Point «Aktuelle Biotechnologie» Mai 2022 (Nr. 239)

Ernährungssicherheit: Standfestes Teff-Getreide mit CRISPR/Cas9

Teff ist das Nationalgetreide Äthiopiens. Die winzigen Körner sind ein wichtiges Grundnahrungsmittel dort, und eine Einkommensquelle für Millionen von Kleinbauern. Auch in Europa ist das gesunde, glutenfreie Getreide zunehmend begehrt. Allerdings stehen der hohen Nachfrage nur bescheidene Erträge gegenüber. Das grösste Problem ist die mangelnde Standfestigkeit der Pflanzen. Wind oder Niederschläge können die Halme zu Boden drücken. Das reduziert den Ertrag und die Qualität der Ernte. Jahrzehntelange klassische Züchtungsansätze konnten bisher kaum Verbesserung bringen.  Einem internationalen Team mit Beteiligung von Forschenden aus Äthiopien ist jetzt gelungen, mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 in nur wenigen Monaten Zwergvarianten von Teff zu entwickeln, die wesentlich standfester sind. Dazu wurde eine bei der Reiszüchtung schon lange erfolgreich verwendete Veränderung, die zu Zwergsorten führt, auch in Teff erzeugt. Innovative Züchtungsverfahren wie die Genomeditierung können auch in exotischen Nutzpflanzen, die lange von der Züchtung vernachlässigt wurden, innerhalb kurzer Zeit grosse Verbesserungen bringen. Davon profitieren die einheimische Bevölkerung und die Kleinbauern in Äthiopien.   (mehr…)

Medizin: Gentherapie für schwere Erbkrankeit AADC

Fortschritte in der medizinischen Forschung ermöglichen Therapien für Erkrankungen, die bisher kaum oder gar nicht behandelbar waren. Die Korrektur von Gendefekten in Zellen des menschlichen Körpers, die somatische Gentherapie, ist dabei ein besonders vielversprechender Ansatz. Ein Expertengremium der Europäischen Arzneimittel-Agentur EMA hat jetzt eine positive Bewertung für eine Behandlung des seltenen, erblichen aromatischen-L-Aminosäure-Decarboxylase-Mangels (AADC) erteilt. Dieses Verfahren könnte bereits in wenigen Monaten eine Zulassung in der EU erhalten, und wäre dann die erste zugelassene Gentherapie, welche direkt im Gehirn angewendet wird. Bei AADC-Patienten ist wegen einem Defekt im DDC-Gen die Menge wichtiger Botenstoffe im Gehirn reduziert, die vor allem für Bewegungen eine Rolle spielen. Dies führt schon bei Kleinkindern zu massiven Störungen der Bewegungsentwicklung, fehlender Muskelkraft, und unkontrollierbaren Körperbewegungen. Bei dem Therapieansatz wird ein harmloses Virus als Genfähre verwendet, um eine intakte Kopie des DDC-Gens in Gehirnzellen einzuschleusen. Klinische Studien über einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren hatten gezeigt, dass eine einmalige Therapie zu deutlichen und lange anhaltenden Verbesserungen führt.   (mehr…)

Nachhaltige Ernährung: Fleisch-Alternative aus Pilzeiweiss könnte globale Entwaldung halbieren

Immer mehr Menschen machen sich Gedanken über ihre Ernährung. Dabei geht es um Genuss, Gesundheit, ethische Fragen, und immer mehr auch um die Umwelt. Die Tierproduktion benötigt grosse Flächen, verbraucht viel Wasser, und die Emissionen belasten die Umwelt. Ein reduzierter Fleischkonsum hat daher auch ökologische Vorteile. Jetzt zeigt ein Forscherteam vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), wie gross dieser Nutzen seien könnte. Wenn bis zum Jahr 2050 nur 20% des weltweiten Rindfleischverzehrs durch Eiweiss aus Pilzkulturen ersetzt wird, könnte die fortschreitende globale Entwaldung halbiert werden. Auch der CO2-Treibhausgasausstoss im Zusammenhang mit der Rindfleischproduktion könnte um mehr als 50% reduziert werden. Das nahrhafte Pilzeiweiss wird aus landwirtschaftlichen Rohstoffen mit Hilfe der Biotechnologie produziert, und ist in vielen Ländern schon seit Jahren gut etabliert. Viele weitere Produkte und Produktionsverfahren für als Fleisch-Alternativen befinden sich in der Entwicklung, die Auswahl für Konsumentinnen und Konsumenten wächst stetig.   (mehr…)

Industrielle Biotechnologie: Enzyme für verbessertes PET-Recycling

Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften, wie Transparenz und Stabilität, wird PET-Kunststoff in vielen Bereichen eingesetzt: So für Getränkeflaschen, Lebensmittelverpackungen, aber auch in Textilien. In einigen Ländern gibt es effiziente Recycling-Systeme für PET-Flaschen, aber viele PET-Produkte wie Verpackungen für Fleisch oder Früchte landen auch hier immer noch im Müll und tragen so zur Plastik-Belastung der Umwelt bei. Bestimmte Bakterien können PET in seine Bausteine zerlegen, welche dann wieder für die Produktion von neuem PET verwendet werden können. Ein Forscherteam von der Universität Leipzig hat jetzt auf den Komposthaufen eines Friedhofs die Erbinformation für ein Eiweiss gefunden, welches als biochemisches Werkzeug Plastikabfälle in Rekordzeit zersetzen kann – doppelt so schnell wie das beste bisher bekannte Enzym. Einen alternativen Ansatz wählten Wissenschaftler aus den USA: sie verwendeten Maschinelles Lernen, um mit dem Computer ein PET-abbauendes Eiweiss mit optimierten Eigenschaften zu entwickeln. Auch ihnen gelang es, ein deutlich aktiveres Enzym zur PET-Spaltung zu produzieren. Damit konnten sie eine grosse Zahl verschiedener PET-Konsumabfälle zerlegen, und die Bausteine zu neuem PET zusammenfügen. Für Recycling-Anwendungen im Grossmassstab müssen die Verfahren weiter optimiert werden, aber die Chancen stehen gut, dass biotechnologische Ansätze bald einen wichtigen Beitrag zur Reduktion von Plastikmüll leisten und dabei wertvolle Grundbausteine zurückgewonnen werden können.   (mehr…)

Gesetzgebung: Neue Regeln für genomeditierte Pflanzen in Grossbritannien

Nach dem Brexit befreit sich Grossbritannien zunehmend von EU-Bestimmungen, welche als Hemmschuh für die wissenschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung des Landes angesehen werden. Dazu gehören auch die restriktiven europäischen Regeln für Pflanzen, die mit innovativen und schnellen Züchtungsverfahren wie der Genomeditierung entwickelt wurden. Die veralteten EU-Vorschriften und die Einstufung als «gentechnisch verändert» machen einen Anbau dort praktisch unmöglich, obwohl sich die Pflanzen oft nicht von solchen unterscheiden, die herkömmlich gezüchtet wurden. Für Forschungsfreisetzungen genomeditierter Pflanzen ohne artfremde Erbinformation hat Grossbritannien bereits kürzlich die Anforderungen stark gelockert, eine Genehmigung dafür ist nicht mehr erforderlich. Im Mai 2022 wurde ein neuer gesetzlicher Rahmen für den kommerziellen Anbau genomeditierter Organismen angekündigt und im britischen Parlament zur Diskussion gestellt. Sofern diese auch durch herkömmliche Verfahren erzeugt werden könnten, sollen sie nicht mehr den strengen Auflagen für «gentechnisch veränderte Organismen» unterstehen, sondern vereinfachten Bestimmungen. Dadurch sollen wichtige wirtschaftliche und ökologische Chancen für die britische Landwirtschaft genutzt werden.   (mehr…)

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Text und Redaktion: Jan Lucht, Leiter Biotechnologie (jan.lucht@scienceindustries.ch)