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Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese

von Mario Rembold (Laborjournal-Ausgabe 5, 2015)


Die Firma Cibus nutzt ein Verfahren, um zielgerichtet an spezifischen Stellen im Genom Mutationen herbeizuführen. "Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese" lautet das Zauberwort. Mittels dieser Methode erzeugter Raps soll jetzt im Freiland getestet werden.

Stichwort

Das Rapid Trait Development System (RTDS) lässt die zelleigene DNA-Reparaturmaschine gezielt Basen austauschen.

In uralten Papern erwähnt

Aber Moment mal: Die Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese wird doch bereits in uralten Papern erwähnt! 1978 stellen Clyde Hutchison et al. von der University of North Carolina ein Verfahren zum gezielten Ändern einzelner DNA-Basen vor (J Biol Chem 253: 6551-60). Sie nehmen ringförmige DNA eines Bakteriophagen und replizieren sie im Reagenzglas. Die verwendeten Primer enthalten eine ausgetauschte Base, so dass der Tochterstrang genau dort verändert ist. In E. coli eingefügt wird die Viren-DNA dann vermehrt, und die Forscher selektieren die Mutanten heraus.

Die Ausbeute liegt damals aber bei nur 15 Prozent, obwohl man nach dem Replikationsschritt eigentlich ein 50:50-Verhältnis erwartet. Doch häufig erkennt die Zelle die Fehlpaarung, und die Korrekturmechanismen orientieren sich dann am originären Strang. Der hat nämlich Methylgruppen, die dem neu synthetisierten Strang zunächst fehlen. In den Folgejahren denken sich Forscher daher Tricks aus, den Originalstrang loszuwerden, damit nur die veränderte Sequenz übrig bleibt.

Natürlicher Mechanismus

So etwa die Methode des US-Genetikers Thomas Kunkel aus dem Jahre 1985. Kunkel lässt die Original-Plasmide zunächst in E. coli-Stämmen wachsen, denen dUTPase und ein Enzym zum Abbau uracilhaltiger DNA fehlt. Daher enthalten Plasmide dieser Stämme auch Uracil. Nun kommt in vitro wieder ein Oligonukleotid als Primer zum Einsatz, der die Mutation einführt. Der Tochterstrang wird aber ausschließlich mit den konventionellen DNA-Basen synthetisiert und ist uracilfrei. Das Produkt landet nun in Wildtyp-E. colis. Die beseitigen dann die Stränge mit dem Uracil und behalten somit nur die mutierte Version (PNAS 82: 488-92).

Über die Jahre finden Genetiker eine ganze Reihe von Wegen, mittels Oligonukleotiden Mutationen in komplementäre DNA-Abschnitte einzuführen. Cibus stellt die von ihr mitentwickelte Methode 2006 am Weizen vor und nutzt dabei den natürlichen Mechanismus der Oligonukleo­tid-gerichteten Genreparatur aus (Plant Cell Rep 25: 457-65). Zellen verwenden nämlich kurze Nukleotidsequenzen als Templates, um Kopierfehler auf der DNA zu erkennen und auszubessern. Cibus stellt diese Templates künstlich her und präpariert sie gezielt mit Mutationen. Das Verfahren kommt jetzt als Rapid Trait Development System (RTDS) zum Einsatz, so jüngst bei der Entwicklung von herbizidresistentem Raps der Firma.

Ob RTDS nun besser ist als etablierte Methoden zur Erzeugung transgener Pflanzen, sei einmal dahingestellt. Für die Vermarktung sehr viel relevanter ist wohl, dass das deutsche Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) der Firma im Februar 2015 bescheinigt hat, dass mittels RTDS produzierte Rapslinien keine gentechnisch veränderten Organismen (GVOs) im Sinne des Gentechnikgesetzes seien. Für Feldversuche mit diesen Pflanzen ist also auch keine entsprechende Genehmigung erforderlich. Unter einem GVO versteht der deutsche Gesetzgeber nämlich vor allem Organismen, in die artfremde DNA eingebracht wurde – etwa ­Bt-Mais oder Golden Rice, die ja bakterielle Gene enthalten. Die Veränderungen im Raps seien hingegen „von denen durch zufällige natürliche oder chemische Mutagenese hervorgerufenen Mutationen nicht zu unterscheiden“, so das BVL (Bescheid vom 05.02.2015 zum Aktenzeichen 42050).

Gentechnik oder nicht?

Da es international ähnliche gesetzliche Regelungen und Definitionen rund um die GVOs gibt, dürfte Cibus eine Menge Papierkram erspart bleiben, ebenso wie später die beim Verbraucher unbeliebte Kennzeichnung des Produkts. Wenig überraschend, dass ein Netzwerk diverser Verbände, Vereine und Stiftungen Widerspruch gegen den Bescheid des BVL eingereicht hat. Außerdem bleibt abzuwarten, ob hierzu noch EU-weit gültige Entscheidungen folgen. Der Schuss könnte für Cibus also auch nach hinten losgehen.

Ob pro oder contra Gentechnik: Wundern darf man sich in jedem Fall, dass es im Gentechnikgesetz vor allem um methodische Spitzfindigkeiten geht, und nicht um das Abwägen realer Chancen und Risiken bei der Zulassung eines Produkts oder der Genehmigung von Feldversuchen. Dass sich das RTDS molekularbiologische Verfahren zum Manipulieren von DNA zunutze macht, dürfte ja außer Frage stehen. Vielleicht wäre es bei alledem auch nicht verkehrt, wenn sich Forscher Gedanken machen, wie man die Bevölkerung besser darüber aufklären kann, was es mit Gentechnik auf sich hat und was überhaupt ein Gen ist. Denn das sind ja schließlich auch die Leute, die über ihre Steuergelder einen Großteil der Forschung finanzieren.



Letzte Änderungen: 04.05.2015


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