SENDETERMIN Sa, 17.10.15 | 16:00 Uhr | Das Erste

Genome Editing: Revolution in der Pflanzenzüchtung?

Genome Editing: Revolution in der Pflanzenzüchtung? | Video verfügbar bis 17.10.2020

Seit dem Beginn des Ackerbaues vor rund 10.000 Jahren versuchen die Menschen, ihre Nahrungspflanzen zu verbessern. Mit der wachsenden Weltbevölkerung bekommt das Thema eine größere Bedeutung. Die Herausforderung: Wie können wir den Hunger in der Welt besiegen? Das sogenannte Genome Editing soll hierbei helfen. Unter Genome Editing versteht man neue Methoden, mit denen das Erbgut der Pflanzen verändert und umgeschrieben werden kann. Die vielversprechendste Methode des Genome Editing ist CRISPR/Cas9. Sie hat bei Pflanzenzüchtern und Wissenschaftlern eine Goldgräberstimmung ausgelöst.

Optimierung der Pflanzen

Ertragreichere Pflanzen, robustere Arten gegen widrige Wetterbedingungen oder Pflanzen, die sich selbst vor Schädlingen schützen – Züchter und Forscher versuchen seit vielen Jahren, Nutzpflanzen so zu optimieren, dass sie effektiver in großen Mengen angebaut werden können. Doch die klassische Züchtung, mit der neue Eigenschaften in bestehende Pflanzen eingekreuzt werden, ist sehr zeitaufwendig.

Lange Zeit hoffte man auf die schnellere Verbesserung von Pflanzen durch gentechnische Methoden. Bei den bislang kommerziell genutzten Pflanzen wurden deshalb im Labor fremde Gene in ihr Erbgut eingeschleust. Dazu benutzen die Gentechniker als Transportmittel eine Bakterienart, die das fremde Gen enthält und in die Pflanzenzelle bringt; beispielsweise ein Gen, das Pflanzen resistent gegen bestimmte Schädlinge macht. In Europa wird diese "Grüne Gentechnik" von der Bevölkerung aber überwiegend abgelehnt, da fast immer Gene von ganz anderen Organismen, also artfremde Gene, übertragen werden.

Bahnbrechende Entdeckung

Prof. Emmanuelle Charpentier
Entwickelte neue Methode: Prof. Emmanuelle Charpentier

Prof. Emmanuelle Charpentier, Biologin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin, forscht eigentlich an Bakterien, um neue Heilmittel zu entwickeln. Dabei hat sie entdeckt, dass Bakterien mit einer zelleigenen Technik die Erbinformation, die sognannte DNA, zerschneiden können. Diese Technik hat sie weiterentwickelt, sodass es nun möglich ist, die DNA von allen Lebewesen, also auch von Pflanzen, sehr einfach zu verändern. Der Name: CRISPR/Cas 9. Dieser Name steht für einen bestimmten Abschnitt auf der DNA ("Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats") und einen Eiweißkomplex, der die DNA schneiden kann ("Cas9"). Dazu schleusen die Forscher das CRISPR/Cas9 System mit gentechnischen Methoden in eine Zelle ein. Dort erkennt das System eine bestimmte Stelle der DNA und schneidet sie – wie ein biologisches Skalpell – exakt dort auf. An dieser Stelle kann nun zum Beispiel ein Stück DNA herausgeschnitten oder auch eingefügt werden.

"Es gleicht einem Schweizer Taschenmesser, mit dem man viele verschiedene Veränderungen im Genom jeder Zelle und jedes Organismus‘ durchführen kann. Also ein Werkzeug mit sehr großem Potential, eine sehr leistungsfähige Technologie", so Emmanuelle Charpentier. Es scheint, als sei ihr damit der große Wurf gelungen, denn die neue Technologie mischt die Gentechnik-Forschung richtig auf.

Die Revolution in der Pflanzenzüchtung?

Gerste
CRISPR/Cas 9 – die Methode funktioniert auch bei Pflanzen.

Weltweit arbeiten Forscher nun mit Hochdruck daran, die neue Methode bei Nutzpflanzen anzuwenden. Auch am Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben in Sachsen-Anhalt. Hier laufen erste Experimente mit Gerste. Die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt. Mit CRISPR/Cas 9 lassen sich theoretisch nicht nur für die Pflanzen ungünstige Eigenschaften herausschneiden. Es können auch Erbinformationen eingesetzt werden, die die Pflanzen zum Beispiel robuster oder ertragreicher machen. Die Forscher können hier mit DNA-Bausteinen arbeiten, die von einer verwandten Gerstensorte stammen. Und die Änderungen sind viel kleiner und genauer als sie mit der klassischen Gentechnik möglich sind. So kann etwa das Herausschneiden von nur drei DNA-Bausteinen eine Getreidesorte tatsächlich resistent gegen eine bestimmte Pilzart machen. Es muss nicht ein ganzes Gen mit vielen Hundert DNA-Bausteinen eingesetzt werden. Die so neu entstehende Sorte ist dann zwar mit gentechnischen Methoden hergestellt worden, enthält aber keine artfremde DNA. Wissenschaftler wie Dr. Götz Hensel vom Leibniz-Institut in Gatersleben vergleichen diese Pflanzen mit konventionell gezüchteten oder durch Mutation entstandenen Pflanzen: "Diese neuen Technologien in der Züchtungsforschung sind eben wirklich elegante Werkzeuge, womit man erstmals zielgerichtet die Eigenschaften einer Pflanze verbessern kann. Man kann die Evolution sozusagen beschleunigen."

Dr. Götz Hensel ist, so wie viele andere Wissenschaftlern, davon überzeugt, dass das riesige Potenzial der Methode dazu genutzt werden kann, bessere Nutzpflanzen gegen den Hunger in der Welt zu entwickeln.

Kritik am Genome Editing

Christoph Ten
Christoph Ten fordert Kontrollen.

Aber es gibt auch Kritiker: Dr. Christoph Then leitet Testbiotech, ein Institut für die Risikoabschätzung von Gentechnik. Der frühere Greenpeace-Experte hält die Gleichsetzung der Methode mit herkömmlichen Züchtungen für irreführend: "CRISPR/Cas ist anders. Ich greife gezielt in die Zelle ein, ich gebe der Zelle den Befehl, an einer bestimmten Stelle des Erbgutes eine Veränderung vorzunehmen, und damit mache ich methodisch etwas ganz anderes als die Züchtung bisher. Und auch da gilt: Keine Wirkung ohne Nebenwirkung."

Then fordert deshalb genaue Untersuchungen darüber, welche Risiken für unsere Gesundheit und die Umwelt entstehen könnten. Hinzu kommt: Mit der neuen Methode kann prinzipiell auch artfremde DNA eingesetzt werden, so wie in der klassischen Gentechnik. Es ist sogar möglich, das Erbgut der Pflanze komplett umzuschreiben. So weitreichende Möglichkeiten werfen natürlich auch Fragen zur Kontrolle von CRISPR/Cas9 auf. Vor allem: Welche Anwendungen werden als Gentechnik eingestuft und sind somit umfassend durch das Gentechnikgesetz reguliert und welche nicht? Ende 2015 will die EU-Kommission genau über diese Fragen entscheiden.

Autorin: Anja Galonska (HR)

Stand: 21.10.2015 19:06 Uhr