Regelwerk für Genscheren dringend gesucht

5. Mai 2016, 10:00
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CRISPR/Cas9 gilt als Wunderwerkzeug der Gentechnik, Behörden stellt es aber vor ungeahnte Probleme

Wien – Die meisten Molekularbiologen hätten von einer Technik wie CRISPR/Cas9 niemals zu träumen gewagt: einfach, schnell, genau und preiswert. Das Erbgut von Organismen lässt sich mit dieser Genschere so schnell schneiden und verändern wie mit keiner Technik zuvor. CRISPR/Cas9 entstammt dem antiviralen Abwehrmechanismus von Bakterien. Erstmals verwendet wurde es von der Französin Emmanuelle Charpentier und der US-Amerikanerin Jennifer Doudna im Jahr 2012. Seither schwärmen Wissenschafter vom enormen Potenzial, Unternehmen wittern ein Riesengeschäft, und bei Gentechnikgegnern läuten die Alarmglocken.

Die Gesetzgebung in der EU und der Schweiz hinkt der Forschung hinterher. Das sogenannte Genome-Editing, also das gezielte Umschreiben von Erbgutabschnitten, wie es etwa CRISPR/Cas9 erlaubt, stellt die Behörden vor Probleme: Handelt es sich bei derartig veränderten Nutzpflanzen und -tieren im Sinne des Gesetzes um gentechnisch veränderte Organismen (GVO)?

Minimalinvasiver Eingriff

"Die herkömmliche Gentechnik bei Pflanzen kann man mit einer Herzoperation unter Öffnung des gesamten Brustkorbs vergleichen, während das Genome-Editing einem minimalinvasiven Eingriff entspricht", sagt Detlef Weigel, Direktor des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie Tübingen. Gemeinsam mit Kollegen aus China und den USA hat er einen regulatorischen Rahmen für die neuen Pflanzenzuchtmethoden erarbeitet. Die Wissenschafter sprechen sich darin eindeutig gegen eine Einordnung solcher Pflanzen als GVO aus.

Gentechnikkritiker hingegen sprechen von "Gentechnik durch die Hintertür": Mithilfe solcher Methoden könnten Lebensmittel in den Handel gelangen, die gentechnisch hergestellt wurden, aber nicht als solche gekennzeichnet werden müssten. Wie in den USA: Dort wurden bereits Pilze, die mit CRISPR/Cas9 behandelt wurden, für den Supermarkt freigegeben. Sowohl Bauern als auch Konsumenten wären Leidtragende, heißt es, würde das auch in Europa möglich werden.

Genome-Editing funktioniert deutlich präziser als die klassische Gentechnik, bei der bis heute niemand vorhersagen kann, wo genau im Erbgut neu eingefügte Gene landen – einer der Hauptkritikpunkte der Gentechnikgegner. Genau arbeitet dagegen das CRISPR/Cas9-System. Biologen können mit diesem "Werkzeug", das auch in Tieren und Menschen funktioniert, exakt bestimmen, wo im Erbgut eine Veränderung stattfinden soll. Mithilfe einer sogenannten Guide-RNA lässt sich die DNA-Schere Cas9 an die gewünschte Stelle des Erbguts leiten. Der DNA-Bruch kann anschließend auf unterschiedliche Weise wieder repariert werden. Einzige Voraussetzung: Um eine Guide-RNA herstellen zu können, muss man die Sequenz des gewünschten Gens oder DNA-Abschnitts kennen. "Das Set kann man sich innerhalb eines Arbeitstags für rund 20 Euro herstellen lassen. Die Technik ist für jedes Labor erschwinglich", sagt Holger Puchta, Leiter des botanischen Instituts am Karlsruher Institut für Technologie.

Reparatur des Bruchs

Zahlreiche Arbeitsgruppen weltweit haben gezeigt, dass die Technik bei Reis, Tabak, Mais und Weizen, aber auch bei Ziegen und Schweinen funktioniert. Das Ziel scheint immer das Gleiche zu sein: Organismen ertragreicher oder resistenter gegen Krankheitserreger zu machen. Mit CRISPR/Cas9 geht das schneller.

Warum aber ist die rechtliche Einstufung der neuen Methoden nun so schwierig? Der Knackpunkt ist die Reparatur des Bruchs. Biologen unterscheiden hier drei Typen: Bei Typ I entsteht eine Punktmutation. Eine Base, also ein Buchstabe der DNA-Sequenz, wird gegen einen anderen Buchstaben ausgetauscht. Bei Typ II verändern Forscher nur wenige Buchstaben. Bei Typ III bringen sie zusätzlich ein größeres Stück Fremd-DNA in die Zelle ein, das in den Bruch eingefügt wird.

Die Typ-III-Reparatur fällt eindeutig unter das Gentechnikgesetz: Der Organismus wäre so nicht auf natürliche Weise entstanden. Uneinigkeit herrscht bei der Einordnung von Typ I und Typ II: Dort wird nur ein einzelner oder einige wenige DNA-Bausteine ausgetauscht.

"Typ-I- und Typ-II-Reparaturen führen nicht zu einem gentechnisch veränderten Organismus, da die genetischen Veränderungen Punktmutationen darstellen, die auch natürlicherweise durch Kreuzung und/oder Rekombination entstehen könnten" schreibt das deutsche Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit 2015 in einer Stellungnahme. "Ich teile diese Ansicht", sagt Jörg Romeis von Agroscope, der Schweizer Forschungsanstalt für die Land- und Ernährungswirtschaft, in Zürich. Denn in der Natur kommen Mutationen, also kleinere genetische Veränderungen der DNA, laufend vor – sie sind der Motor der Evolution. Auch konventionelle Zuchtmethoden verändern das Erbgut: Bei der Mutagenese etwa behandelt man Pflanzen mit Chemikalien oder mit radioaktiven Strahlen. "Damit löst man unzählige Mutationen aus. Wo genau sie entstehen, weiß niemand. Die meisten davon sind schädlich. Solche Pflanzen gelten als natürlich und werden ohne Sicherheitsprüfungen vermarktet", sagt Puchta und fragt: "Warum sollten Pflanzen, deren Erbgut man wie mit einem Skalpell an einem vorher definierten Ort nur wenig verändert, rechtlich schlechtergestellt sein?"

Weil in Europa und der Schweiz – anders als in Kanada oder den USA – der Entstehungsprozess einer Pflanze stärker zählt als das Endprodukt. "Wird in einen Organismus direkt Erbgut eingeführt, das außerhalb des Organismus zubereitet wurde", handelt es sich nach geltendem EU-Recht um Gentechnik – so zwei Rechtsgutachten, die von NGOs wie Greenpeace in Auftrag gegeben wurden. Somit wären alle Pflanzen und Tiere, die mit CRISPR/Cas9 oder einer anderen Genom-Editierungsmethode verändert wurden, automatisch GVO.

Eine Auslegung mit Haken

Doch bei dieser Auslegung existiert ein Haken: Das eingebrachte Material, die Guide-RNA und das Cas9-Enzym, existieren nicht im Endprodukt. "Die Organismen unterscheiden sich nicht von ihren Artgenossen. Wie sollen wir denn den Einsatz einer Technologie kontrollieren, wenn wir deren Nutzung nicht nachweisen können?", fragt Puchta.

Die Eidgenössische Fachkommission für biologische Sicherheit sprach sich in einem Bericht vom Mai 2015 gegen eine strenge Regulierung solcher Organismen aus: Da sich die Produkte nicht von herkömmlichen unterscheiden ließen, seien sie auch in Bezug auf die Sicherheit für Anwender und Konsumenten als gleichwertig zu beurteilen. Die Schweizer Ethikkommission hingegen fordert in einer aktuellen Stellungnahme, sowohl das Verfahren als auch das Produkt zu prüfen. Die EU-Kommission hat ihre Entscheidung mehrfach verschoben. Zuletzt war sie für März 2016 angekündigt.

Jörg Romeis hofft dennoch auf eine baldige und differenzierte Entscheidung: "In den USA kommen die ersten Pflanzen auf den Markt, und wir wissen noch nicht einmal, wie wir solche Organismen bewerten. Das Tempo der Entwicklung ist enorm. Dennoch müssen wir letztlich immer von Fall zu Fall entscheiden."

Emmanuelle Charpentier hält am 6.Mai in der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) am Ignaz-Seipel-Platz 2, 1010 Wien, den Vortrag "The revolution of CRISPR/Cas genome enginieering: lessons learned from bacteria" – im Rahmen der Landsteiner Lecutres des Forschungszentrums für Molekulare Medizin (CeMM) der ÖAW. Eine Anmeldung ist notwendig. Während des Vortrags gibt es auf www.cemm.at einen Livestream. (Juliette Irmer, 4.5.2016)

  • CRISPR/Cas9 in einer Computersimulation: eine seltsam verwachsene Molekülkonstruktion, die eine noch kurze, aber umso erfolgreichere Geschichte hat.
    foto: science photo library / picturedesk.com

    CRISPR/Cas9 in einer Computersimulation: eine seltsam verwachsene Molekülkonstruktion, die eine noch kurze, aber umso erfolgreichere Geschichte hat.

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