Was ist Teilchenbeschuss?
Das Bombardement von Partikeln ist eine Technik, mit der fremde DNA in eine Zellkultur eingebracht werden kann. Es gibt verschiedene Methoden des Partikelbeschusses, die zumeist die Verwendung einer „Genkanone“ beinhalten, einer Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Partikel zuverlässig und effizient in eine Zellkultur zu befördern. Diese Technik wird in Laboren auf der ganzen Welt für Forschungs- und Entwicklungszwecke eingesetzt. Dabei werden spezielle Geräte verwendet, von denen einige für bestimmte Anwendungen angepasst sind.
Beim Partikelbeschuss werden Partikel, häufig aus Schwermetallen, verwendet, um die Zellwand zu durchbrechen. Wenn die Partikel mit DNA beschichtet sind, wird die Fremd-DNA durch die Brüche in der Zellwand in die Zelle eingeschleust. Wenn die Zellwände in einer DNA-Lösung suspendiert sind, werden einige von den Partikeln aufgenommen, wenn sie sich durch die Lösung bewegen, wodurch die DNA in die Zelle gedrückt wird. In beiden Fällen wird Fremd-DNA, die für den untersuchten Organismus maßgeschneidert ist, im Wesentlichen in die Zellen injiziert.
Die frühesten Anwendungen des Partikelbeschusses betrafen die Entwicklung transgener Pflanzen. Mit dieser Technik könnten Forscher beispielsweise Gene für Herbizidresistenzen gegen Zellkulturen einführen, die später zur Entwicklung von Kulturpflanzen verwendet werden. Andere genetische Modifikationen könnten ebenfalls eingeführt werden. Allmählich weitete sich der Einsatz der Technik auf Bakterien- und Tierzellkulturen aus, als die Forscher den Partikelbeschuss verfeinerten.
Diese Technik erfordert von dem Techniker, der sie durchführt, etwas Finesse. Die Partikel müssen sorgfältig ausgewählt und kontrolliert angeliefert werden. Ziel ist es, die Partikel mit minimaler Schädigung in die Zellen einzubringen, damit sie sich nach dem Partikelbeschuss erholen und weiter wachsen und sich teilen können. Wenn die Zellen zu beschädigt sind, sterben sie ab. Wenn andererseits der Partikelbeschuss nicht vollständig abgegeben wird, absorbieren einige der Zellen in einer Kultur die Fremd-DNA nicht.
Die Forscher müssen auch sicherstellen, dass sie die entsprechende DNA in ihre Zielzellkultur einbringen. Wenn die inserierten DNA-Stränge nicht gut auf den Organismus abgestimmt sind, kann der Partikelbeschuss fehlschlagen, weil sie nicht in den Organismus integriert werden können oder weil Fehler auftreten. Dies setzt Kenntnisse der Genetik und eine Kenntnis des Genoms des untersuchten Organismus voraus, um zu bestätigen, dass die DNA dort enden wird, wo sie sein soll, und dass sie wie von den Forschern beabsichtigt funktioniert.