Genom-Editierung durch neue molekularbiologische Techniken: Anwendungen, Chancen und Limitierungen - BMEL
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Genom-Editierung durch neue
molekularbiologische Techniken:
Anwendungen, Chancen und
Limitierungen
Prof. Dr. rer. nat. Anja Ehrhardt
Lehrstuhl für Virologie und Mikrobiologie
Universität Witten/HerdeckeAusgangslage
Eine Zeitreise der klassischen und der neuen
molekularbiologischen Techniken
2009 Systemrichtlinie;
Mutagenese ausgenommen
2001 Freisetzungsrichtlinie;
Mutagenese ausgenommen
CRISPR/Cas
2012
2018
EuGH-Urteil
Quelle: Webseite Zentrale Kommission für Biologische
Sicherheit (ZKBS); https://www.zkbs-
online.de/ZKBS/DE/03_Fokusthemen/Genome%20Editin Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 2
g/Genome%20Editing_node.html (modifiziert)Ausgangslage
Vergleich der klassischen und der neuen molekularbiologischen
Techniken - ein Beispiel aus der Pflanzenwelt
Strahlen oder Chemikalien
(zufällige Mutationen im Genom)
X
Kulturpflanze Wildpflanze mit Mehrere Kulturpflanze
gewünschten Rückkreuzungsschritte Reihenuntersuchungen und Rückkreuzung
Merkmal
Klassische Kreuzungsversuche (8-10 Jahre) Mutagenese (8-10 Jahre)
+ CRISPR/Cas
Gentechnik
Kulturpflanze mit
gewünschten Merkmal
Kulturpflanze + Fremd-DNA Einfügen von Kulturpflanze
Fremd-DNA Zielgerichtete Genmodifikation
Einfügen von Fremd-DNA (8-12 Jahre) Genom-Editierung (4-6 Jahre)
Quellen: modifziert von Chen et al., Annual Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 3
Review of Plant Biology 2019Ausgangslage
Vergleich der klassischen und der neuen molekularbiologischen
Techniken - ein Beispiel aus der Pflanzenwelt
Strahlen oder Chemikalien
Obwohl der Prozess
(zufällige Mutationen im Genom)
unterschiedlich ist, kann (!) das
Produkt identisch sein
X
Kulturpflanze Wildpflanze mit Mehrere Kulturpflanze
gewünschten Rückkreuzungsschritte Reihenuntersuchungen und Rückkreuzung
Merkmal
Klassische Kreuzungsversuche (8-10 Jahre) Mutagenese (8-10 Jahre)
+ CRISPR/Cas
Gentechnik
Kulturpflanze mit
gewünschten Merkmal
Kulturpflanze + Fremd-DNA Einfügen von Kulturpflanze
Fremd-DNA Zielgerichtete Genmodifikation
Einfügen von Fremd-DNA (8-12 Jahre) Genom-Editierung (4-6 Jahre)
Quellen: modifziert von Chen et al., Annual Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 4
Review of Plant Biology 2019Ausgangslage
Was ist CRISPR/Cas ?
Quellen: https://www.mpimp-golm.mpg.de/2171052/frag-die-traube, Miki et
al., Nature Communications 2018; Redman et al., Archives of Disease in
Childhood - Education and Practice; Jinek et al., Science 2012Ausgangslage
DNA Was ist Genom-
CRISPR/Cas9 schneidet an
vorbestimmter Stelle Editierung ?
DNA Doppelstrangbruch
NHEJ + DNA mit Mutation + Zugabe von Fremd-DNA
• Inaktivierung eines Gens Homologe Rekombination
• Ausschneiden von Sequenzen
• Einfügen von zielgerichteten
Mutationen
• Einfügen von spezifischen • Zielgerichtetes Einfügen
(Insertion/Deletion)
und zielgerichteten von Fremd-DNA
Mutationen
z. B. Bekämpfung viraler
• Einfügen einer homologen Tumortherapie –
Erkrankungen
DNA CAR-T-zellen
(HIV, Hepatitis)
z.B. Hämophilie
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 6Anwendungsgebiete
Anwendungsgebiete der Genom-Editierung
a. Anwendung in Pflanzen
- Resistenz gegenüber Schädlingen und Krankheiten
- Ertragssteigerung
- Anpassung an klimatische Bedingungen
b. Anwendungsgebiete in Mikroorganismen und Pilzen
Antibiotika-Resistenzgene in resistenten Bakterien ausschalten
Verbesserte Produktion von medizinisch genutzten Sekundärmetaboliten
c. Anwendung in Tieren
Tiermodelle für die Forschung
Verbesserungen im Bereich Tierwohl / Tiergesundheit
d. Anwendungsbereich Mensch
Erforschung von Genfunktionen
Reparatur von defekten Gene (Gentherapie: erbliche Defekte und
Infektionskrankheiten heilen, Tumortherapie)
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 7Anwendungsgebiete
Anwendungsbereiche der Genom-Editierung
im Menschen
Krankheiten durch Genomchirurgie heilen
Hämophilie
Krebs (CAR-T-Zellen)
Cystische Fibrose
Duchenne-Muskeldystrophie
Hämoglobinopathien (Sichelzellenanämie)
HIV, Hepatitis B Virus
Zugang, Kosten ?
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 8Abgrenzungsproblematik
Abgrenzungsproblematik
Klassische versus neue molekularbiologische Techniken
Keine Gentechnik
Natürliche Mutation
Ungezielte Gentechnik – nicht reguliert (Ausnahme)
Veränderung
Prozessorientiert
Gentechnik – reguliert nach EuGH Urteil
Mutagenese
(Chemikalien/Strahlung) Gentechnik – reguliert bereits vor EuGH Urteil
Gezielte - Transgenese
Genom-Editierung
Veränderung - Genom-Editierung
Art der Insertion/ Einschleusen
Punktmutation
Veränderung Deletion fremder DNA
Produktorientiert
Modifiziert von „2019-0513 Broschüre Genome-Editing“, Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 9Abgrenzungsproblematik
Abgrenzungsproblematik
Klassische versus neue molekularbiologische Techniken
Das EuGH-Urteil kann dazu führen, dass zwei genetisch identische Organismen
(Pflanzen) unterschiedlich reguliert werden müssen
Mutageneseverfahren (CRISPR/Cas, konventionelle oder natürliche Mutagenese) sind
nicht immer unterscheidbar
Die angewandte Methode zur Genomänderung kann selbst mit modernen Techniken (z.B.
Next Generation Sequencing) oftmals nicht nachgewiesen werden
Es ist wissenschaftlich nicht begründbar, dass neue Mutageneseverfahren einer
gesonderten Risikobewertung unterzogen werden sollenEuGH Urteil (Unsicherheiten/Probleme)
Was bedeutet das EuGH Urteil und welche
Unsicherheiten/Probleme entstehen ?
Sollte man das Ergebnis der genetischen Veränderung und nicht den Weg dorthin ins
Zentrum der Zulassungsbegutachtung stellen (Produktorientiert versus
Prozessorientiert)?
Viele große Agrarländer (z.B. USA, Kanada, Brasilien, Argentinien) bewerten das
Risiko der erzeugten Pflanzen (produktbasierte Risikobewertung)
Die Rückverfolgbarkeit von GVO als Produkte oder in Produkten muss in jeder
Phase ihrer Vermarktung gewährleistet sein
Die Bewertung, Anmeldung und Dokumentation von gentechnischen Arbeiten
basierend auf den neuen Methoden (CRISPR/Cas) müssen gewährleistet werden
(Zeitaufwand, Kosten?)
Kann das EuGH Urteil direkt auf die Systemrichtlinie Übertragen werden
(geschlossenen Systeme)?
Aktualisierung/Anpassung der europäischen Gentechnik‐Regulation (?)
Unterscheidung von Technologien, die durch die Genom-Editierung natürliche
Mutationen nachahmen und solchen, die mehr Kontrolle erfordern
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 11Genkorrektur
Humanes Papilloma Virus
Hämophilia
(Genkorrektur)
HBV DNA
Grundlagenforschung
Hepatitis B Virus Infektion
Geschlossenes System
Gentherapie
> Systemrichtlinie
Was bedeutet das EuGH
Urteil für die Praxis?
Freisetzungsrichtlinie
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 12Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !
Anja Ehrhardt - BMEL Juni 2019 13Sie können auch lesen
