Allgemeines
Als Vektor bezeichnet man allgemein ein "Transportmittel" für DNA-Abschnitte, die man in bestimmte Zielzellen einbauen möchte. Das kann beispielsweise im Laufe einer Gentherapie ein geschädigtes Organ sein, dem ein wichtiges Gen fehlt, oder im Falle der Gentechnik ein Bakterium, das zur Synthese eines bestimmten Medikaments (zum Beispiel Insulin) angeregt werden soll.
Als Vektoren benutzt man in der Regel Plasmide oder Viren. Beide sind in der Lage, kurze DNA-Sequenzen zu transportieren.
Wie sieht ein idealer Vektor aus? Fünf Bedingungen sollte er mindestens erfüllen:
- Er muss überhaupt in der Lage sein, Fremd-DNA als Passagier aufnehmen zu können.
- Der Vektor muss relativ einfach in die Zielzelle hinein befördert werden können, ohne diese zu zerstören.
- Der Vektor muss sich synchron mit der Wirtszelle teilen können. Jedes mal, wenn sich die Wirtszelle teilt, wird auch die Vektor-DNA repliziert.
- Die replizierten Vektoren sollten bei einer Zellteilung gleichmäßig auf die beiden Tochterzellen verteilt werden.
- Die Vektoren sollten bei gentechnischen Verfahren relativ leicht zu identifizieren sein, damit man später leicht erfolgreich transformierte Zellen von Zellen unterscheiden kann, die keinen Vektor enthalten.
Einbau von DNA in einen Vektor
Einbau eines DNA-Abschnitts in ein Plasmid
Oben im Bild sehen wir einen DNA-Abschnitt für eine Kette des menschlichen Insulins. Links und rechts wurden künstliche Linker angebaut, die eine Schnittstelle für eine bestimmte Restriktionsendonuclease enthalten. Wie man sieht, war diese Restriktionsendonuclease bereits tätig und hat zwei "sticky ends" links und rechts des Insulin-Gens produziert (gelb unterlegt).
Nun besorgt man sich (meistens über das Internet) ein Plasmid, das in einem der Antibiotika-Resistenz-Gene genau die gleiche Schnittstelle hat. Mit der gleichen Restriktionsendonuclease wie zuvor die menschliche DNA wird das Plasmid dann aufgeschnitten. Das aufgeschnittene Antibiotika-Resistenz-Gen des Plasmids sehen wir im mittleren Teil der Abbildung.
Da die sticky ends in den Linkern der Insulin-DNA nun genau zu den sticky ends des aufgeschnittenen Plasmids passen, kann die Insulin-DNA in das Plasmid eingesetzt werden. Das Ergebnis sehen wir in dem unteren Teil der Abbildung.
Einschleusen des Vektors in eine Wirtszelle
Es gibt mehrere Methoden, die Vektor-DNA in eine Wirtszelle einzuschleusen. Hier die beiden wichtigsten.
Transformation
Die meisten Bakterien nehmen recht gern Plasmide auf, weil dies der natürliche Weg ist, auf dem Bakterien wichtige Eigenschaften wie zum Beispiel Resistenz gegen bestimmte Antibiotika austauschen. Die Aufnahme eines Plasmids ist meistens mit Vorteilen verbunden, daher haben sich im Laufe der Zeit Bakterien, die leicht Plasmide aufnehmen, gegen Bakterien durchgesetzt, die nicht so gern Plasmide aufnehmen.
Transfektion
Die Passagier-DNA wird in eine Virushülle verpackt, so dass der Übertragungsvorgang analog einer Virusinfektion verläuft. Dazu nimmt man harmlose Viren und baut diese gentechnisch so um, dass sie die Passagier-DNA enthalten.