Point «Aktuelle Biotechnologie» Mai 2024 (Nr. 263)

Genomeditierung: CRISPR/Cas9 für Resistenz gegen Maniokwelke

Für etwa 800 Millionen Menschen weltweit ist die stärkereiche Maniokwurzel ein wichtiges Nahrungsmittel. Vor allem Kleinbauern in Afrika sind stark auf den Anbau der anspruchslosen Pflanzen angewiesen. Es wird geschätzt, dass Maniok mehr als ein Drittel der Nahrungskalorien für Afrika beiträgt. Die durch Xanthomonas-Bakterien ausgelöste Maniokwelke-Krankheit bedroht jedoch den Anbau, kann grosse Ernteverluste verursachen und Pflanzen sogar ganz zum Absterben bringen. Ein US-Forschungsteam zeigt jetzt, wie Maniok durch Genomeditierung mit der CRISPR/Cas9 Genschere widerstandsfähiger gegen die Maniokwelke gemacht werden kann. Sie konnten so einen raffinierten Mechanismus der Erreger ausschalten, bei dem die Bakterien mit einer Art Injektionsnadel ein Aktivator-Eiweiss in die Pflanzenzellen injizieren. Dieses stimuliert dort die Ablesung eines Maniokgens, das die Pflanzen anfälliger gegen die Bakterien macht. Durch gezielte Schnitte ins Pflanzen-Erbgut konnte die Stelle entfernt werden, an die das Aktivator-Eiweiss der Bakterien bindet. Durch den Wegfall dieser Achillesferse wurden die Maniokpflanzen widerstandsfähiger gegen die Infektion und zeigten weniger Symptome. Ihr sonstiges Aussehen und die Wachstumseigenschaften waren unverändert. Die Forschenden schlagen vor, mehrere ähnliche genetische Veränderungen in den Pflanzen zu kombinieren, um ihre Krankheitsresistenz weiter zu steigern.   (mehr…)

Medizin: Universeller Impfstoff gegen Virus-Varianten

Jedes Jahr von neuem müssen Experten die Zusammensetzung des Grippeimpfstoffs überdenken. Das liegt daran, dass immer neue Varianten des Virus die globale Infektionswelle antreiben. Ein US-Forschungsteam stellt jetzt eine innovative Impfstrategie vor, die universell gegen alle Varianten eines Virusstamms wirken könnte. Die Impfung setzt nicht auf die klassische Stimulation des Immunsystems zur Bildung von Antikörpern oder Aktivierung von Immunzellen. Stattdessen macht sie sich einen noch nicht lange bekannten Abwehrmechanismus gegen Viren mit RNA als Erbmaterial zunutze, die antivirale RNA-Interferenz (RNAi). Erkennen die Körperzellen die Attacke durch ein RNA-Virus, wird dessen Erbmaterial zerstückelt. In einer Art biologischen Wettrüstens haben viele Viren aber Mechanismen entwickelt, um diesen Prozess zu blockieren und sich so zu schützen. Die neue Impfstrategie setzt Viren ein, bei denen dieser Schutzmechanismus durch eine gezielte genetische Veränderung der Viren ausgeschaltet wurde. Ohne Schutz werden die abgeschwächten Viren nach Infektion der Zellen durch die RNAi rasch eliminiert – aber bereiten dabei das Abwehrsystem auf Infektionen mit ähnlichen, aber gefährlichen Viren vor. In Versuchen mit Mäusen konnten die Forschenden durch Vorbehandlung mit einer abgeschwächten Virusvariante eine Resistenz gegen eine normalerweise tödliche Dosis eines infektiösen Mäusevirus erzielen. Da sich RNAi gegen das gesamte Viruserbgut richtet und nicht nur gegen wenige Oberflächenstrukturen, sollte die Impfung auch gegen Virusvarianten funktionieren. Ob die neue Impfstrategie auch bei Menschen – zum Beispiel gegen Grippe, Denguefieber und Covid-19 – und tatsächlich auch gegen Virenvarianten wirkt, soll jetzt erforscht werden.   (mehr…)

Nachhaltigkeit: Europa investiert massiv in biobasierte Produkte

Fossile Rohstoffe wie Erdöl und Kohle werden verbreitet in der chemischen Industrie eingesetzt. Bei der Verbrennung oder Zersetzung der daraus erzeugten Produkte wird das Treibhausgas CO2 freigesetzt. Hier bieten pflanzenbasierte Rohstoffe, wie Holz oder Agrarabfälle, einen entscheidenden Vorteil: bei ihrem Wachstum wird CO2 zunächst durch die Photosynthese aus der Atmosphäre gebunden. Auch wenn dieses CO2 am Ende des Lebenszyklus der Produkte wieder freigesetzt wird, tragen biobasierte Produkte wesentlich weniger zum Treibhauseffekt bei. Seit über zehn Jahren wird daher in wichtigen Weltregionen, so auch in der EU, die Entwicklung der auf nachwachsenden biobasierten Rohstoffen aufbauenden Bioökonomie gefördert. Im Rahmen des Forschungsprogramms Horizon Europe fördert das «Circular Bio-Based Europe Joint Undertaking» ab diesem Jahr 31 innovative Projekte mit 215 Millionen EUR. Beteiligt sind fast 400 Projektpartner aus 34 Ländern. Vier neuartige Bioraffinerien sollen im industriellen Massstab aus biobasierten Roh- und Abfallstoffen wertvolle Chemikalien, Lebens- und Futtermittel, Zutaten für die Körperpflege und Kosmetik sowie Verpackungsmaterial als Plastikalternative herstellen. Damit soll das praktische Potenzial der Bioökonomie aufgezeigt werden. Zahlreiche weitere Projekte dienen der Entwicklungen neuer technologischer Grundlagen für die Bioökonomie. Das Gesamtbudget dieser seit 2014 laufenden Aktivitäten zur Förderung der Bioökonomie beträgt 5.7 Milliarden EUR.   (mehr…)

Neue Züchtungsverfahren: China lässt genomeditierten Weizen zu

Um seine Bevölkerung von über 1.4 Milliarden Menschen zu ernähren, benötigt China enorme Mengen von Nahrungsmitteln. Obwohl es das Land mit der weltweit grössten eigenen Produktion von Weizen ist, ist es zugleich auch das Land mit dem höchsten Weizen-Import. Fast 12 Millionen Tonnen mussten 2023 eingeführt werden, um den Bedarf zu decken. China unternimmt grosse Anstrengungen, um diese Abhängigkeit vom Ausland zu reduzieren. Dabei spielen moderne Züchtungsverfahren zur Steigerung der Erträge eine wichtige Rolle. Erstmals hat die chinesische Regierung im Mai 2024 einer genomeditierten, krankheitsresistenten Weizensorte die Sicherheitsbescheinigung als eine der Voraussetzungen für den Anbau erteilt. Gleichzeitig erhielt auch eine genomeditierte Maissorte das fünf Jahre gültige Sicherheitszertifikat. Bereits vor einem Jahr wurden genomeditierte Sojabohnen bewilligt. Während Soja und Mais vor allem für die Tierernährung eingesetzt werden, dient Weizen direkt als Lebensmittel – die neue Bewilligung ist somit ein Schritt in Richtung des Einsatzes genomeditierter Pflanzen zur Ernährung der breiten Bevölkerung. In der Entwicklung genomeditierter Nutzpflanzen ist China führend: 509 der weltweit 900 bekannten Züchtungs-Projekte dazu (Ende Mai 2024) stammten aus dem Reich der Mitte.   (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» Mai 2024 (Nr. 263) mit Quellenangaben

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