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in diesem Video wird es um die
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krispakast Technologie gehen mit Hilfe
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derer sich spezifische Gene verändern
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oder inaktivieren lassen wenn man von
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chrisp Kass spricht ist häufig die Rede
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von einer molekularen genschere das ist
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zwar eine eher umgangssprachliche
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Umschreibung die aber durchaus
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Berechtigung hat denn es drückt aus was
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diese Technologie kann
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schneiden damit erlaubt dieses Verfahren
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eine gezielte Manipulation des Erbguts
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jedes einzelne gen kann theoretisch auf
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fast beliebige Weise geschnitten und
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damit verändert werden einzelne DNA
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Nukleotide können ausgetauscht werden
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Teile des Gens gelöscht oder um neue
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Basensequenzen ergänzt werden ihr wisst
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dass man unter Genen Abschnitte auf der
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DNA versteht in den die relevante
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Information für die Synthese eines
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Proteins
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in einer ganz spezifischen Abfolge von
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DNA Basen vorliegt und diese Synthese
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erfolgt über den Prozess der
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Proteinbiosynthese bereits an dieser
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Stelle kann man sich zurecht fragen
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welchen Nutzen das abschalten oder
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Verändern von bestimmten Genen haben
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soll zumal die Proteine die die Gene
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codieren meist eine bedeutende Funktion
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in einem Organismus erfüllen ein
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Anwendungspotential der chrispkast
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Technologie ist es kausale Zusammenhänge
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in der biologischen Forschung zu
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erklären bei beispielsweise die Funktion
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eines bestimmten Gens denn die Bedeutung
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eines Gens kann vor allem dann
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nachvollzogen werden wenn es so
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verändert wird dass es seine spezifische
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Funktion nicht mehr erfüllen kann in der
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Biologie ist das ein äußerst bewährter
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Forschungsansatz erst wenn man einen zu
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erforschenden Gegenstand manipuliert
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fällt auf welche Funktion von diesem
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eigentlich ausgeht aber auch in der
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Gentherapie sowie der Pflanzenzüchtung
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verspricht man sich Revolution re
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Fortschritte wie später noch ersichtlich
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wird bei der chrispkast Technologie
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macht man sich einen natürlich in der
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Natur vorkommenden Abwehrmechanismus von
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manchen Bakterien zu Nutze und armt
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diesen nach häufig assoziieren wir ein
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Bakterium als ein Krankheitserreger und
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entsprechend wenig präsent ist für uns
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die Vorstellung dass natürlich auch
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Bakterien krank werden können Bakterien
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können von Viren angegriffen werden und
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um sich vor entsprechenden Angriffen
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durch Viren zu schützen haben sie aus
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geklügelte Mechanismen entwickelt bei
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der Hälfte aller Bakterien ist der
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krispkasmechanismus nachgewiesen worden
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Teile ihrer genomischen DNA also die
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Gesamtheit der DNA eines Organismus
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stammen gar nicht von Ihnen selbst
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sondern von ihrem wird dem Virus die in
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ihre DNA integrierten Sequenzen ihrer
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Feinde Verleih der Bakterienzelle eine
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Art Gedächtnis ein schlimmernes
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Gedächtnis das dann aktiv wird wenn man
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noch mal vom Feind angegriffen wird und
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welches die Bakterienzelle entsprechend
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warnt schauen wir uns das mal ein
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bisschen genauer
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an bereits in den 1980er Jahren
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erkannten Forscher den seltsamen Aufbau
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von DNA Sequenzen im Erbgut von
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Bakterien aus kurzen palendromischen
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Sequenzen Sequenzen deren spezifische
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Basenabfolge sich in beide Richtungen
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der beiden DNA Einzelstränge gleich
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lesen lässt denkt beispielsweise an
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palindr Anna oder Otto die auch
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rückwärts gelesen immer noch Anna und
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Otto sind entsprechend nannte man diese
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Sequenzen abgekürzt Krisper clustered
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regularly interspace short palendromic
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repeats häufig auftretende regelmäßig
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unterbrochene kurze
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palindromwiederholung der Name verrätt
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uns zudem eine zweite Eigenschaft der
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krisp Sequenz die palendromischen
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Sequenzen werden unterbrochen zwischen
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liegen ca 24 Basenpaare lange Sequenzen
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die als sogenannte Spacer bezeichnet
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werden dabei handelt es sich um DNA
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Überreste von früher eingetrungenen
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Viren wenn ein Virus eine Bakterienzelle
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befällt werden Teile seines Erbguts in
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die Krisper Region des
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bakteriengenoms als sogenannte Spacer
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eingebaut der aus einem DNA Fragment
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eines Virus bestehener Spacer ist also
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ein legt dafür dass dieses Virus einmal
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die Bakterienzelle infiziert hat aber
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diese nicht zerstört hat und bei diesem
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Einbau helfen palendromische Sequenzen
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sie haben zwar in der Genetik keine
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große Bedeutung weil sie sich nicht in
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ein funktionsfähiges Protein übersetzen
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lassen aber vielleicht habt ihr noch im
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Kopf dass DNA schneidende Proteine
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häufig
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palindromabschnitte als
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erkennungssequenz Nutzen an den sie den
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DNA Doppelstrang schneiden und diesen
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somit in zwei Fragmente zerleen
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Fragmente die wiederum nützlich sind um
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die fremde DNA des wirs
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einzuschleußen zum chrisper Bereich
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zählt neben den palendrom und dem Spacer
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auch ein Promoter vielleicht habt ihr
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schon die Proteinbiosynthese im
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Unterricht behandelt dann wisst ihr dass
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für den Start der Transkription als den
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ersten Teilschritt der
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Proteinbiosynthese ein Promoter eine
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spezifische DN Sequenz erforderlich ist
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weil an dieser Sequenz die RNA
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polymerase binden kann und somit die
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Transkription in Gang setzt und die DNA
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in mna übersetzt dieser Fall tritt ein
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wenn ein Virus eine Bakterienzelle
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befällt und seine spezifische DNA in das
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Bakterium injiziert diese DNA allerdings
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vom Bakterium durch eine entsprechende
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Spacer Sequenz erkannt wird genau dieses
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Virus ist also quasi schon zur fandung
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ausgeschrieben und zwar mit dem im
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fnungsfoto das heißt der Spacer Sequenz
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daraufhin wird die sequenzeinheit aus
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Krisper und Spacer in eine sogenannte
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Krisper RNA
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transkribiert an diese bindet eine
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weitere kurze RNA die man als Tracer RNA
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bezeichnet man könnte an dieser Stelle
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darauf eingehen wie genau die Krisper
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RNA weiter modifiziert wird was
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zumindest für den schulischen Kontext
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jedoch deutlich zu detailliert wäre
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wichtig für euch zu wissen sind zwei
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Dinge erstens kann die Spacer Sequenz
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durch Basenpaarung an die virusdna
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binden weil diese zu einem Abschnitt des
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virusgenoms komplementär ist zweitens
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kann durch die Bindung des Komplexes von
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crisper RNA und Tracer RNA dieser
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Komplex zugänglich gemacht werden für
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ein Protein namens cass9 wenn man es
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ganz genau nimmt reicht selbst das nicht
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aus für die Bindung von K 9 an den
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Komplex erst wenn ein sogenannter PEM
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vorliegt ein aus drei Nukleotiden
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bestehender Abschnitt mit mindestens
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zwei guaninbasen kann K9 binden die
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schädliche Virus DNA ist trotzdem immer
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noch in der Bakterienzelle lokalisiert
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sodass die Funktion des Proteins K 9 auf
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der Hand liegt als sogenannte nuklease
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schneidet das Protein die Virus DNA in
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beiden strengngen sodass diese
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inaktiviert wird und so die Vermehrung
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der Viren in der Zelle verhindert wird
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wie eingangs wähnt versprechen sich
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Forscher von diesem Verfahren
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revolutionäre Fortschritte in ganz
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verschiedenen Bereichen wie z.B der
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Pflanzenzucht oder auch in der
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medizinischen Forschung bei der
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Bekämpfung von Krankheiten denn Forscher
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können im Labor das chrispercass 9
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System so umprogrammieren dass
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prinzipiell jede beliebige dn-sequenz
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geschnitten werden kann ein Beispiel aus
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der Forschung eine Weizenernte kann
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zerstört werden wenn Weizen von mehltrau
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befallen wird es gibt geh das viele
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Weizensorten tragen und dessen
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expression dazu beiträgt dass sich die
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Pflanze gegenüber der Krankheit nicht
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erwähren kann weil die Abwehr durch die
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Expression dieses Gens blockiert wird
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wie hilfreich es doch wäre dieses Gen zu
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inaktivieren sodass der natürliche
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Abwehrmechanismus gegen den Befall von
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Mehltau zum Tragen kommt dafür braucht
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man nur eine RNA die zur Zielregion des
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Gens komplementär ist und das Kass ne
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Enzym warum ist das eigentlich so dass
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das Zerschneiden eines Gens meist zu
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dessen Inaktivierung führt schneidet das
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Kass ne Enzym das Gen der Weizensorte
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könnten natürliche Reparaturmechanismen
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in der Zelle diesen Schaden doch
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eigentlich beheben das passiert zwar
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auch aber häufig erfolgt die Reparatur
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nicht fehlerfrei sodass sie wieder
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verknüpfte DNA Mutation enthält für die
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Bekämpfung von Krankheiten noch viel
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interessanter ist die Tatsache dass man
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mit Hilfe von chrisbakas nicht nur
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Mutation erzeugen kann sondern sie auch
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korrigieren kann z.B Mutationen die
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teilweise schwerwiegende Krankheiten
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hervorrufen beispielsweise konnten
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Forscher mit Hilfe der chrispkast
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Technologie die Mutation die
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verantwortlich ist für die Ausbildung
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der Stoffwechselkrankheit mukovisidose
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in Zellen von betroffenen Patienten
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korrigieren zwar führt diese Korrektur
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nicht zwangsläufig zur Heilung weil
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dafür das korrigierte Gen in ganz vielen
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Geweben funktionsfähig sein muss aber
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prinzipiell wäre ein solcher
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Korrektureingriff auch während der
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frühen Embryonalentwicklung in den
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Keimbahnzellen möglich und das wiederum
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würde zur Vermeidung solcher
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genkrankheiten führen ein solcher
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Eingriff in die menschliche Keimbahn
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wirft allerdings wiederum zahlreiche
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ethische moralische und juristische
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Fragen und Bedenken auf in vielen
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Staaten wie auch in Deutschland ist eine
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Veränderung der menschlichen Keimbahn
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bisher verboten
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