Neue Methoden in der Agro-Gentechnik - Naturschutztage am Bodensee 2018

Naturschutztage am Bodensee 2018

Neue Methoden in der Agro-Gentechnik

               Dr. Eva Gelinsky – Naturschutztage am Bodensee – 06.01.2018

Gliederung

1. Um welche Verfahren geht es?

1. Wie funktioniert CRISPR-Cas?

1. Was unterscheidet die neue von der alten Gentechnik?

1. Alles präzise? Alles sicher?

1. Anwendungsbeispiele
     a) Pflanzen & Genome Editing
     b) Gene Drive

1. Diskussion & Ausblick

Um welche Verfahren geht es?

• RNA-gesteuerte DNA-Methylierung (RdDM); • Pfropfen (auf GVO-Unterlage/GVO-Reiser);
• Reverse Breeding; • Agroinfiltration

Cisgenetik (Cisgenese, Intragenese)

Oligonukleotidtechnik (Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese, OgM)

„Genome Editing“ (CRISPR-Cas, TALEN, Zink-Finger-Nukleasen,
Meganukleasen)

                                CRISPR-Cas
       Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

CRISPR kann viel...

• Gene ausschalten, aktivieren,
  hemmen.

• Neue Gene einführen → wie
  klassische Gentechnik.

• Viele neue Gene einführen,
  auch synthetische Gene.

• „Umschreiben“ längerer
  Sequenzen; bei serieller
  Anwendung Änderung ganzer
  Genfamilien → geht weit über
  die Möglichkeiten der alten
  Gentechnik hinaus.

.

„Alte“ vs. Neue Gentechnik

1. Zellen präparieren, ggf. Zellwände öffnen
    Pflanze wird versch. Chemikalien, Enzymen ausgesetzt – kann bereits zu
       Veränderungen führen.
2. Präparierte Zellen mit „RNA-Sonde“ (plus Cas...) transfizieren
mittels Agrobakterium, Particlegun, Mikroinjektion
    Dieser Schritt geht mit Hilfe von CRISPR schneller und ist billiger
3. Aus den transformierten Zellen neue Pflanzen wachsen lassen
    i.d.R. ohne Einsatz von Markern
    Erfolgsrate bleibt niedrig
4. Selektion derjenigen Pflanzen, die phänotypisch „normal“
   aussehen
5. Pflanzen testen, beurteilen, ggf. Rückkreuzungen usw.

„Alte“ vs. Neue Gentechnik

„Alt“                                                      „Neu“
----------------------------------------------------------------------------------------
-Schrotschuss, unpräzise                                   - präzise(r)... Aber nicht
                                                           ohne Fehler

-Integration von („Fremd“-)DNA                      - häufig ohne
-Häufig über Artgrenzen                             - nicht immer
-Marker-Gene                                             - i.d.R. nicht

Gemeinsam (bleiben):

-Off-target Effekte
-Langzeiteffekte/Umweltauswirkungen? Kaum/keine Daten
-Reduktionistischer Ansatz, „techno fix“
-Rückholbarkeit? Koexistenz??

Alles präzise? Alles sicher? I

„Keiner hat Zeit, das System erst einmal ganz basal zu charakterisieren.“

„Solange alles funktioniert, interessiert es keinen, wie und warum.“

Bo Huang, Biophysiker, University of California, San Francisco (USA)

„Die Enzyme schneiden nicht nur an der vorgesehenen Stelle, was eine
Menge Folgen haben kann.“

James Haber, Molekularbiologe, Brandeis University, Waltham/Massachusetts (USA)

              http://www.spektrum.de/news/gentechnik-crispr-erleichtert-die-manipulation/1351915

Alles präzise? Alles sicher? II

              Präzision ≠ Vorhersagbarkeit ≠ Sicherheit

Es fehlt die Kontextualisierung des Eingriffs in Bezug auf:
•das Genom (→ Off-target Effekte)
•die Epigenetik
•den Organismus
•die Umwelt (→ grosse Diversität), mit der der Organismus interagieren
wird

Präzision auf der Ebene der Nukleotide, führt zu dem falschen Eindruck
von Vorhersagbarkeit und Sicherheit auf den anderen Ebenen.

Alles präzise? Alles sicher? III

1. Mögliche Folgen der Off-target-Effekte
Funktionsweise von Proteinen oder Gen-Expression verändert sich = ??

      • Erhöhter Gehalt an Pflanzengiften

      • Abwesenheit von ernährungswichtigen Proteinen,
        „Verteidigungsstoffen“ gegen Krankheiten, Viren...

      • erhöhter Gehalt an Allergenen

2. Weitreichende Umweltauswirkungen bei bestimmten Anwendungen
Bsp. Gene Drive

...

Zu wenig Daten!

Anwendungsbeispiele I                  Pflanzen

                        Im Anbau:

                        1. SU-Raps (ODM, HR-tolerant)/CIBUS:
                        2015: 3000 ha, 2016: 8000 ha, 2017: ? (USA). Ab 2018
                        auch in Kanada.

In Entwicklung:

1.Soja (TALEN, veränd. Fettsäure)/CALYXT:
Markteinführung (USA) für 2018 geplant.

2.Mais (CRISPR, Wachsmais)/Dow-DuPont Pioneer:
Markteinführung (USA) für 2020 geplant.
... weitere Pflanzen in Entwicklung

Anwendungsbeispiel II   Gene Drive

Gene Drive anwendbar bei:
      Insekten, Mäuse, Pflanzen...

Diskussion & Ausblick I

• Die Methoden basieren auf einem direkten, technischen Eingriff auf
  der Ebene des Genoms unter Verwendung von Material, das
  außerhalb der Zellen zubereitet wurde.

   → Regulierung nach Gentechnikrecht!

• Einzig das europäische Gentechnikrecht kann derzeit die
  erforderliche Risikobewertung im Rahmen einer
  Zulassungsentscheidung gewährleisten.

   → „Umfassende Untersuchung verschiedener europäischer Richtlinien und
     Verordnungen in Bezug auf ihre Möglichkeiten der Regulierung von
     Umweltauswirkungen Neuer Techniken neben dem Gentechnikrecht“.

   Rechtsgutachten, Prof. Dr. Tade M. Spranger, im Auftrag des BfN

European
Environmental
Agency

Late lessons
from early
warnings

2 Bände:
2001, 2013

www.eea.europa.eu/pub
lications

www.bfn.de/themen/agro-gentechnik

Danke!

Mehr Informationen & Literatur:

www.semnar.ch/literatur

www.gentechnikfreie-saat.org/neue-gentechnische-verfahren