25.07.2018

Gentechnik oder nicht?

Im eigenen Interesse prüfen die Züchter auch bei CRISPR-Cas die Pflanzen vor der Vermarktung intensiv in Gewächshaus- und Feldversuchen.
Foto: Rutt

Der Europäische Gerichtshof (EuGH) hat am heutigen Mittwoch mit einem Grundsatzurteil entschieden, dass Verfahren wie CRISPR/Cas als Gentechnik einzustufen sind. Aus fachlicher Sicht ist diese Entscheidung äußerst fragwürdig, wie ein Beitrag von Thomas Miedaner zeigt.

Schnell gelesen:

  • Mit CRISPR-Cas kann das Erbgut sehr gezielt geändert werden.
  • Die Punktmutationen entsprechen solchen, die auch auf natürlichem Weg entstehen können.
  • Welche Produkte mit CRISPR-Cas entstanden sind und welche mittels herkömmlicher Zuchtmethoden, lässt sich im Nachhinein in vielen Fällen nicht analytisch nachweisen.

Selten hat eine neue Züchtungstechnik für so viel Wirbel gesorgt wie die CRISPR-Cas-Technologie. Hinter der Abkürzung CRISPR verbirgt sich eine synthetisch hergestellte RNS-Sequenz, die mithilfe des Enzyms Cas an gewünschten Stellen DNS-Stränge spalten kann. Damit ist es möglich, gezielt in Genen Mutationen hervorzurufen, die Basenabfolge leicht zu ändern, ganze DNS-Abschnitte auszuschalten oder neue Gene einzubringen. Während Letzteres auf jeden Fall zur kennzeichnungspflichtigen Gentechnik gehört, sind die anderen Einsatzgebiete aktuell nicht genehmigungspflichtig, weil kein artfremder Gentransfer stattfindet. Durch die neuen Züchtungsmethoden wurde eine Debatte darum losgetreten, ob das Gentechnikgesetz aus dem Jahr 1990 noch zeitgemäß ist.

Die Vorteile dieser neuen Technik liegen auf der Hand. Sehr viel genauer als bisher kann die zu verändernde DNS-Sequenz bestimmt werden, es bleibt nur noch wenig dem Zufall überlassen. Und das System entspricht durchaus der natürlichen Evolution. Denn solche Punktmutationen, die nur wenige Basenpaare betreffen, kommen auch natürlicherweise häufig vor. Sie sind sogar die Basis der genetischen Vielfalt aller Organismen. Außerdem lässt sich in der Folgegeneration keine gentechnische Veränderung nachweisen, da nur zelleigene Reparaturmechanismen genutzt und die verwendeten RNS-Sequenzen sowie das Cas-Enzym nach vollbrachter Arbeit in der Zelle abgebaut werden. Die im Sinne des Züchters gewünschte Mutation wird zwar an die Nachkommen weitergegeben, dort gibt es aber keine Spuren einer Veränderung mehr. Außerdem stammen die verwendeten Korrektursequenzen in der Regel aus derselben Pflanzenart, sodass im Gegensatz zur herkömmlichen Gentechnik keine fremden Gene eingeführt werden.

Dadurch bieten sich ganz neue Möglichkeiten. Im Labor können Wissenschaftler neue Gene einbauen, unerwünschte Gene ausschalten, erwünschte Genvarianten nachbauen und missliebige Mutationen eliminieren. Die korrigierten Zellen werden dann zu neuen Pflanzen regeneriert und auf ihre Leistung geprüft. Die Technik wird in Laboren schon tausendfach angewendet. Und auch in der Pflanzenzüchtung gibt es erste Erfolge. Hier ist z. B. der Cibus-Raps zu nennen (siehe Saatgut-Magazin Sommer 2015). Auch wenn dieser (nur) eine neue Herbizidresistenz bringt, so zeigt er doch die Marschrichtung auf. Cibus ist nämlich gar kein Züchtungsunternehmen, sondern eine Biotech-Firma, die im Auftrag von Züchtern die neuen Methoden anwendet und per Auftrag Gene editiert. Damit sind auch kleinere Züchter und -zusammenschlüsse wieder mit im Boot, die sich die aufwendigen Labor- und Genehmigungsverfahren der herkömmlichen Gentechnik nicht leisten können. Eine Genveränderung mit CRISPR-Cas kostet weniger als 100 €. Zahlreiche Studien an Pflanzen zeigten, dass die Methode bei der Ackerschmalwand, Tabak, Reis, Weizen, Hirse, Mais, Tomaten oder Orangen funktioniert.

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Beispiel Mehltauresistenz: Eine chinesische Forschergruppe hat es 2014 geschafft, das Mlo-Gen, das dauerhafte Resistenz gegen Echten Mehltau bei Gerste bewirkt, mithilfe einer neuen Züchtungstechnik bei Weizen »nachzubauen«. Sie mussten dazu das funktionierende Mlo-Gen, das Anfälligkeit bewirkt, auf allen drei Weizengenomen ausschalten und erhielten dann eine vollständig mehltauresistente Pflanze, die es in der Natur bei Weizen so nicht gibt.
Ähnlich könnte man amylosefreie Kartoffeln produzieren oder Resistenzgene aus Wildpflanzen »nachbauen«. Das würde jahrzehntelange Kreuzungs- und Selektionsarbeit sparen und auch dafür sorgen, dass keine nachteiligen Gene übertragen werden, was beim herkömmlichen Verfahren nicht zu vermeiden ist. Außerdem können durch Basenaustausch neue Genvarianten geschaffen werden, die beispielsweise gegen neu entstandene Rassen von Rosten oder Mehltau wirken. Durch die Präzision, mit der das Enzym Cas9 seine Arbeit verrichtet, ist es unmöglich, diese Veränderungen von natürlichen Mutationen zu unterscheiden.

Ist eine natürliche Mutation besser? In den 1960er Jahren wurden Mutationen in der Züchtung künstlich hervorgerufen, durch Strahlung oder Chemikalien, und anschließend günstige Genvarianten herausgesucht. Das war nicht sehr erfolgreich, da Mutationen an zufälligen Stellen im Genom passieren, meist nachteilig sind und man deshalb riesige Pflanzenpopulationen benötigt, um etwas »Besseres« zu finden. Mit der Entwicklung der Zell- und Gewebekultur und billiger Hochdurchsatz-Sequenziermethoden wurde das Verfahren deutlich verfeinert. Nun kann man in der Petrischale an Millionen von Pflanzenzellen Mutationen auslösen und die entstehenden Pflanzen gezielt nach zufälligen Veränderungen in den gewünschten Genen untersuchen. So entstand z. B. das Clearfield-System bei Raps. In der Entwicklung sind auch Zuckerrüben-, Sonnenblumen- und Weizensorten mit Herbizidresistenzen. Solche Sorten können bisher nach ihrer üblichen Genehmigung im Zulassungsverfahren durch das Bundessortenamt ohne Beschränkung angebaut werden, da sie zweifelsfrei ohne Gentechnik entstanden sind.

Neue Züchtungsmethoden wie CRISPR-Cas können zum Teil jahrzehntelange Kreuzungs- und Selektionsarbeit sparen.
Foto: Rutt

Kennzeichnungspflichtig oder nicht? CRISPR-Cas ist nicht die einzige Methode zur Geneditierung (siehe DLG-Mitteilungen 7/2014 Innovationsmagazin), aber es ist die einfachste, effizienteste und billigste. Deshalb wird sie sich auch durchsetzen. Das angesehene Wissenschaftsmagazin Science hat sie 2015 als »Durchbruch des Jahres« gefeiert. Deshalb wird sich an ihr erweisen, wie es gesetzlich weitergeht.
Das derzeitige Gentechnikgesetz beruht darauf, dass Gentechnik etwas tut, was »in der Natur« nicht vorkommt. Diese Definition ist mit der Geneditierung obsolet, solange nur wenige Basenpaare verändert werden. Wissenschaftler schlugen vor, 20 Nukleotide als Grenze zu setzen. Was darüber hinausgeht, soll weiterhin als Gentechnik gelten, was darunterliegt, kann auch jederzeit natürlicherweise vorkommen. Ein Kompromiss wäre auch, die Geneditierung nur anzeigepflichtig zu machen (z. B. im Rahmen der Sortenzulassung), aber nicht genehmigungspflichtig. Das böte eine Erfassungsmöglichkeit.
Kritiker verlangen dagegen, jeglichen Eingriff in den Zellkern als Gentechnik zu deklarieren, obwohl die Geneditierung mit ihren geringen Veränderungen nicht mehr im Endprodukt nachweisbar ist. Es müsste also der gesamte Prozess der Züchtung einer Genehmigung unterstellt werden mit der Offenlegung aller dabei angewandten Methoden. Und das wäre völliges Neuland. Bisher zählt auf allen Gebieten der Wirtschaft nur die Beschaffenheit des Endproduktes. Der genaue Herstellungsprozess ist oft sogar Geheimsache. Das gilt für die Züchtung genauso wie für Schrauben, Weinbrand und Autos.
Die deutschen Akademien der Wissenschaft rieten, die Risikobewertung auf die spezifischen Eigenschaften neuer Pflanzensorten und nicht auf den Prozess ihrer Erzeugung abzustellen. So wird es heute schon in Kanada gehandhabt. Dort müssen generell alle neuartigen Lebensmittel auf den gesetzlichen Prüfstand. Das beträfe dann z. B. auch Clearfield-Raps, obwohl seine Herstellung nichts mit Gentechnik zu tun hat.

Welche Risiken gibt es? Nach Ansicht von vielen Naturwissenschaftlern, die CRISPR-Cas schon zu Tausenden in ihren Labors anwenden, keine. Allerdings gibt es sogenannte »off targets«, also Genveränderungen an Stellen, die nicht beabsichtigt waren. Dies hängt damit zusammen, dass die RNS-Sequenzen auch dann andocken können, wenn keine vollständige Übereinstimmung besteht. Und wenn man sich auf eine Sequenz kapriziert, die sehr häufig im Genom vorkommt, steigt die Wahrscheinlichkeit solcher »off targets«. Allerdings werden die Pflanzen vor der Vermarktung im eigenen Interesse des Züchters intensiv in Gewächshaus- und Feldversuchen geprüft. Und alles, was nachteilig aussieht, fliegt raus. Genau wie in der konventionellen Züchtung, wo in jeder Generation 90 bis 95 % aller Genotypen verworfen werden.

Selten gab es eine so breite Unterstützung für die Branche und die Forscher durch Politik und Wissenschaftsorganisationen wie bei der Geneditierung. So gibt es eine Stellungnahme der deutschen Zentralkommission für Biologische Sicherheit (ZKBS), die für jede der neuen Techniken genau definiert, was nach dem heutigen Gentechnikgesetz gekennzeichnet werden muss und was nicht. Und die Veränderung von wenigen Nukleotiden durch CRISPR-Cas gehört nicht dazu. Das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) und der Bundeslandwirtschaftsminister schlossen sich dieser Meinung an. Die deutschen Akademien der Wissenschaften und die Deutsche Forschungsgemeinschaft ebenfalls. Und auch die schwedische Genehmigungsbehörde sowie die Behörden von vier weiteren Ländern halten das bestehende Gentechnikgesetz für nicht zuständig.

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Prof. Dr. Thomas Miedaner, Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt

Aus DLG-Mitteilungen 8/16. Den vollständigen Artikel als pdf finden Sie hier.

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