modelle für bedeutende Tiererkrankungen, Testsysteme für Mutagenese oder Chemotherapie sowie als Modelle der Tumorsuppression. Insbesondere transgene Mäuse finden als Modell für die Aufklärung der molekularen Ursache von humanen Erkrankungen sowie zur Entwicklung von Therapiestrategien Verwendung. Inzwischen hat sich der Nutzen transgener Tiere auch auf den biomedizinischen und biotechnologischen Bereich sowie auf die Landwirtschaft ausgedehnt. Einen kommerziellen Nutzen verspricht man sich vom so genannten Gene Pharming, der Produktion von pharmazeutisch wichtigen Proteinen in großen Mengen in der Milch von Ziegen, Schafen oder Kühen. Die Ziele in der Tierzucht sind die Förderung der Gesundheit von Tierbeständen durch Krankheitsresistenz und die Erzeugung von schneller wachsenden Tieren.
Fische (E transgenic fish): Im Vergleich zu anderen Nutztieren ist es bei Fischen erheblich einfacher, neue Gene einzuschleusen und zu exprimieren. Außerdem stehen bei Fischen Eizellen beziehungsweise Embryonen in größerer Zahl zur Verfügung. Inzwischen sind ungefähr 20 Fischarten gentechnisch verändert worden. Die Ziele dabei sind schnelleres Wachstum (Somatotropin) und damit größere Fische, sowie Anpassung an niedrigere Wassertemperaturen und die Ausbildung von Resistenzen gegen Krankheitserreger. Zur gentechnischen Veränderung werden vor allem Lachse eingesetzt. Mit der Markteinführung von transgenem Lachs ist in den nächsten Jahren zu rechnen. Neben Lachsen werden auch Forellen, Karpfen, Kabeljau, Steinbutt, Heilbutt und Tilapia gentechnisch verändert.