Genschere CRISPR/Cas: Chancen für die Pflanzenzüchtung! Blog#41
CRISPR/Cas ist eine neue, innovative Schlüsseltechnologie um Kulturpflanzen widerstandsfähiger gegen Hitze, Trockenheit, schädliche Pilze, Viren und Bakterien zu machen. Dadurch können Ertragsverluste, künftige Nahrungsmittelknappheiten vermieden und der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln minimiert werden.
Was ist CRISPR/Cas und wofür ist diese Technologie in der Landwirtschaft nutzbar? Welche praktische Nutzanwendungen hat CRISPR/Cas in der Landwirtschaft? Wie ist die Rechtslage für CRISPR/Cas Pflanzen?
Wichtig zu verstehen: das Besondere an dieser neuen Technologie ist, dass sie nicht nur eine Weiterentwicklung der klassischen Gentechnik ist, sondern unsere Möglichkeiten zur Modifikation von Genomen revolutioniert hat. All das, was früher an der Gentechnik kritisiert wurde (Einbringung artfremder Gene; keine Kontrolle über die Insertionsstelle) hat sich mit der Genschere weitgehend erledigt. Veränderungen am Genom werden nicht mehr dem Zufall überlassen, sondern können punktgenau erfolgen, während alles andere intakt bleibt.
Der grundlegende Mechanismus hinter CRISPR/Cas ist derselbe, wie bei jeder natürlichen Erbgutveränderung. Jede Form der „natürlichen“ Züchtungsarbeit, zB der klassischen Kreuzungszüchtung, die auf Gregor Mendel zurückgeht, beruht darauf, dass bei jeder Zellteilung Mutationen stattfinden. Bei der natürlichen Mutation und der Mutationszüchtung entstehen diese Veränderungen unkontrolliert und in großer Zahl. Daher muss viel Zeit und Geld investiert werden, um aus der großen Zahl unterschiedlichster Nachkommen, diejenigen herauszufinden, die die gewünschten Merkmale zeigen - das dauert meist mehrere Jahre. Mit CRISPR/Cas können gezielt einzelne DNA-Bausteine im pflanzlichen Erbgut präzise verändert werden, und das in wenigen Wochen:
Gleichzeitig wurden vom EuGH Urteil die Verfahren zur Mutationszüchtung, bei denen Mutationen, zB durch Bestrahlung oder Chemikalien ausgelöst werden, von dieser Regelung ausgenommen. Solche Anwendungen seien seit langem in Anwendung und daher sicher, so die Richter!
Diese Begründung ist unsinnig und der EuGH ist mit dieser Einschätzung auch ziemlich allein. In den USA, Kanada, Brasilien, Argentinien, Australien etc. sind diese Techniken bereits im Einsatz, und man kann nur hoffen, dass das EuGH-Urteil bald revidiert wird.
Was ist CRISPR/Cas und wofür ist diese Technologie in der Landwirtschaft nutzbar? Welche praktische Nutzanwendungen hat CRISPR/Cas in der Landwirtschaft? Wie ist die Rechtslage für CRISPR/Cas Pflanzen?
Was ist CRISPR/Cas und wofür ist diese Technologie in der Landwirtschaft nutzbar?
Seit knapp einem Jahrzehnt ist es möglich die Genome von Pflanzen gezielt zu verändern (editieren). Gene in der DNA können damit an- oder ausgeschaltet, eingefügt oder entfernt werden. Und das mit einer Präzision, die vorher undenkbar war. Weil das so präzise passiert, bezeichnet man dieses Verfahren umgangssprachlich auch als „Genschere“. Für die Entwicklung dieser innovativen und breit anwendbaren Technologie, erhielten Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna in 2020 den Nobelpreis für Chemie.Wichtig zu verstehen: das Besondere an dieser neuen Technologie ist, dass sie nicht nur eine Weiterentwicklung der klassischen Gentechnik ist, sondern unsere Möglichkeiten zur Modifikation von Genomen revolutioniert hat. All das, was früher an der Gentechnik kritisiert wurde (Einbringung artfremder Gene; keine Kontrolle über die Insertionsstelle) hat sich mit der Genschere weitgehend erledigt. Veränderungen am Genom werden nicht mehr dem Zufall überlassen, sondern können punktgenau erfolgen, während alles andere intakt bleibt.
Der grundlegende Mechanismus hinter CRISPR/Cas ist derselbe, wie bei jeder natürlichen Erbgutveränderung. Jede Form der „natürlichen“ Züchtungsarbeit, zB der klassischen Kreuzungszüchtung, die auf Gregor Mendel zurückgeht, beruht darauf, dass bei jeder Zellteilung Mutationen stattfinden. Bei der natürlichen Mutation und der Mutationszüchtung entstehen diese Veränderungen unkontrolliert und in großer Zahl. Daher muss viel Zeit und Geld investiert werden, um aus der großen Zahl unterschiedlichster Nachkommen, diejenigen herauszufinden, die die gewünschten Merkmale zeigen - das dauert meist mehrere Jahre. Mit CRISPR/Cas können gezielt einzelne DNA-Bausteine im pflanzlichen Erbgut präzise verändert werden, und das in wenigen Wochen:
- eine sogenannte guide-RNA (künstlich hergestellte Ribonukleinsäure) lokalisiert die Stelle in der pflanzlichen DNA, die verändert werden soll („Sonde“);
- diese guide-RNA ist mit einem sogenannten Cas-Protein - einer molekularen Schere - verknüpft. Cas schneidet den DNA-Doppelstrang der Pflanzenzelle genau an der von der Sonde lokalisierten Stelle;
- die zelleigenen Reparatursysteme fügen dann den durchtrennten DNA-Strang wieder zusammen. Dabei können einzelne DNA-Bausteine entfernt, verändert oder ergänzt werden;
- wenn keine neuen Gen-Sequenzen eingefügt werden entsprechen diese Vorgänge - Bruch des DNA-Strangs und anschließende Reparatur - natürlichen Mutationen, wie sie zufällig und in großer Zahl bei jeder Vermehrung stattfinden oder in der Züchtung durch Strahlung oder chemische Substanzen ausgelöst werden.
Das bedeutet: mit dieser Methode passiert genau das, was sich auch bei natürlichen Mutationen oder bei Mutationszüchtung ereignet - nur eben nicht zufällig, ungesteuert und in großer Zahl, sondern gezielt und präzise!
Welche praktische Nutzanwendungen hat CRISPR/Cas in der Landwirtschaft?
Es werden derzeit viele genom-editierte Nutzpflanzen erforscht und entwickelt. Diese Pflanzen haben potentielle Vorteile für die Ernährung, ermöglichen höhere Ernteerträge und schützen Umwelt und natürliche Ressourcen. Beispiele hierfür sind:- Sojabohnen mit gesünderen Fettsäuren und erhöhter Trocken- und Salztoleranz,
- Glutenreduzierter Weizen,
- Länger lagerfähige Kartoffelknollen,
- Bakterienresistenter Reis,
- Pilzresistente Sorten von Wein, Weizen und Kakao,
- Hochtrockentolerantere Sorten von Mais und Weizen.
GABA wird in „natürlichen“ Tomaten produziert, mit der Genschere CRISPR/Cas wurde nun die Funktion mehrerer Gene unterdrückt, die einen reduzierenden Einfluss auf den Gehalt von GABA haben. Das führt zu einer etwa fünfmal höheren Konzentration an GABA in dieser Tomatensorte.
Der gleiche Botenstoff GABA wird auch im menschlichen Gehirn produziert und soll den Blutdruck senken und den Schlaf fördern. Isst man diese Tomaten - so die Hypothese des Herstellers - wirkt sich das positiv auf die Gesundheit des Konsumenten aus…
Nun ja, ich finde es wirklich bedauerlich, dass dieses erste CRISPR/Cas-Produkt, zumindest für mich, wenig überzeugend ist. Ich bin aber absolut sicher, dass viele der nachfolgenden CRISPR/Cas-Produkte von großem praktischen Nutzen für die Menschheit sein werden!
Keines dieser hier besprochenen Produkte wird in Europa entwickelt oder wird auf absehbare Zeit in Europa erhältlich sein. Grund hierfür ist ein Urteil des Europäischen Gerichtshof aus dem Jahr 2018.
Keines dieser hier besprochenen Produkte wird in Europa entwickelt oder wird auf absehbare Zeit in Europa erhältlich sein. Grund hierfür ist ein Urteil des Europäischen Gerichtshof aus dem Jahr 2018.
Wie ist die Rechtslage für CRISPR/Cas Pflanzen?
Am 25. Juli 2018 entschied der Europäische Gerichtshof (EuGH), dass die mit der CRISPR/Cas-Methode bearbeiteten Pflanzen ohne Fremd-DNA als gentechnisch veränderte Organismen anzusehen sind. Das kommt in der Praxis einem Verbot dieser Pflanzen gleich und die europäischen Agrarfirmen haben daher die Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet längst ins außereuropäische Ausland verlegt.Gleichzeitig wurden vom EuGH Urteil die Verfahren zur Mutationszüchtung, bei denen Mutationen, zB durch Bestrahlung oder Chemikalien ausgelöst werden, von dieser Regelung ausgenommen. Solche Anwendungen seien seit langem in Anwendung und daher sicher, so die Richter!
Diese Begründung ist unsinnig und der EuGH ist mit dieser Einschätzung auch ziemlich allein. In den USA, Kanada, Brasilien, Argentinien, Australien etc. sind diese Techniken bereits im Einsatz, und man kann nur hoffen, dass das EuGH-Urteil bald revidiert wird.
Fazit
- CRISPR/Cas ist eine neue Methode, die sich für die Optimierung von Nutzpflanzen hervorragend eignet.
- CRISPR/Cas macht dasselbe, was man seit Jahrtausenden bei der „natürlichen“ Züchtungsarbeit, macht - nur eben präziser und effizienter. CRISPR/Cas editierte Pflanzen sind identisch mit „natürlich“ gezüchteten Pflanzen.
- Die Entwicklung neuer genom-editierter Nutzpflanzen mit Vorteilen für die globale Ernährungsversorgung und den Umweltschutz wird weltweit mit Nachdruck verfolgt - allerdings nicht in Europa. Das EuGH-Urteil von 2018, das praktisch die Entwicklung und Vermarktung genom-editierter Pflanzen in Europa verbietet, sollte schnellstmöglich revidiert werden!
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Verantwortlicher: Klaus Rudolf; Kommentare und Fragen bitte an: rudolfklausblog@gmail.com
Disclaimer: Auf Klaus Rudolfs Blog gebe ich meine persönlichen Meinungen und Erfahrungen weiter. Ich bin weder Arzt noch Finanzberater. Bitte informiere Dich breit und konsultiere bei Bedarf einen professionellen Experten in Gesundheitsfragen oder Finanzanlagen.
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