Schöne neue Welt der Genmanipulation im menschlichen Gehirn

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler mobile Teile genetischen Materials entdeckt, die sich in Zellen bewegen. Diese Stücke werden Retrotransposons genannt. Sie können sich selbst kopieren und nahe und in DNA einfügen und so Mutationen induzieren. Australische Forschung berichtete kürzlich in der Zeitschrift Nature , dass Retrotransposons das Genom menschlicher Gehirnzellen verändern können. Tatsächlich dringen Retrotransposons effektiver in Neuronengene ein als diejenigen in Blutzellen, die zum Vergleich verwendet wurden. Tausende von Retrotransposon-Mutationen wurden in zwei der fünf Bereiche beobachtet, die aus Gehirnen von menschlichen postmortalen Spendern untersucht wurden.

Obwohl diese DNA-Stücke keine Gene sind, interagieren sie mit Genen, die zu verschiedenen Stellen innerhalb eines Chromosoms springen (vielleicht haben Sie von Barbara McClarks Nobelpreis-gekrönter Entdeckung von "springenden Genen" 1983 gehört). Alle Zellen haben Enzyme, die Transposons aus einer DNA-Kette schneiden, die dann an anderen Stellen in der DNA wieder eingefügt werden. Manchmal schließt der Schnitt ein benachbartes Gen zusammen mit dem Transposon ein, und wenn die Reinsertion auftritt, trampelt das Gen daher zu dem neuen Ort. Das Herumspringen ist nicht zufällig; es kommt bevorzugt in aktiven proteinkodierenden Regionen vor, manchmal sogar in einem anderen Chromosom. Das Potenzial für Funktionsänderungen ist enorm, und wir wissen nicht, welche funktionalen Konsequenzen auftreten. Wir wissen, dass der Prozess am häufigsten bei Menschen und höheren Primaten vorkommt.

Wir wissen seit einiger Zeit, dass alle Zellen von epigenetischen Effekten beeinflusst werden; Das heißt, Ereignisse in der Umgebung können das Genom verändern. Der Mechanismus kann durchaus Retrotransposons umfassen. Genmanipulation kann besonders robust sein, um Lernen und Gedächtnis zu verändern. Es mag kein Zufall sein, dass Retrotransposon-Mutationen im menschlichen Hippocampus gefunden wurden, der Hirnregion, die am direktesten an der Bildung von Erinnerungen beteiligt ist und dem einen Teil des Gehirns, in dem kontinuierlich neue Zellen bei Erwachsenen geboren werden. Die Erinnerung an gelernte Ereignisse resultiert aus mehr oder weniger andauernden Veränderungen in den Verbindungen (Synapsen) zwischen Zellen in den Schaltungen, die das Lernen verarbeiteten. Diese dauerhaften Veränderungen werden durch eine neue Proteinproduktion in diesen Synapsen ermöglicht. Dieses Protein steht unter genetischer Kontrolle (daher kann eine Erinnerung aufrecht erhalten werden, da die Gene jedes Protein ersetzen können, das sich im Laufe der Zeit abbaut).

Aldous Huxley, 1894-1963

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Die Implikationen dieser Entdeckung für Lernen und Gedächtnis – und Gehirnfunktion im Allgemeinen – sind unschätzbar. Noch wichtiger ist, und hier ist die "Schöne Neue Welt", in der es möglich sein sollte, Genfunktionen auf vorhersehbare und dauerhafte Weise zu manipulieren, indem synthetische Transposons verwendet werden (die leicht herzustellen sein sollten). Der Transport von synthetischen Retrotransposons zu Neuronen könnte durch Verpacken mit einem harmlosen Virus erreicht werden; Die Grundlagen der "Transfektion" -Technologie sind bereits etabliert. Der schwierige Teil wird darin bestehen, herauszufinden, welche Transposons gewünschte Veränderungen der Gehirnfunktion bewirken. Aber es scheint vernünftig zu sein, verschiedene Retrotransposons zu testen, in der Hoffnung, dass einige gefunden werden können, die helfen werden, Erinnerungen zu zementieren oder zu vergrößern und vielleicht andere, die unerwünschte Erinnerungen löschen, wie sie beim posttraumatischen Stresssyndrom auftreten. Es gibt jedoch ein mögliches Downside-Problem. Einige Retrotransposons können eine Ursache für Krebs sein.

Quelle:

Baillie, JK, et al. (2011) Die somatische Retrotransposition verändert die genetische Landschaft des menschlichen Gehirns. Natur. 479: 534-537.

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