Genome Editing – das Thema ist so kompliziert wie die jährliche Steuererklärung. Trotzdem sollte man darüber Bescheid wissen, denn es geht um unsere Lebensmittel.
Die Sonde bewegt sich durch das Erbgut der Zelle und sucht. Sie hat einen Bauplan dabei, der ihr genau die Stelle beschreibt, an der sie anlegen soll. Sobald die Sonde diesen Platz gefunden hat, dockt sie an und packt ein Werkzeug aus: die Gen-Schere.
Sie schneidet den Strang durch, an dem die Bauteile des Erbguts, die DNA-Moleküle, aufgereiht sind. Das löst Alarm in der Zelle aus. Reparaturtrupps rücken an, um die zwei getrennten Enden wieder zu verbinden.
Die Sonde tut so, als wolle sie mithelfen und packt einen neuen DNA-Baustein aus. Die Reparaturtrupps freuen sich, bauen die neue DNA mit ein und schon ist das Erbgut verändert.
Bei konventionellen Pflanzenzüchtern herrscht angesichts dieser neuen Methode Euphorie. Sie wollen mit Hilfe der neuen Gen-Schere maßgeschneiderte Pflanzen entwickeln. So schwärmt der Bundesverband Deutscher Pflanzenzüchter von Pflanzen, die „schnell und effizient ertragreicher und widerstandsfähiger gegen Krankheiten, Schädlinge, Hitze und Wassermangel werden. Sie sollen Nährstoffe besser aufnehmen und verarbeiten, um ein nachhaltiges und produktives Landwirtschaften zu ermöglichen.“
Kritiker hingegen warnen, dass diese Methode zu unerwünschten Nebeneffekten führen könne und fordern deshalb ein strenges Zulassungsverfahren (Schon 90 Städte und Gemeinden verzichten auf Glyphosat).
Genome Editing – Erbgut neu schreiben
Die neuen gentechnischen Verfahren klingen erst einmal kinderleicht und verglichen mit den bisherigen Methoden der Gentechnik lässt sich mit ihnen das Erbgut relativ einfach bearbeiten. Genome Editing nennt sich das im Englischen und so wurde das Wort ein Sammelbegriff für Verfahren, die mit Sonde-Schere-Systemen arbeiten.
Die ersten dieser Systeme hießen ODM, TALEN oder Zinkfinger, waren noch relativ kompliziert und mussten für jeden gentechnischen Eingriff neu entwickelt werden.
Doch 2012 stellten die Wissenschaftlerinnen Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier ein neues Verfahren vor: CRISPR/Cas9. Es basiert auf einem Mechanismus, mit dem sich das Immunsystem von Bakterien gegen die Infektion mit Viren verteidigt.
Die beiden Forscherinnen formten daraus ein Werkzeug, mit dem sich das Erbgut von Pflanzen, Tieren und Menschen gezielt verändern lässt. „Im Prinzip können wir mit dieser Technologie das Genom jeder Zelle und jedes Organismus umschreiben“, erklärte Emmanuelle Charpentier einmal in einem Interview die Möglichkeiten von CRISPR/Cas. Dabei funktioniert dieses Umschreiben so einfach, dass in den USA Internetfirmen bereits Do-it-yourself-Baukästen anbieten, mit denen das Erbgut von Organismen, etwa E.coli-Darmbakterien, verändert werden kann. Die einfachen Versionen solcher Baukästen kosten 150 US-Dollar, umfangreichere Sets bis zu 1000 Dollar.
Das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Verbraucherschutz warnt, dass gentechnische Veränderungen nur in dafür genehmigten Laboren durchgeführt werden dürfen. Wer im heimischen Keller am Erbgut rumbastelt, riskiert 50 000 Euro Strafe.
Off-Target: falsches Ziel getroffen
Weltweit arbeiten Wissenschaftler bereits mit CRISPR/Cas an den Pflanzen von morgen. So forschen Wissenschaftler an der Universität Gießen an einer Mehltau-resistenten Gerste. In den USA testen Forscher bereits trockenresistenten Mais und Sojabohnen mit veränderter Fettsäurezusammensetzung im Freiland. Die Anwender vergleichen den Einsatz von CRISPR/Cas gerne mit einem chirurgischen Eingriff. Ein präziser Schnitt an der richtigen Stelle und danach heilt alles wie geplant zusammen. Ohne Nebenwirkungen.
Mit CRISPR/Cas experimentieren Wissenschaftler auch bei Nutztieren. Sie arbeiten zum Beispiel an Schweinen und Schafen, die mehr Muskelmasse ansetzen oder an Schweinen, die resistent gegen Schweinepest sind.
„Doch in der Realität sind ungewollte Veränderungen sehr häufig“, sagt Christoph Then, Geschäftsführer von Testbiotech, einem Institut für unabhängige Folgenabschätzung in der Biotechnologie. Die Sonden können an Stellen im Erbgut andocken, die dem Zielort sehr ähnlich sind und dort die DNA verändern, mit unbekannten Folgen. Off-Target heißt das im Gentechniker-Englisch, falsches Ziel getroffen.
Doch auch am richtigen Ort (On-Target) kann die Schere falsch schneiden oder eine unbeabsichtigte Erbgutänderung hervorrufen. Hinzu kommt, dass Gene immer mehrere Funktionen steuern und so kann auch ein planmäßig geändertes Gen unerwartete Effekte hervorrufen. „In der Folge könnten die Pflanzen beispielsweise mehr Allergene produzieren, anfälliger für Pflanzenkrankheiten werden oder sich rascher in der Umwelt ausbreiten“, warnt Then.
Kritiker fordern Kennzeichnung
Um solche unerwünschten Effekte auszuschließen, müssten die Pflanzen umfangreich getestet und in einem strengen Zulassungverfahren überprüft werden. Bio- und Umweltverbände sowie kritische Wissenschaftlerorganisationen fordern deshalb, dass alle Pflanzen (und Tiere), die mit Hilfe der neuen gentechnischen Verfahren verändert wurden, nach dem EU-Gentechnikrecht zuzulassen sind und Produkte daraus entsprechend gekennzeichnet werden müssen.
Zwei Rechtsgutachten angesehener Umweltjuristen stützen diese Position. Eine Studie des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) ergab, dass auch die allermeisten Verbraucher strikte Regeln und eine klare Kennzeichnung für Genome Editing verlangen.
Die Anwender von CRISPR/Cas dagegen würden das aufwendige Zulassungsverfahren gerne vermeiden – und ihre Pflanzen ohne Kennzeichnung auf den Markt bringen. Sie befürchten, dass bei einem Hinweis auf die gentechnischen Verfahren viele Verbraucher die daraus hergestellten Lebensmittel nicht kaufen würden.
Dabei argumentieren die Befürworter von CRISPR/Cas, dass die damit erzeugten genetischen Veränderungen in vielen Fällen nichts anderes als Mutationen seien, wie sie in der Natur vorkommen und auch von der herkömmlichen Pflanzenzüchtung benutzt werden. Solange mit Hilfe der Gen-Scheren nur genetisches Material kreuzbarer Arten eingebaut werde, sollten die so erzeugten Pflanzen nicht dem Gentechnikrecht unterliegen, fordert deshalb der Bundesverband Deutscher Pflanzenzüchter.
Nur beim Einbau von artfremdem Erbgut soll das Gentechnikrecht greifen. Behörden in Deutschland und der EU teilen diese Argumentation. Auch der Europäische Gerichtshof beschäftigt sich mit der Frage, ob der Einsatz von Gentechnik-Scheren als Mutation gelten kann und damit nicht unter das Gentechnikrecht fällt.
Von seiner für das Frühjahr 2018 erwarteten Entscheidung wird es abhängen, wie die EU-Kommission die neuen Gentechnik-Verfahren künftig regelt.
In den USA entscheiden die Behörden im Einzelfall, ob es sich bei einer mit Gen-Scheren veränderten Pflanze um einen gentechnisch veränderten Organismus handelt. Bisher sehen sie das sehr locker. So dürfen mit Hilfe von CRISPR/Cas hergestellte Zuchtpilze, die nach dem Anschneiden nicht braun werden, ohne Zulassung verkauft werden.
Seit drei Jahren angebaut und als gentechnikfrei vermarktet wird Raps, der mit Hilfe der Gen-Schere ODM herbizidresistent gemacht wurde. Solche nicht gekennzeichneten Produkte können unbemerkt auf den deutschen Markt gelangen. Denn viele mit Gen-Scheren herbeigeführte Änderungen lassen sich im fertigen Produkt nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand nachweisen (Landwirtschaft: Wohin mit der Gülle?).
Gene Drive: Gentechnik mit Turbo
Die Züchtung von Pflanzen ist nur eine mögliche Anwendung der neuen gentechnischen Verfahren. Mit ihrer Hilfe lassen sich auch Tiere und das menschliche Erbgut manipulieren (siehe Interview). Besondere Sorgen bereitet Kritikern die Entwicklung sogenannter Gene Drives.
Mit dieser Technik lässt sich die Gen-Schere CRISPR/Cas im Erbgut eines Tieres oder einer Pflanze verankern. Dadurch wiederholt sich die gentechnische Veränderung in der nächsten Generation automatisch und kann sich binnen kurzer Zeit in ganzen Populationen ausbreiten.
Mehrere Forschungsprojekte befassen sich damit, Mücken, die Krankheiten wie Malaria übertragen, mit Hilfe von Gene Drives auszurotten. Auch die Dezimierung landwirtschaftlicher Schädlinge wird bereits erforscht – bisher erst im Labor. Christoph Then überzeugt dies alles nicht:
„Mit Gene Drives greift der Mensch gewissermaßen in die Keimbahn der biologischen Vielfalt ein. Einmal freigesetzt, können diese Organismen schwere Schäden an den Öko-Systemen verursachen.“
Literatur:
Harte Kost: Wie unser Essen produziert wird – Auf der Suche nach Lösungen für die Ernährung der Welt
Das Schweinesystem: Wie Tiere gequält, Bauern in den Ruin getrieben und Verbraucher getäuscht werden
Quellen: PublicDomain/schrotundkorn.de am 21.12.2017
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