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News: Künstliche Chromosomen

Wissenschaftler haben ein künstliches menschliches Chromosom unter ausschließlicher Verwendung bekannter DNA-Bereiche gebaut. Mit dieser Entwicklung ist ein weiterer Schritt zu dem Ziel gelungen, therapeutische Gene in das Erbmaterial menschlicher Körperzellen einzuschleusen.
Damit ein künstliches Chromosom funktioniert, muß es drei DNA-Sequenzen enthalten. Zum einen die spezifische DNA-Sequenz, bei der die DNA-Vervielfältigung (Replikation) beginnt, dann die Telomere – spezialisierte Abschnitte, die verhindern, daß der informationstragende Teil des DNA-Moleküls bei jedem Kopiervorgang kürzer wird, und schließlich muß das Chromosom ein Centromer enthalten – eine DNA-Region, die während der Zellteilung für die Verteilung der duplizierten Chromosomen auf die Tochterzellen sorgt. Bisher kannten die Wissenschaftler für menschliche Chromosomen nur die genaue Position der Telomere.

Ein Team unter der Leitung von Hiroshi Masumoto von der Nagoya University in Japan fügte eine bestimmte Art von alpha-Satelliten-DNA (Wiederholungen einer einfachen DNA-Sequenz im Centromer-Bereich des menschlichen Chromosoms 21) in künstliche Hefe-Chromosomen (YACs = yeast artificial chromosomes) ein. Jedes YAC besitzt ein Centromer, Telomere und eine Start-Sequenz für die Replikation der Hefe. Solches YACs werden häufig zur Klonierung menschlicher DNA-Moleküle verwendet. Außerdem versahen die Wissenschaftler die YACs mit menschlichen Telomer-Sequenzen sowie selektierbaren Markierungs-Genen. Das gesamte Konstrukt injizierten sie in menschliche Kulturzellen. Zu Masumotos Überraschung funktionierte das Experiment schon beim ersten Versuch. "Ich habe um Mitternacht im Labor vor Freude geschrien", sagt er. Er entdeckte, daß das Chromosom nach 60 Tagen der Zellteilung noch immer vorhanden war. Die Ergebnisse der Studie sind in der Mai-Ausgabe des Nature Biotechnology beschrieben.

Dieser Erfolg "bringt künstliche menschliche Chromosomen einen weiteren Schritt näher an die Realität", sagt Huntington Willard, Genetiker an der Case Western Reserve University School of Medicine in Ohio, dessen Forschungsgruppe letztes Jahr ein stabiles künstliches menschliches Chromosom mit Hilfe eines synthetischen Centromers und unbekannter DNA konstruierte. Masumotos Gruppe plant jetzt, das künstliche Chromosom bei Mäusen einzusetzen.

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