Kleines Klon-Lexikon

Klonen

Klon

Als Klon bezeichnet man eine genetisch identische Kopie einer Zelle oder eines gesamten Organismus. Das heißt: Der Klon besitzt haargenau die gleichen Gene wie das Lebewesen aus dem er gezeugt wurde. Bei Bakterien und Pflanzen kommen Klone auf natürliche Weise vor, zum Beispiel, wenn sich Organismen ungeschlechtlich fortpflanzen oder Ableger bilden wie etwa Kartoffeln. Auch eineiige Zwillinge, die durch eine frühe Teilung eines Embryos entstehen, sind streng genommen natürliche Klone.

Kerntransfer

Der Kerntransfer ist die eigentliche Technik des Klonens. Dazu wird einer Eizelle der Zellkern mit den genetischen Informationen entfernt. In diese entkernte Eizelle wird nun der Zellkern einer anderen Zelle gegeben (zum Beispiel der Kern einer Hautzelle). Nach der so genannten "Reprogrammierung" beginnt sich die Zelle zu teilen.

Reprogrammierung

Um nach einem Kerntransfer ein neues Lebewesen zu erzeugen, muss der Zellkern "reprogrammiert" werden. Das heißt, das "erwachsene" genetische Programm des neu eingesetzten Erbguts soll gelöscht und das "embryonale" aktiviert werden. Erst dann kann die normale Zellreifung starten. Bei der normalen Befruchtung wird diese Zellteilung durch das Spermium ausgelöst. Bei einer geklonten Zelle werden sowohl die Reprogrammierung als auch die Reifung durch künstliche chemikalische oder physikalische Reize ausgelöst.

Epigenetik

Die Genetik befasst sich mit der Erbsubstanz, der DNA und wie die Abfolge der Gene auf der DNA abgelesen wird. Die Epigenetik hingegen untersucht wie, wann und warum die Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Also Prozesse, die über die Abfolge der Genbuchstaben hinaus, in das Ablesen der Gene eingreifen. Epi bedeutet im Griechischen über. Eine "Über-Genetik" also. Epigenetische Prozesse sind zum Beispiel dafür verantwortlich, warum eineiige Zwillinge trotz identischen Erbguts nicht identisch aussehen. Epigenetische Veränderungen werden durch verschiedene Schaltermoleküle, Eiweiße und andere Signalstoffe der Zelle eingeleitet. Sie sind unter anderem beteiligt an der Krebsentstehung und bestimmen, welche Eigenschaften vom Vater und welche von der Mutter vererbt werden. Diese "Über-Genetik" wird in Teilen auch für die Probleme bei der Stammzelltherapie und beim Klonen verantwortlich gemacht.

Reproduktives Klonen

Das reproduktive Klonen hat das Ziel, identische Lebewesen hervorzubringen. Das erste geklonte Säugetier war das Schaf Dolly, das 1996 geboren wurde. In der Landwirtschaft ist reproduktives Klonen heute bereits Routine: Etwa um eine besonders effiziente Milchkuh zu kopieren.

Therapeutisches Klonen

Beim therapeutischen Klonen werden Lebewesen geklont, um daraus bestimmte Zellen zu entnehmen: embryonale Zellen. Diese Stammzellen sollen in Zukunft einmal für die Therapie verschiedener Erkrankungen genutzt werden. Beim therapeutischen Klonen handelt es sich also um einen Forschungsansatz. Eindeutiger wäre es, vom "Forschungsklonen" zu sprechen.

Stammzellen

Stammzellen

Noch nicht voll ausgereifte Zellen heißen Stammzellen und sind fähig sich in verschiedene Gewebearten zu entwickeln. Man unterscheidet zwischen embryonalen, fetalen und adulten Stammzellen.

Embryonale Stammzellen

Embryonale Stammzellen findet man beim Menschen etwa vom 4. bis zum 7. Tag nach der Befruchtung. Embryonale Stammzellen sind pluripotent, das heißt aus ihnen kann jede Zellart des menschlichen Körpers entstehen. Ein eigenständiger Organismus jedoch kann sich aus den Zellen nicht mehr entwickeln. Embryonale Stammzellen können sich also nahezu in alle Zelltypen spezialisieren. Nur die Fähigkeit, den kindlichen Anteil des Mutterkuchens zu bilden, haben sie verloren.

Fetale Stammzellen

Fetale Stammzellen sind noch nicht ausgereifte, ursprüngliche Zellen des Fötus. Normalerweise bilden oder erneuern sie Zellen der verschiedenen Organe des Fötus während seiner Entwicklung. Fetale Stammzellen sind multipotent.

Adulte Stammzellen

Adulte Stammzellen sind undifferenzierte, das heißt noch nicht ganz ausgereifte Zellen. Sie erneuern sich im Körper ein Leben lang. Adulte Stammzellen sind eine Art Ersatzzellen und dienen normalerweise der Reparatur von Organen oder dem Ersatz verbrauchter Zellen (wie etwa Blutzellen). Man hat adulte Stammzellen in vielen Organen entdeckt, unter anderem in Knochenmark, Gehirn, Darm, Leber, Haut, Bauchspeicheldrüse und Skelettmuskeln. Adulte Stammzellen sind multipotent.

Nabelschnurstammzellen

Nabelschnurstammzellen sind Stammzellen, die direkt nach der Geburt aus dem Blut der Nabelschnur entnommen werden. Sie zählen zu den adulten Stammzellen und sind multipotent. Ihr Vorteil gegenüber anderen adulten Stammzellen: Die Stammzellen der Nabelschnur sind weitgehend unbelastet durch Umwelteinflüsse.

Zell-Potenzen

Mit Potenz bezeichnet man die Fähigkeit einer Zelle, sich zu differenzieren, das heißt in bestimmte Gewebeformen zu spezialisieren. Je weiter eine Zelle differenziert ist, desto eingeschränkter ist ihre Entwicklungsmöglichkeit. Während sich totipotente Zellen zu sämtlichen Zelltypen differenzieren können, nimmt die Fähigkeit zur Differenzierung in folgender Reihenfolge ab: pluripotent, multipotent, oligopotent und unipotent, wobei die Übergänge fließend sind und stark von äußeren Einflüssen abhängen.

Totipotenz

Fähigkeit einer Zelle, sich in alle erdenklichen Gewebearten zu spezialisieren und somit einen kompletten lebensfähigen Organismus aufzubauen. Beispiel: die befruchtete Eizelle

Pluripotenz

Fähigkeit einer Zelle, sich in nahezu alle Gewebearten eines Organismus zu entwickeln, wobei einige Zellarten nicht mehr gebildet werden können. Beispiel: embryonale Stammzellen

Multipotenz

Fähigkeit einer Zelle, sich in eine Vielzahl von Abkömmlingen zu differenzieren. Beispiel: adulte Stammzellen

Oligopotenz

Fähigkeit einer Zelle, sich in wenige Zellarten zu differenzieren. Meist sind die Zellarten, die durch oligopotente Zellen gebildet werden können, miteinander verwandt. Beispiel: Vorläuferzellen der weißen Blutkörperchen

Unipotenz

Fähigkeit einer Zelle, nur Zellen desselben Typs zu bilden. Beispiel: Hautzelle

Embryonal-Entwicklung

Befruchtung

Die Befruchtung ist der Moment, in dem das Spermium in die Eizelle eindringt. Die Befruchtung ist mit der ersten Teilung der befruchteten Eizelle abgeschlossen.

Vorkernstadium

Nach Eindringen des Spermiums hat die befruchtete Eizelle zunächst zwei Vorkerne, einen mit der Erbinformation der Eizelle, den anderen mit der Erbinformation des Spermiums. Beide Vorkerne tragen nur den halben Chromosomensatz. Diese Vorkerne verschmelzen und bilden den eigentlichen Zellkern der befruchteten Eizelle.

Kernverschmelzung

Die Kernverschmelzung ist die Verbindung von Vorkern des Spermiums und Vorkern der Eizelle. Hierdurch entsteht der eigentliche Zellkern der befruchteten Eizelle und die Zellteilung kann beginnen. Der Zellkern hat jetzt den doppelten Chromosomensatz.

Morula

Als Morula (Maulbeere) bezeichnet man die befruchtete Eizelle, die nach einigen Tagen durch Zellteilung (16 Zellstadium) ein beerenartiges Aussehen hat.

Blastula /Blastozyste

Die Blastula geht aus der Morula durch weitere Zellteilung hervor. Inzwischen hat sich im Inneren der Zellmasse ein flüssigkeitsgefüllter Hohlraum gebildet, der nur noch von einer Zellschicht umschlossen wird. In diesem Stadium (zwischen dem 5. und 7. Tag) nistet sich der Embryo in die Gebärmutter ein.

Gastrula

Die Gastrula (Becherkeim) entsteht aus der flüssigkeitsgefüllten Blastula durch becherförmige Einstülpung der Blastulawand. So liegen zwei Zellschichten aufeinander. Ab hier beginnt die Aufteilung der Zellen in eine innere Schicht (Endoderm) und eine äußere Schicht (Ektoderm), die so genannten Keimblätter.

Keimblätter

Die Keimblätter entstehen durch Einstülpung der Blastula-Wand bei der Bildung des Becherkeims (Gastrula). Durch die Einstülpung bilden sich eine innere Zellschicht (Endoderm) und eine äußere Zellschicht (Ektoderm), die auch inneres und äußeres Keimblatt genannt werden. Zwischen diesen beiden Keimblättern entsteht noch ein mittleres, das so genannte Mesoderm. Die drei Keimblätter sind Grundlage für unterschiedliches Gewebe. Aus dem Endoderm entwickeln sich das Verdauungssystem und die Innenwände der Atemwege. Aus dem Ektoderm werden Haut, Schleimhäute von Mund und After, Zähne und Nervengewebe. Blut und Blutgefäße, Bindegewebe und Muskeln, der Harntrakt und Hoden  bzw.  Eierstöcke bilden sich aus dem Mesoderm.