Point «Aktuelle Biotechnologie» Februar 2025 (Nr. 272)

Nutztierschutz: RNAi gegen verheerenden Bienenparasiten Varroa

«Varroa destructor» - ihr lateinische Name klingt furchterregend, und die parasitischen Milben, die Honigbienen befallen, sind es auch. Varroamilben saugen ihre Körpersäfte und schwächen so die nützlichen Insekten. Zudem übertragen die Milben gefährliche Viren. Sie können zum Absterben ganzer Völker führen, und gelten als eine der grössten Bedrohungen für Honigbienen.
Herkömmliche Behandlungsansätze der Bienenstöcke sind aufwändig und nur teilweise wirksam. Es besteht daher grosser Bedarf nach einfachen, verlässlichen und für die Bienen nicht belastenden Behandlungsmethoden gegen Varroabefall.
Italienische Forscher beschreiben jetzt erstmals die Wirksamkeit eines RNA-Interferenz-Ansatzes (RNAi) unter Praxisbedingungen. Dabei wurden Bienen mehrerer Imker in Venezien mit einer Zuckerlösung gefüttert, die kurze doppelsträngige Moleküle der Botensubstanz RNA enthält. Diese blockieren die Ablesung lebenswichtiger Gene der Milben, nachdem die Parasiten sie durch das Saugen aus den Bienen aufnahmen. So konnte die Milbeninfektion in den Bienenstöcken um 30 bis 40 Prozent reduziert werden, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Bienen. Die hochspezifische und für Bienen und Imker völlig ungiftige Behandlung ist dabei sehr einfach in der Anwendung, und bietet weiteres Verbesserungspotenzial. Das könnte den RNAi-Ansatz zu einer wirksamen und einfachen Alternative oder zur wertvollen Ergänzung etablierter Varroa-Behandlungen machen.   (mehr…)

Kreislaufwirtschaft: Kunststofffressende Mikroben rezyklieren Nylon

Die globale Kunststoffproduktion nimmt stetig zu und hat mittlerweile 400 Millionen Tonnen pro Jahr erreicht. Sie basiert weitgehend auf fossilen Rohstoffen wie Erdöl. Der grösste Teil der Plastikprodukte wird nach Gebrauch entsorgt, und belastet dabei Umwelt und Klima.
Hier könnte ein verbessertes Recycling grosse Vorteile für die Nachhaltigkeit leisten, stösst aber auf technische Probleme. Bei Nylon, das aufgrund seiner hervorragenden technischen Eigenschaften verbreitet für Textilien, Fischernetze und Autoteile eingesetzt wird, liegt die Recyclingrate unter 2 Prozent. Eine sortenreine Sammlung zur direkten Wiederverwendung ist kaum möglich, da Nylon oft mit anderen Kunststoffen zusammen verwendet wird. Eine chemische Spaltung in Grundbausteine ist möglich, liefert aber Gemische von Molekülen, die nur schwer weiter zu verarbeiten sind.
Ein Forschungsteam vom deutschen Forschungszentrum Jülich beschreibt jetzt, wie Pseudomonas-Bakterien durch Evolution im Labor und durch gentechnische Veränderungen so angepasst werden können, dass sie chemisch gespaltene Nylon-Reststoffe als Nahrung verwerten und zu höherwertigen Substanzen verarbeiten können – bis hin zu Bio-Kunststoffen. Das eröffnet die Möglichkeit zur biotechnologischen Verwertung nylonhaltiger Mischabfälle als Rohstoff, und ihr «Upcycling» zu nützlichen Chemikalien und Kunststoffen.
Aktuell arbeiten die Forschenden an der Effizienzsteigerung der Prozesse. Damit könnten zugleich die Abfallentsorgung vereinfacht, der Bedarf an fossilen Rohstoffen reduziert und Umwelt sowie Klima entlastet werden.   (mehr…)

Neue Züchtungsverfahren: Grössere Ernte durch Reparatur eines Tomatengens

Bei der Auswahl gewünschter Eigenschaften bei der Züchtung können sich auch unbeabsichtigt Mutationen in den neuen Sorten anreichern, die sich nachteilig auswirken. Ein Forschungsteam aus Lausanne weist dies eindrucksvoll bei Tomaten nach – und zeigt gleichzeitig einen Ausweg: die gezielte Reparatur einer nachteiligen Mutation mit Hilfe der Basen-Editierung.
Ein Vergleich des Erbguts einer Wildtomate, zahlreicher alter Landsorten und moderner Hochleistungssorten zeigte, dass sich im Lauf der züchterischen Weiterentwicklung tausende von nachteiligen Mutationen anreichern. Eine davon, im Tomatengen SSP2, wurde erstmals in einer alten Landsorte beobachtet, fand sich dann in immer mehr davon abgeleiteten Sorten, und ist inzwischen in fast allen der verbreitet eingesetzten Hochleistungssorten vorhanden. Die Forschenden vermuteten, dass SSP2 etwas mit der Struktur der Pflanzen zu tun haben könnte. Durch Baseneditierung mit einer CRISPR/Cas-Variante konnten sie gezielt die nachteilige Mutation im SSP2-Gen reparieren.
Es zeigte sich, dass die so erzeugten genomeditierten Pflanzen einen kompakteren Wuchs aufwiesen und eine grössere Ernteausbeute reifer Früchte ermöglichten – zwei sehr erwünschte Eigenschaften bei der Tomatenzüchtung. Die gezielte Korrektur unerwünschter, nachteiliger Mutationen in Kultursorten bietet die Chance, deren Qualität und Leistungsfähigkeit weiter zu erhöhen. (mehr…)

Medizin: Miniaturisiertes NanoCas ermöglicht Geneditierung in Muskeln

Die Gentherapie ist ein vielversprechender Ansatz, mehrere Produkte sind bereits auf dem Markt. Die meisten davon funktionieren durch Einschleusung zusätzlicher Erbinformationen in die Zellen. Die Verfügbarkeit der Genschere CRISPR/Cas9 und ihrer Varianten ermöglicht jetzt auch gezielte genetische Veränderungen ohne Einbau zusätzlichen Erbmaterials. Dabei stellt sich allerdings die Frage, wie die Genschere zu den Geweben kommt, die behandelt werden sollen. Das Cas-Gen ist schlichtweg zu gross, um in die üblicherweise für die Gentherapie eingesetzte Genfähren, wie das adeno-assoziierte Virus (AAV), hineinzupassen.
Forschende vom US-amerikanischen Biotech-Unternehmen Mammoth Biosciences, das von CRISPR-Nobelpreisträgerin Jennifer Doudna mitgegründet wurde, haben jetzt NanoCas entwickelt, das nur etwa ein Drittel so gross ist wie die herkömmliche Cas9-Genschere. Das Gen passt problemlos in einen AAV-Vektor, und kann von diesem in Körperzellen eingeschleust werden. So wird eine Geneditierung in verschiedenen Geweben direkt im Körper ermöglicht.
Dies konnte bereits bei Mäusen für die Korrektur eines Cholesterinstoffwechsel- und eines Muskelgens gezeigt werden. Auch bei Affen konnte ein Gen im Muskel gezielt editiert werden. Miniaturisierte Genomeditoren, wie NanoCas, erweitern damit das Spektrum der potenziell auch beim Menschen behandelbaren Gendefekte im Körper deutlich – die Forschung hierzu schreitet zügig voran.   (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» Februarr 2025 (Nr. 272) mit Quellenangaben

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